MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■035    ▼a(MiAaPQ)Stanfordtf909wm5217
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a600
■1001  ▼adel  Castillo,  Enrique  Miguel.
■24510▼aLarge  Deformation  Modeling  of  Dry  and  Saturated  Geomaterials  in  Geotechnics  and  Tectonics  Using  Smoothed  Particle  Hydrodynamics
■260    ▼a[Sl]▼bStanford  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a275  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-01,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Borja,  Ronaldo.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Stanford  University,  2025.
■520    ▼aOne  of  the  primordial  challenges  of  continuum-based  computational  modeling  in  geotechnics  and  the  earth  sciences  consists  of  having  to  deal  with  the  large  deformations  occurring  in  the  post-failure  regime  after  the  localized  failure  of  geomaterials.  For  mesh-based  methods  such  as  the  conventional  finite  element  method  (FEM),  frequent  and  expensive  remeshing  is  often  needed  to  circumvent  the  problem  of  mesh  distortion  when  modeling  problems  involving  large  material  deformations.  This  dissertation  focuses  on  the  smoothed  particle  hydrodynamics  (SPH)  method  which  is  a  meshfree  Lagrangian  continuum  particle  method  offering  a  relatively  computationally  inexpensive  alternative  to  the  traditional  mesh-based  modeling  paradigm.  This  dissertation  explores  the  topics  of  faulting  and  strain  localization  in  geologic  media,  simulating  earthquake  fault  rupture  and  propagation  with  SPH,  while  exploiting  several  advantageous  features  of  the  method  including  the  fact  that  SPH  displays  nonlocal  properties  and  is  able  to  capture  the  formation  of  shear  bands  without  requiring  the  introduction  of  heterogeneities.  Our  simulations  also  consider  the  effect  of  soil  layering  or  stratification  on  the  trajectories  and  patterns  of  reverse  faults,  and  through  the  use  of  constitutive  models  equipped  with  a  softening  response  and  critical-state  type  constitutive  models,  a  rotation  of  shear  bands  with  respect  to  the  principal  stress  directions  is  observed,  initially  taking  orientations  close  to  the  Roscoe  angle,  then  to  that  of  the  Arthur  angle,  and  lastly,  close  to  that  of  the  familiar  Coulomb  orientation.  We  next  upscale  this  analysis  beyond  individual  faults,  considering  the  dynamics  of  accretionary  wedges  and  mountain  building  as  well  as  doubly  vergent  orogens,  modeled  through  computational  simulations  mimicking  sandbox-style  experiments.  Our  simulations  agree  well  with  analogue  benchmark  experiments  and  also  add  new  insights  regarding  competing  deformation  processes  on  both  pro  and  retro  side  of  the  doubly  vergent  wedge,  namely  accretion  and  mass  wasting.  Overall,  our  findings  indicate  that  SPH  has  great  potential  for  future  studies  involving  large  deformations  of  the  Earth's  crust  in  tectonics  and  structural  geology.  In  addition  to  shear  bands  and  faults,  we  also  propose  a  novel  continuum  damage  model  to  describe  the  formation  and  propagation  of  compaction  bands  found  in  porous  sedimentary  rock.  In  contrast  to  the  case  of  shear  bands,  the  numerical  model  captures  grain  crushing  and  the  subsequent  abrupt  onset  of  pore  collapse,  leading  to  a  reduction  in  porosity  and  permeability.  Cast  in  the  context  of  the  SPH  method,  we  propose  both  an  SPH  discretized  integral  form  of  the  nonlocal  damage  and  an  SPH-based  discretization  of  a  gradient  enhanced  damage  model  that  use  the  SPH  smoothing  length,  a  numerical  characteristic  length  scale,  to  help  guarantee  nonlocality.Because  porous  geologic  media  is  often  fluid  saturated,  and  pore  water  significantly  alters  soil  behavior  and  deformation,  including  in  the  post-failure  regime  of  earth  structures,  we  develop  a  new  framework  for  performing  undrained  loading  of  soils  using  SPH.  The  proposed  model  combines  critical  state  plasticity  with  a  novel  one-particle  two-phase  penalty-method  based  formulation  for  performing  undrained  loading  in  fully  saturated  soils,  permitting  the  build  up  of  pore  water  pressures  under  both  shearing  and  compression.  After  substantial  verification  of  the  model  against  existing  analytical  solutions  accounting  for  triaxial  stress  paths,  we  perform  large-scale  parallelized  simulations  of  embankment  failure  involving  a  vast  number  of  degrees  of  freedom  in  three-dimensions.
■590    ▼aSchool  code:  0212.
■650  4▼aFriction
■650  4▼aShear  tests
■650  4▼aPlate  tectonics
■650  4▼aFailure
■650  4▼aLandslides  &  mudslides
■650  4▼aFault  lines
■650  4▼aFamilies  &  family  life
■650  4▼aDeformation
■650  4▼aLevees  &  battures
■650  4▼aFluid  mechanics
■650  4▼aBoundary  conditions
■690    ▼a0592
■690    ▼a0204
■71020▼aStanford  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-01B.
■790    ▼a0212
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17359279▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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