Tanecik morfolojisinin granüler zeminlerin mekanik davranışı üzerindeki etkisi üzerine dem çalışması

Abstract

Tanecik şeklinin granüler malzemelerin boşluk oranı, içsel sürtünme açısı ve geçirgenlik gibi davranışları üzerinde etkileri olduğu bilinmektedir. Tanecik şeklinin karakterizasyonu ve mekanik davranışlar üzerindeki etkisinin anlaşılması için sayısal ve deneysel yöntemler kullanılmaktadır. Sayısal yöntemlerin en popüleri olan DEM yöntemi, granüler malzemelerin doğaları gereği sahip oldukları tanecikli yapıda modellenebilmesine olanak sağlaması nedeniyle tanecik şekil etkilerinin hem makro hem de mikro ölçekte gözlemlenebilmesine olanak sağlamaktadır. Burada yola çıkarak, bu çalışmada DEM yöntemi kullanarak tanecik şeklinin kohezyonsuz granüler malzemenin kayma mukavemeti üzerindeki etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda ilk olarak tanecik şekillerinin sayısallaştırılması üzerine bir çalışma yapılmıştır. Ardından, sayısallaştırılan tanecik şekillerine sahip granüler malzemeler DEM yöntemiyle modellenmiş ve bu malzemelere ait pik ve rezidüel kayma mukavemet değerleri bulunmuştur. Son olarak ise, bu değerler ile sayısallaştırılmış tanecik şekilleri arasındaki ilişki istatistiksel bir yöntem olan lineer regresyon ile ortaya koyulmuştur.

It is known that particle shape affects the behavior of granular materials, such as void ratio, internal friction angle, and permeability. Both experimental and numerical analysis methods are used to determine the effects of particle shape on mechanical properties. The DEM method, which is the most popular numerical method, allows the observation of particle shape effects at both macro and micro scales since it allows granular materials to be modeled in the granular structure they have inherently. Accordingly, this study aims to investigate the effect of particle shape on the shear strength of cohesionless granular material using the DEM method. For this purpose, a study on the quantification of particle shapes was carried out first. Then, the DEM method modeled granular materials with quantified particle shapes, and the peak and residual shear strength values of these materials were determined. Finally, the relationship between these values and the quantified particle shapes was determined by linear regression, which is a statistical method.