Single Piles in Liquefiable Ground: Seismic Response and Numerical Analysis Methods

این پایان‌نامه بر پاسخ لرزه‌ای شمع‌ها در زمین مایع‌پذیر تمرکز دارد. این طراحی یک مدل پلاستیسیته سه بعدی و یکپارچه را برای تغییر شکل برشی بزرگ پس از مایع شدن شن، که برای محاسبات موازی فرموله و اجرا شده است، توصیف می‌کند. همچنین یک روش تحلیل المان محدود دینامیکی و سه بعدی برای شمع‌ها در زمین قابل مایع شدن ارائه می‌دهد که بر اساس این مدل توسعه یافته است. با استفاده از ترکیبی از تجزیه و تحلیل مورد، آزمایش‌های میز تکان سانتریفیوژ و شبیه‌سازی عددی با استفاده از روش‌های پیشنهادی، الگوهای پاسخ لرزه‌ای تک شمع‌ها را در زمین مایع‌پذیر نشان می‌دهد. اینها شامل حالت مقاومت نیرو-مقاومت اساسی، مکانیسم جفت کنش متقابل سینماتیکی و اینرسی و عوامل تأثیرگذار عمده است. همچنین در مورد یک پرتو روی محلول پایه غیرخطی وینکلر (BNWF) و یک محلول صفحه خنثی اصلاح شده که با استفاده از آزمایش‌های سانتریفیوژ برای شمع‌ها در یکپارچه‌سازی و تحکیم مجدد زمین ایجاد و تأیید شده است، بحث می‌کند. در نهایت، نیروی محوری شمع و نشست را در طول تحکیم مجدد پس از زلزله مورد مطالعه قرار می دهد، و نشان می دهد که نیروی محوری شمع در فرآیند تحکیم مجدد نامربوط است، در حالی که نشست وابسته به فرآیند است.

This thesis focuses on the seismic response of piles in liquefiable ground. It describes the design of a three-dimensional, unified plasticity model for large post-liquefaction shear deformation of sand, formulated and implemented for parallel computing. It also presents a three-dimensional, dynamic finite element analysis method for piles in liquefiable ground, developed on the basis of this model,. Employing a combination of case analysis, centrifuge shaking table experiments and numerical simulations using the proposed methods, it demonstrates the seismic response patterns of single piles in liquefiable ground. These include basic force-resistance mode, kinematic and inertial interaction coupling mechanism and major influence factors. It also discusses a beam on the nonlinear Winkler foundation (BNWF) solution and a modified neutral plane solution developed and validated using centrifuge experiments for piles in consolidating and reconsolidating ground. Lastly, it studies axial pile force and settlement during post-earthquake reconsolidation, showing pile axial force to be irrelevant in the reconsolidation process, while settlement is process dependent.