بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مسائل مهمی که در تعین پارامترهای مقاومت برشی خاک های درشت دانه با آن روبرو هستیم. اینست که در بسیاری از آزمایشگاههای مکانیک خاک کشور ، که مجهز به دستگاه برش مستقیم با جعبه بزرگ - ٣٠*٣٠ سانتی متر - نیستند، دانه بندی خاک های نمونه برداری شده ، با حذف بخش مهمی از دانه های درشت آن ، اصلاح شده و آزمایش برش مستقیم با جعبه کوچک - ٦*٦ سانتیمتر - بر روی آنها انجام داده می شود.در نتیجه این اصلاح دانه بندی ، درصد ریز دانه خاک افزایش یافته و بخاطر حساسیت زیاد این بخش از خاک - ریزتر از الک ٢٠٠ - به تغییرات رطوبت ، مقاومت برشی از خاک بمیزان زیادی تابع شرایط رطوبت و سرعت آزمایش می شود و مقادیر اندازه گیری شده تفاوت زیادی نسبت به مقاومت برشی واقعی خاک نشان می دهند. در تحقیق حاضر، بررسی تأثیر دانه بندی و ابعاد نمونه بر روی خاک درشت دانه مدنظر گرفته تا با تعیین خطای ناشی از روش های متداول اصلاح - موازی یا حذفی - بر روی این خاک، زمینه برای تعیین هرچه دقیقتر پارامترهای مکانیکی خاک - C ,φ - فراهم گردد. تحقیق حاضر نشان داد که اصلاح دانه بندی تاثیر بسیار زیادی بر پارامترهای مکانیکی نمونه ها دارد. همچنین اصلاح دانه بندی به روش موازی نسبت به اصلاح حذفی نتایجی بسیار دور از واقعیت را می دهد. در حقیقت با اصلاح دانه بندی ، رفتار و پارامترهای مکانیکی نمونه به شدت تحت تاثیر بخش ریز دانه، که طی اصلاح دانه بندی افزایش مییابند، قرار می گیرد. این مورد در خصوص نمونه های با اصلاح موازی شدت بیشتری دارد.بنابراین انجام آزمایشهای برش با جعبه کوچک توصیه نمی گردد لیکن با توجه به محدودیت های موجود، انجام آزمایشهای فوق بر روی دانه بندی های با اصلاح حذفی مقادیر پارامترهای مکانیکی نزدیکتری نسبت به واقعیت را می دهد.
کلید واﮊهها: برش مستقیم، اصلاح دانهبندی، مقاومت برشی خاکهای درشتدانه، ابعاد نمونه.
١- مقدمه
روشهای مختلف آزمایشگاهی و صحرائی جهت تعیین پارامترهای مقاومت برشی خاک وجود دارد، که بسته به نوع خاک و شرایط آن، از آنها استفاده میشود. که از آن جمله میتوان به آزمایشهای سه محوری،برش مستقیم، آزمایش برش پره، آزمایش برش ساده، آزمایش پیچش اشاره نمود. در تحقیق حاضر، از آزمون برش مستقیم استفاده شده است که شامل آزمایش برش مستقیم بزرگ - جعبه برش به ابعاد cm ١٥× ٣٠× ٣٠ - وآزمایش برش مستقیم کوچک - جعبه برش به ابعاد cm ٢× ٦× ٦ - میباشد.
۲-آزمایشهای برش مستقیم کوچک برای تعیین شرایط اولیه آزمایش در ابتدای تحقیق لازم بود شرایط آزمایش، بویژه از لحاظ درصد رطوبت نمونه و سرعت بارگذاری و چگونگی تأثیر شرایط زهکشی نمونه در حین آزمایش، تعیین گردد و امکان عملی انجام آزمایش، علیالخصوص در سرعتهای بسیار کم مورد ارزیابی قرار داده شود. وضعیت زهکشی نمونه در حین آزمایش و تراکم اولیه نمونه مهمترین پارامترهایی بودند که در انتخاب شرایط فوق میبایست مورد توجه قرار میگرفتند. با توجه به اینکه منحنیهای دانهبندی اصلاح شده برای آزمونهای با جعبه کوچک از درصد ریزدانه بالایی برخوردار بودند - بیشتر از ٢٥% - ، امکان زهکشی آزاد نمونه نیاز به بررسی دقیق داشت. مورد فوق یکی از مهمترین مواردی است که انجام تعدادی آزمایش جهت تعیین شرایط اولیه نمونهها را قبل از شروع تحقیق، ضروری میکرد.
