Simulation of blast-induced liquefaction with an unconventional elastoplasticity model

Tesi amb menció de Doctorat Internacional

Detalles Bibliográficos
Autor: Pinedo Vilcahuamán, Paul José|||0000-0002-8990-4238
Tipo de recurso: tesis doctoral
Fecha de publicación:2026
País:España
Institución:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Repositorio:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
Idioma:inglés
OAI Identifier:oai:dnet:upcommonspor::980c673036521fb9824b064539c12704
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/2117/461751
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-461751
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:blast-induced liquefaction
numerical simulation
constitutive modelling
subloading plasticity
silty sand
624 - Enginyeria civil i de la construcció en general
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
id ES_d04b8e9322bd50f7dee6e93d013dbc49
oai_identifier_str oai:dnet:upcommonspor::980c673036521fb9824b064539c12704
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Simulation of blast-induced liquefaction with an unconventional elastoplasticity model
title Simulation of blast-induced liquefaction with an unconventional elastoplasticity model
spellingShingle Simulation of blast-induced liquefaction with an unconventional elastoplasticity model
Pinedo Vilcahuamán, Paul José|||0000-0002-8990-4238
blast-induced liquefaction
numerical simulation
constitutive modelling
subloading plasticity
silty sand
624 - Enginyeria civil i de la construcció en general
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
title_short Simulation of blast-induced liquefaction with an unconventional elastoplasticity model
title_full Simulation of blast-induced liquefaction with an unconventional elastoplasticity model
title_fullStr Simulation of blast-induced liquefaction with an unconventional elastoplasticity model
title_full_unstemmed Simulation of blast-induced liquefaction with an unconventional elastoplasticity model
title_sort Simulation of blast-induced liquefaction with an unconventional elastoplasticity model
dc.creator.none.fl_str_mv Pinedo Vilcahuamán, Paul José|||0000-0002-8990-4238
author Pinedo Vilcahuamán, Paul José|||0000-0002-8990-4238
author_facet Pinedo Vilcahuamán, Paul José|||0000-0002-8990-4238
author_role author
dc.subject.none.fl_str_mv blast-induced liquefaction
numerical simulation
constitutive modelling
subloading plasticity
silty sand
624 - Enginyeria civil i de la construcció en general
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
topic blast-induced liquefaction
numerical simulation
constitutive modelling
subloading plasticity
silty sand
624 - Enginyeria civil i de la construcció en general
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
description Tesi amb menció de Doctorat Internacional
publishDate 2026
dc.date.none.fl_str_mv 2026
2026-05-05
2026
2026-05-11
dc.type.none.fl_str_mv doctoral thesis
http://purl.org/coar/resource_type/c_db06
VoR
http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85
dc.type.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
dc.identifier.none.fl_str_mv https://hdl.handle.net/2117/461751
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-461751
url https://hdl.handle.net/2117/461751
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-461751
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
eng
language_invalid_str_mv Inglés
language eng
dc.rights.none.fl_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
Attribution 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
Attribution 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universitat Politècnica de Catalunya
publisher.none.fl_str_mv Universitat Politècnica de Catalunya
dc.source.none.fl_str_mv reponame:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
instname:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
instname_str Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
reponame_str UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
collection UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869420161320091648
spelling Simulation of blast-induced liquefaction with an unconventional elastoplasticity modelPinedo Vilcahuamán, Paul José|||0000-0002-8990-4238blast-induced liquefactionnumerical simulationconstitutive modellingsubloading plasticitysilty sand624 - Enginyeria civil i de la construcció en generalÀrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civilTesi amb menció de Doctorat Internacional(English) Soil liquefaction is a phenomenon that typically occurs following earthquakes, although it may also be triggered by non-seismic loading. During liquefaction, a substantial and rapid reduction in the strength and stiffness of soils occurs due to pore pressure generation. Soil liquefaction is systematically investigated in the laboratory using element and model tests; however, certain aspects that prove critical in field liquefaction (e.g., soil fabric, dynamic loading, drainage conditions and ageing effects) are challenging to reproduce in the laboratory. This has prompted researchers to investigate liquefaction directly in the field by means of blast tests, i.e. experiments in which liquefaction is induced by controlled explosive detonations. Numerical simulation is nowadays frequently employed to simulate the onset and development of soil liquefaction. In this context, the primary objective of the present study is the numerical simulation of a controlled blast-induced liquefaction test conducted at a silty sand site in Bondeno, Ferrara, Italy. To this end, a constitutive model named CASM-SM has been implemented to reproduce soil behaviour during cyclic loading, having been recast within a subloading plasticity framework. The modelling of soil behaviour under blast loading is challenging due to several factors, including the characteristics of soil deformation close to the explosive, soil stiffness degradation, high frequencies in acceleration records (exceeding 100 Hz), and a significant increase of excess pore water pressure over a short timeframe (on the order of milliseconds). The Bondeno blast test simulation served as an excellent platform for validating the performance of the CASM-SM model. Particular attention was paid to the reproduction of the acceleration records, as well as velocities, Arias intensity, Fourier spectra, and spectral acceleration. Moreover, excess pore water pressures were compared against pore pressure transducer data. The results obtained from the numerical simulation provide relevant insights into blast-induced liquefaction within the silty sand layer.