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Challenges and Innovations in Geomechanics
This book gathers the latest advances, innovations, and applications in the field of computational geomechanics, as presented by international researchers and engineers at the 16th International Conference of the International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics (IACMAG 2020/21). Contributions include a wide range of topics in geomechanics such as: monitoring and remote sensing, multiphase modelling, reliability and risk analysis, surface structures, deep structures, dams and earth structures, coastal engineering, mining engineering, earthquake and dynamics, soil-atmosphere interaction, ice mechanics, landfills and waste disposal, gas and petroleum engineering, geothermal energy, offshore technology, energy geostructures, geomechanical numerical models and computational rail geotechnics.
Desiderata Geotechnica
This book presents contributions to a workshop dedicated to Prof. Gerd Gudehus on the occasion of his 80th birthday and held in Vienna, Austria, on 14-16 August 2018. The articles gathered here, many of which were written by former students, friends and colleagues of Prof. Gudehus, cover diverse topics that reflect the breadth and depth of geomechanics research. Consequently, they offer a valuable source of ideas and inspiration on areas ranging from sophisticated constitutive models to advanced numerical methods, from particles to continua, and from fractals of geomaterials to the design of offshore wind turbine foundations.
Computational Engineering
The book presents state-of-the-art works in computational engineering. Focus is on mathematical modeling, numerical simulation, experimental validation and visualization in engineering sciences. In particular, the following topics are presented: constitutive models and their implementation into finite element codes, numerical models in nonlinear elasto-dynamics including seismic excitations, multiphase models in structural engineering and multiscale models of materials systems, sensitivity and reliability analysis of engineering structures, the application of scientific computing in urban water management and hydraulic engineering, and the application of genetic algorithms for the registration of laser scanner point clouds.
Applications and developments of Barodesy
Barodesy is a constitutive model for granular materials such as sand and clay. It is based on the asymptotic behaviour of granular media at a constant deformation rate. In this work the existing sand version of Barodesy is improved. For this purpose, the underlying scalar equations are simplified using different concepts from soil mechanics. The improved version is also compared with laboratory tests and different elastoplastic and hypoplastic constitutive relations. Also the stability of slopes and advanced stress paths such as the rotation of the princple stresses are investigated with these models.
Development of Soft Particle Code (SPARC)
This work aims at developing a numerical simulation method, Soft PARticle Code (SPARC). The term textit soft emphasizes that no boundaries between particles are defined and every particle possesses a support consisting of a set of adjacent particles. The polynomial interpolation/approximation method is utilized for the evaluation of spatial derivatives using the information carried by particles in supports. The system of equations consisting of spatial derivatives is solved using an iterative nonlinear solver and the computation of the Jacobian matrix is parallelized. The simulations of laboratory tests have been carried out to show the applications and limitations of the current version of SPARC. In addition to the simulations, laboratory (zig-zag) model tests using fine sand were carried out, in which the cyclic tilt of a retaining wall induces a peculiar motion in the backfill (sand), with closed trajectories (eddies).
Modellierung des Wiederbelastungsverhaltens und Erweiterte Anwendung der Barodesie
Zur Lösung geotechnischer Problemstellungen mittels numerischer Methoden ist eine möglichst realitätsnahe mathematische Beschreibung des Bodenverhaltens mit Materialmodellen erforderlich. Bei der Barodesie handelt es sich um eine Gruppe an Materialmodellen, welche auf dem asymptotischen Verhalten des Bodens beruhen. Im Zuge dieser Arbeit wird die Weiterentwicklung der Barodesie für Ton in Bezug auf das Wiederbelastungsverhalten behandelt. Dabei werden sowohl die Aspekte der Steifigkeit im Bereich kleiner Verzerrungen (small-strain stiffness), als auch die Steifigkeitsänderung zufolge der Ãoeberkonsolidierung des Bodens betrachtet. Die hierbei entwickelten Ansätze zu Beschreibung des Bodenverhaltens werden mit Ergebnissen von Laborversuchen und mit den Ergebnissen anderer Materialmodelle verglichen. Zusätzlich wird das erhaltene Materialverhalten anhand der Nachrechnung vereinfachter, typischer geotechnischer Problemstellungen mittels Finite-Elemente Berechnungen aufgezeigt.
Untersuchung großer Verformungen in der Vertushka
Diese Arbeit befasst sich mit der experimentellen und numerischen Untersuchung großer Verformungen von Sand im Versuchsgerät Vertushka. Eine zylindrische Sandprobe wird in der Vertushka zyklisch belastet und modelliert laut Revuzhenko A.F. die Gezeitendeformation der Erde. Analysen mit Particle Image Velocimetry (PIV) zeigen, dass die Trajektorien der Sandpartikel durch Epizyklen gekennzeichnet sind, die in Drehrichtung des Geräts wandern und ein spiralförmiges Muster formen. Dilatantes Verhalten der Sandprobe wird vom Anfang des Versuchs an beobachtet. Dieses entwickelt sich weiter, bis sich die Probe nach einigen Belastungszyklen stationär verhält. Eine konvektive Bewegung wird festg...
Zur Modellierung Von Kriechhängen
Diese Arbeit behandelt die Simulation von langsam kriechenden Massenbewegungen mit bestehenden und einer neuen Erweiterung eines bestehenden viskosen Materialmodells. Die nichtlinear- viskosen Materialmodelle nach NORTON und nach VULLIET-HUTTER, sowie die neue Erweiterung werden auf ihre Eignung zur Abbildung von Kriechgeschwindigkeiten an Kriechhängen untersucht. Die Anwendbarkeit wird am Fallbeispiel des Hochmais-Atemkopf -Kriechhanges oberhalb des Gepatsch-Stausees in Österreich überprüft. Das erste Materialmodell berechnet die viskosen Verzerrungsraten als Funktion der Deviatorspannung, die anderen beiden Materialmodelle berücksichtigen neben der Deviatorspannung noch den hydrostati...
Barodesy and its Application for Clay
Barodesy is a constitutive model for granular materials. It is based on proportional strain and stress paths and the asymptotic behaviour of soil. In this work, an existing relation for proportional strain paths and proportional stress paths is further developed. A modification of barodesy to model clay behaviour is introduced. Common concepts of soil mechanics, such as critical states, barotropy and pyknotropy are comprised.