جهت دستیابی به روش بهینه و بررسی دقیقتر هر یک از پارامترهای فوق الذکر، آزمایشهای زیر با جعبه کوچک انجام گرفتند:
•تهیه نمونه متراکم در رطوبت بهینه - پرکتور اصلاح شده - ، مستغرق کردن آنها بمدت ٣ روز در آب - با سربار مناسب - و انجام آزمایش در شرایط اشباع و با سرعتهای ٢,٠، ٠٢,٠ و ٠١,٠ میلیمتر بر دقیقه.
•تهیه نمونه متراکم در رطوبت بهینه و انجام آزمایش در شرایط خشک و با سرعت های ٢,٠ و ٠٢,٠ میلیمتر بر دقیقه.
•تهیه نمونه متراکم خشک - خشک شده در آون - و انجام آزمایش در شرایط مرزی خشک و با سربارهای متفاوت - ١ و ٥,١ و ٢ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع - و با سرعتهای ٦,٠ و ٢,٠ میلیمتر در دقیقه.
از بررسی نتایج آزمایشهای فوق، که بطور خلاصه درجدول ١ ارائه گردید، معلوم میشود که با افزایش رطوبت خاک، رفتارنمونه تا حدودی غیرقابل پیشبینی میشود و برخی از رفتارهای نمونه براساس اصول متداول مکانیک خاک قابل توجیه نیستند که از آن جمله میتوان به رفتار انقباضی نمونههای مرطوب، بویژه اشباع، در اغلب سرعت های بارگذاری اشاره کرد. علاوهبر آن با افزایش رطوبت خاک، مشاهده شد که شکل منحنی تنش - کرنش حالت غیرخطیتری به خود میگیرد که با افزایش سرعت در آزمایش، تشدید میگردید. - به دلیل تحریک آب حفرهای در نمونههای مرطوب -
۳-نتایج آزمایشهای برش مستقیم
آزمایشهای برش مستقیمی که بر روی نمونه خاک بعنوان آزمایشهای اصلی تحقیق انجام گرفتند، بطورکلی از دو دیدگاه زیر مورد بررسی قرار میگیرند:
- a بررسی رفتار تنش - کرنش نمونه در حین برش و مطالعه تأثیر عواملی نظیر سربار قائم و تراکم نمونه - درصد تراکم یا دانسیته نسبی - برروی این رفتار،
- b کنترل رفتار انبساطی یا انقباضی نمونه با بررسی منحنی کرنش حجمی نمونه در مقابل کرنش برشی - جابجائی افقی دو قسمت جعبه برش - ،
٣-١- آزمایشهای برش مستقیم با جعبه کوچک
٣-١-١- جمعبندی نتایج نمونههای با دانهبندی اصلاح موازی
•در این نمونه ها حین آزمایش برش در کرنشهای بالاتر از ١٠ تا ١٢ درصد، سختشدگی دوباره در منحنیهای تنش - کرنش مشاهده شده است، که با کاهش تراکم نمونهها از شدت سختشدگی مجدد در منحنی تنش - کرنش کاسته میشود.
• در این آزمایشها، تمام نمونههای با تراکم ثابت در ابتدای آزمایش، سختی یکسانی از خود نشان دادهاند، که تشابه مدول الاستیسیته در نمونهها، در کرنشهای پائین - ٢ الی ٣ درصد - کاملامشهود میباشد.
