Association of flow and equilibrium in geotechnical engineering: an application for earth dams

Francisco Chagas da Silva Filho, Antonio Nunes de Miranda, Marcos Massao Futai

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Embankments and Dams

ABSTRACT: The phenomena relating to a variation in stresses and deformations of soils and water flow can occur simultaneously, so that a more realistic forecast requires a solution where combined modeling is used. Mathematical coupling is important but quite complex and very often its use in practical geotechnical engineering problems unfeasible. A simpler proposal that can bring good results would be to associate the two phenomena that would work consequentially with an association of events using numerical methods such as the Finite Element Method (FEM). The purpose of this article is to develop a numerical implementation with two types of software that use the finite element method: one that works with flow in porous media in stationary or transient conditions (SEEP/W) and the other that analyzes the stress-deformation behavior of saturated and unsaturated soils (UNSTRUCT). The UNSTRUCT program uses double density for collapsible or expansive soils and single density for inert soils. It is possible therefore in a very simplified and practical form to obtain the mechanical parameters of the materials, while the program considers the influence of seepage force in saturated soils from the data provided by the flow analysis. Of course, this form may consider various simplifying hypotheses, but it attends practical engineering proposals and can be used in any geotechnical work involving flow and equilibrium.

RÉSUMÉ: Les phénomènes liés à une variation dans souligne et de déformations des sols et écoulement d'eau peut se produire simultanément, afin qu'une prévision réaliste exige une solution où combiné modélisation est utilisée. Mathématiques couplage est important, mais très complexe et très souvent son utilisation dans la pratique géotechnique problèmes irréalisable. Une simple proposition qui peut apporter de bons résultats serait d'associer les deux phénomènes qui fonctionnerait en conséquence avec une association d'événements utilisant des méthodes numériques tels que la méthode des éléments finis (MEF). Le but de cet article est de développer une implémentation numérique avec deux types de logiciels qui utilisent la méthode des éléments finis: celui qui travaille en collaboration avec écoulements en milieu poreux fixes ou des conditions transitoires (SEEP/W) et les autres que les analyses le stress-déformation comportement de saturés et insaturés sols (UNSTRUCT). Le programme utilise UNSTRUCT double densité pour pliants ou expansive sols unique et densité pour sols inerte. Il est donc possible dans un très simplifié et forme concrète d'obtenir les paramètres mécaniques des matériaux, tandis que le programme considère l'influence des infiltrations vigueur en sols saturés des données fournies par les flux analyse. Bien sûr, ce formulaire ne peuvent envisager diverses hypothèses simplificatrices, mais il s'occupe pratique ingénierie propositions et peut être utilisé dans les travaux géotechniques impliquant flux et l'équilibre.

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