بخشی از مقاله
بررسی تنش و کرنش در خاک و عوامل اصلاح آن
چکیده :
خاک را مانند محیط پیوسته در نظر می گیریم و تنش ها و کرنش های نرمال و برشی را تعریف می کنیم و آنها را حد نیرو و تغییر مکان می دانیم .
تنش های نرمال فشاری و کرنش های نرمال فشاری را مقادیر مثبت در نظر می گیریم ، تنش های برشی مثبت و کرنش های برش مثبت هر دو مربوط به افزایش مثبت در زوایای قطعه هستند تمام اثراتی که پس از تغییر تنش اندازه گیری می شود از قبیل فشردگی اعوجاج و تغییر مقاومت برشیخاک منحصراً ناشی از تغییر تنش مؤثر است .
کلمات کلیدی :تنش ،کرنش برش ، فشار منفذی ، تنش کل ،تنش مؤثر
مقدمه :
فرض بر این است که خواننده با مفاهیم اولیه و اساسی تنش و کرنش آشناست و بر این اساس تنش را می توان به عنوان شدت بار و کرنش را به عنوان نمادی از تغییر شکل دانست . این مفاهیم در اکثر مصالح مهندسی کاملاً معتبر بوده ولی برای خاک که دانه های نسبتاً بزرگ دارد . چنین مفاهیمی را باید دوباره بررسی کرد . علاوه بر این باید فشار هایی که در آب منفذی وجود دارد را در نظر گرفت و آنچه موجب اصلاح تنش در خاک است را ملاحظه کرد . بررسی و ملاحظه فشار منفذی منتهی به مفهومی مهم به نام اصل
تنش مؤثر می گردد.
در مقیاس بسیار کوچک تمام مصالح و موارد دارای طبیعی غیر پیوسته می باشند چرا که از ذرات ماده درست شده اند و خاک نیز ماده ای غیر پیوسته است و ذرات و دانه هایش خیلی بزرگتر از اتم یا حتی مولکول می باشد . از آنجا که مواد و مصالح غیر پیوسته اند .
وقتی حد تابع را می گیریم نمی تواند امر درستی باشد چون نمی دانیم که ایا سطح قطعه یا طول قطعه روی یک ذره قرار می گیرد یا روی فضای خالی منفذی.
برای جلوگیری از بروزایی مشکل دو راه حل وجود دارد اول ما می توانیم طبیعت غیر پیوسته مواد و مصالح را بپذیریم . و متوجه باشیم که تعاریف پایه و اساسی از تنش و کرنش معنای زیادی نمی دهند .
در این حالت مجبور خواهیم بود تا توزیع نیروهای موجود در بین نقاط تماس دانه ها و حرکت دانه ها نسبت به یکدیگر را مورد بررسی و تحقیق قرار دهیم .
راه دیگر آن است که رفتار ماده غیر پیوسته ای را ماده ای به صورت ایده آل پیوسته در نظر بگیریم در ماده پیوسته هر قطعه با قطعه مجاورش هیچ فاصله ای نداشته و همان ویژگی ها و مشخات مجموعه و توده کل را خواهد داشت و لذا هیچ مشکلی در استفاده از روابط برای معرفی تنش و کرنش و وجود نخواهد داشت .
مواد و مصالح اکثر رشته های مهندسی پیوسته در نظر گرفته شده این کار به طور کلی در مکانیک خاک هم انجام می شود . اگر چه چند محقق از نظر غیر پیوسته بود به آن پرداخته اند و اندر کونش و تاثیرات متقابل ذرات و دانه هابر یکدیگر را مورد بررسی قرار داده اند . در این تحقیق فرض بر این است که خاک جسمی و ماده ای پیوسته است و رفتار ماده پیوسته ایده آلی مورد بررسی قرار گرفته و تنش ها و کرنش ها تعریف می شوند .
تنش کل و فشار منفذی
اگر چه خاک به عنوان ماده ای پیوسته در نظر گرفته می شود ولی نباید فراموش کرد که در واقع آنها مصالحی غیر پیوسته اند و در بین مناخذ آنها آب وجود داشته و این آب تحت مقداری فشار است اکنون باید بررسی کرد برای آنکه فشار منفذی در نظر گرفته و به حساب آید آیا لازم است در مورد این ایده که خاک جسمی است پیوسته اصلاحی صورت پذیرد یا خیر .
قطعه ای از خاکی پیوسته دارای یک سری تنش کل است که بر روی وجوه آن اثر کرده و فشار منفذی دارد . که درون قطعه اثر می کند . بر اساس آن چه قرار داد است تنش قائم کل و تنش برش کل را با σ و نشان داده و فشار منفذی را با uنمایش می دهیم. آن چه باید ذکر شود این که وزن مخصوص یک خاک وزن مخصوص تمام قسمت ها یعنی دانه ها و آب در واحد حجم است .
چنانچه خاک را به صورت لایه هایی به ضخامت H در نظر بگیریم و وزن مخصوص هر کدام نیز γ باشد در این صورت تنش قائم کل به قرار زیر است .
