INVESTIGATION OF HETEROGENEITY IN NATURAL DEPOSITS USING THE RANDOM FIELD THEORY
O n e o f t h e m a i n d i s t i n c t i o n s b e t w e e n g e o m a t e r i a l s a n d o t h e r e n g i n e e r i n g m a t e r i a l s i s t h e s p a t i a l v a r i a t i o n o f t h e i r p r o p e r t i e s i n d i f f e r e n t d i r e c t i o n s i n s i d e t h e m. T h i s c h a r a c t e r i s t i c o f g e o m a t e r i a l s, c a l l e d h e t e r o g e n e i t y, i s s t u d i e d h e r e w i t h. A l m o s t a l l n a t u r a l s o i l s a r e h i g h l y v a r i a b l e i n t h e i r p r o p e r t i e s a n d r a r e l y h o m o g e n e o u s. S o i l h e t e r o g e n e i t y c a n b e c l a s s i f i e d i n t o t w o m a i n c a t e g o r i e s. T h e f i r s t i s l i t h o l o g i c a l h e t e r o g e n e i t y, w h i c h c a n b e m a n i f e s t e d i n t h e f o r m o f t h i n s o f t/s t i f f l a y e r s e m b e d d e d i n a s t i f f e r/s o f t e r m e d i a, o r t h e i n c l u s i o n o f p o c k e t s o f d i f f e r e n t l i t h o l o g y w i t h i n a m o r e u n i f o r m s o i l m a s s. T h e s e c o n d s o u r c e o f h e t e r o g e n e i t y c a n b e a t t r i b u t e d t o i n h e r e n t s p a t i a l s o i l v a r i a b i l i t y, w h i c h i s t h e v a r i a t i o n o f s o i l p r o p e r t i e s f r o m o n e p o i n t t o a n o t h e r i n s p a c e. I n h e r e n t s p a t i a l v a r i a b i l i t y o f g e o m a t e r i a l s i s i t s e l f d i v i d e d i n t o a r a n d o m c o m p o n e n t, w h i c h i s a t t r i b u t e d t o d i f f e r e n t d e p o s i t i o n a l c o n d i t i o n s, a n d t h e d e t e r m i n i s t i c t r e n d s, w h i c h a r e a t t r i b u t e d t o t h e v a r i a t i o n s i n s o i l p r o p e r t i e s, s u c h a s t h e i n c r e a s e i n s o i l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s w i t h d e p t h, d u e t o t h e i n c r e a s e i n c o n f i n i n g p r e s s u r e. D i f f e r e n t e l e m e n t s o f s o i l i n h e r e n t s p a t i a l v a r i a b i l i t y, s u c h a s m e a n, v a r i a n c e, a n d s p a t i a l c o r r e l a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s, a r e i n t r o d u c e d.T h e s e t t l e m e n t c a l c u l a t i o n f o r s h a l l o w f o u n d a t i o n s i s b a s e d m a i n l y o n i n p u t s t i f f n e s s p a r a m e t e r s, w h i c h a r e u s e d i n a n a v e r a g e s e n s e i n c l a s s i c a n d t r a d i t i o n a l m e t h o d s. S p a t i a l v a r i a b i l i t y, w h i c h i s i n h e r e n t t o g e o m a t e r i a l s, i s n o t c o n s i d e r e d i n c o n v e n t i o n a l s e t t l e m e n t p r e d i c t i o n s c h e m e s f o r s h a l l o w f o u n d a t i o n s.T h i s s t u d y f o c u s e s o n t h e h e t e r o g e n e i t y o f a s o i l d e f o r m a t i o n m o d u l u s. I n h e r e n t v a r i a b i l i t y, a s t h e m a j o r s o u r c e o f h e t e r o g e n e i t y, w a s m o d e l e d a s a G a u s s i a n s t o c h a s t i c f i e l d i n a h o r i z o n t a l d i r e c t i o n. I n a v e r t i c a l d i r e c t i o n, a d e t e r m i n i s t i c t r e n d w a s i n v o k e d b y a s s u m i n g t h a t t h e c o e f f i c i e n t o f v a r i a t i o n (C O V) r e m a i n s c o n s t a n t, w h i l e t h e a v e r a g e f o l l o w s a t r e n d. I t i s f o u n d t h a t f o r t h e d e f o r m a t i o n m o d u l u s, a t r a n s f o r m a t i o n d e p t h e x i s t s w h e r e i t s d e p t h-v a r y i n g t r e n d c h a n g e s d i r e c t i o n. A n e m p i r i c a l f o r m u l a f o r t h e t r a n s f o r m a t i o n d e p t h o f t h e d e f o r m a t i o n m o d u l u s i s i n t r o d u c e d. R e a l i z a t i o n s a r e p r o d u c e d, w i t h t h e a i d o f t h e L o c a l A v e r a g e S u b d i v i s i o n s (L A S) t h e o r y, r e l y i n g o n i n-s i t u t e s t r e s u l t s a n d t h e p r o p o s e d t r e n d f o r t h e e l a s t i c m o d u l u s, l e a d i n g t o t h e c o n c l u s i o n t h a t t h e r a n d o m f i e l d t h e o r y i s a p o w e r f u l t o o l f o r m o d e l i n g t h e h e t e r o g e n e i t y m b e d d e d i n s o i l m a t e r i a l s. T h e r a n d o m f i e l d t h e o r y c a n f i n a l l y b e a d o p t e d, i n c o m b i n a t i o n w i t h t h e f i n i t e e l e m e n t t h e o r y, i n o r d e r t o m o d e l d i f f e r e n t p r o b l e m s.
- حق عضویت دریافتی صرف حمایت از نشریات عضو و نگهداری، تکمیل و توسعه مگیران میشود.
- پرداخت حق اشتراک و دانلود مقالات اجازه بازنشر آن در سایر رسانههای چاپی و دیجیتال را به کاربر نمیدهد.