(Català) La liqüefacció dels sòls és un fenomen que es produeix típicament després dels terratrèmols, tot i que també pot ser desencadenat per càrregues no sísmiques. Durant la liqüefacció, es produeix una reducció ràpida i substancial de la resistència i la rigidesa dels sòls a causa de la generació de pressions intersticials. La liqüefacció dels sòls s'investiga sistemàticament al laboratori mitjançant assajos d'element i models físics; no obstant això, certs aspectes que resulten crítics en la liqüefacció de camp (per exemple, la fàbrica del sòl, la càrrega dinàmica, les condicions de drenatge i els efectes d'envelliment) són difícils de reproduir al laboratori. Això ha impulsat els investigadors a estudiar la liqüefacció directament sobre el terreny mitjançant assajos de voladures, és a dir, experiments en què la liqüefacció és induïda per detonacions explosives controlades. Actualment, la simulació numèrica s'empra amb freqüència per modelitzar l'inici i el desenvolupament de la liqüefacció del sòl. En aquest context, l'objectiu principal d'aquest estudi és la simulació numèrica d'un assaig de liqüefacció induïda per voladura controlada, dut a terme en un emplaçament de sorra llimosa a Bondeno (Ferrara, Itàlia). Amb aquesta finalitat, s'ha implementat un model constitutiu anomenat CASM-SM per reproduir el comportament del sòl sota càrrega cíclica, el qual ha estat reformulat dins d'un marc de plasticitat de subfluència. La modelització del comportament del sòl sota càrregues de voladura resulta complexa a causa de diversos factors, incloent-hi les característiques de la deformació del sòl a prop de l'explosiu, la degradació de la rigidesa del sòl, les altes freqüències en els registres d'acceleració (superiors a 100 Hz) i un augment significatiu de l'excés de pressió intersticial en un curt període de temps (de l'ordre de mil·lisegons). La simulació de l'assaig de voladura de Bondeno ha servit com una excel·lent plataforma per validar el rendiment del model CASM-SM. S'ha prestat especial atenció a la reproducció dels registres d'acceleració, així com a les velocitats, la intensitat d'Arias, els espectres de Fourier i l'acceleració espectral. A més, els excessos de pressió intersticial s'han comparat amb les dades dels transductors de pressió. Els resultats obtinguts a partir de la simulació numèrica proporcionen coneixements rellevants sobre la liqüefacció induïda per voladures dins de l'estrat de sorra llimosa.(Español) La licuación de suelos es un fenómeno que típicamente ocurre tras los terremotos, aunque también puede ser desencadenado por cargas no sísmicas. Durante la licuación, se produce una reducción sustancial y rápida de la resistencia y rigidez de los suelos debido a la generación de poro presiones. La licuación de suelos se investiga sistemáticamente en el laboratorio mediante ensayos de muestras y modelos físicos; sin embargo, ciertos aspectos que resultan críticos en la licuación de campo (por ejemplo, la fábrica del suelo, la carga dinámica, las condiciones de drenaje y los efectos de envejecimiento) son difíciles de reproducir en el laboratorio. Esto ha impulsado a los investigadores a estudiar la licuación directamente en el campo mediante ensayos de voladura, es decir, experimentos en los que la licuación es inducida por detonaciones explosivas controladas. En la actualidad, la simulación numérica se emplea con frecuencia para modelizar el inicio y el desarrollo de la licuación del suelo. En este contexto, el objetivo principal del presente estudio es la simulación numérica de un ensayo de licuefacción inducida por voladura controlada, llevado a cabo en un emplazamiento de arena limosa en Bondeno (Ferrara, Italia). Con este fin, se ha implementado un modelo constitutivo denominado CASM-SM para reproducir el comportamiento del suelo bajo carga cíclica, el cual ha sido reformulado dentro de un marco de plasticidad de ‘subloading’. La modelización del comportamiento del suelo bajo cargas de voladura resulta compleja debido a diversos factores, incluyendo las características de la deformación del suelo en las proximidades del explosivo, la degradación de la rigidez del suelo, las altas frecuencias en los registros de aceleración (superiores a 100 Hz) y un aumento significativo del exceso de presión de poros en un corto periodo de tiempo (del orden de milisegundos). La simulación del ensayo de voladura de Bondeno ha servido como una excelente plataforma para validar el rendimiento del modelo CASM-SM. Se prestó especial atención a la reproducción de los registros de aceleración, así como a las velocidades, la intensidad de Arias, los espectros de Fourier y la aceleración espectral. Además, los excesos de presión presión de poros se compararon con los datos de los transductores de presión. Los resultados obtenidos a partir de la simulación numérica proporcionan conocimientos relevantes sobre la licuación inducida por voladuras en el estrato de arena limosa.Universitat Politècnica de Catalunya20262026-05-0520262026-05-11doctoral thesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06VoRhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85info:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/2117/461751https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-461751reponame:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPCinstname:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)Inglésengopen accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Attribution 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:dnet:upcommonspor::980c673036521fb9824b064539c127042026-05-27T15:37:01Z
score 15,811543

Similares en LA Referencia