بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش به بررسی تاثیر ریزدانه غیرخمیری - لای فیروزکوه - بر مقاومت استاتیکی ماسهی بابلسر پرداخته شده است. در این راستا مجموعهای از آزمایشهای سهمحوری استاتیکی تحکیم نیافته زهکشی نشده بر روی ماسه تمیز و مخلوط همگن ماسه و لای با درصدهای %10، %20، %30 و %40 وزنی لای انجام شده است. تراکم نسبی در تمامی نمونهها برابر %40 انتخاب شده و آزمایشها در سه تنش دورگیر 50، 100 و 200 کیلوپاسکال انجام گرفته است. نتایج نشان داد که با افزایش درصد لای تا %20، مقاومت مجموعه در مقایسه با ماسه تمیز افزایش یافته و با افزایش لای به بیش از این مقدار مقاومت استاتیکی مخلوط کاهش مییابد. علت این کاهش تغییر در اسکلت ماسه بوده است.
-1 مقدمه
به طور کلی خاک ماسهای طبیعی ترکیبی از ذرات ماسه و ریزدانه با ویژگیهای متفاوت است. این ریزدانهها نقشی تعیین کننده در ویژگیهای مهندسی خاک ماسهای دارند.[1] توانایاگامٌ تاثیر ریزدانه غیرخمیری، نسبت تخلخل بین دانهای و تنش دورگیر اولیه بر مقاومت برشی زهکشی نشده را مورد بررسی قرار داد. نتایج نشان داد که مخلوط ماسه و لای با بیش از %30 لای رفتاری مشابه با لای خالص دارد، در این شرایط رفتار لای تعیین کننده است.
کیمٍ و همکاران با انجام آزمایشهای سهمحوری فشاری روی خاک ماسهای با درصدهای مختلف لای به این نتیجه رسیدند که با افزایش میزان لای، زاویه اصطکاک شرایط بحرانی کاهش مییابد. مالکیَ و همکاران پارامتر نسبت تخلخل معادل را به منظور توضیح رفتار مخلوط زهکشی نشده ماسه با درصدهای مختلف لای معرفی نمودند. این نسبت تخلخل معادل، نسبت مشارکت ذرات لای در مقاومت اسکلت خاک را نیز منظور میدارد.
مطالعات انجام شده در مورد تاثیر افزایش میزان لای بر مقاومت روانگرایی خاک ماسهای نشان میدهد که این افزایش میتواند باعث افزایش یا کاهش مقاومت روانگرایی خاک شود. ارتنُ و ماهرِ با استفاده از آزمایش سهمحوری دینامیکی روی خاک ماسهای حاوی لای به این نتیجه رسیدند که به طور کلی مقاومت روانگرایی خاکهای حاوی ریزدانه به درصد ریزدانه موجود در مخلوط بستگی دارد.
یاماموروٌ و لد ٍ نشان دادند که در یک نسبت تخلخل ثابت، با افزایش میزان لای در مخلوط ماسه و لای، مقاومت زهکشی نشده مخلوط به شکل قابل ملاحظهای کاهش مییابد.
پیتمنَ و همکاران تاثیر نقش ریزدانه بر مقاومت واژگونی ماسه سست را مورد بررسی قرار دادند. این محققان با استفاده از آزمایشهای سهمحوری استاتیکی تحکیمیافته زهکشی نشده به این نتیجه رسیدند که با افزایش میزان ریزدانه، تردی زهکشی نشده خاک کاهش مییابد.
آزمایشهای سهمحوری استاتیکی زهکشی نشده و CPT انجام شده روی خاک ماسهای سست لایدار نشان داد که در مقادیر کم لای - از 0 تا - %30 با افزایش مقدار لای، مقاومت برشی زهکشی نشده و مقاومت نوک در آزمایش CPT کاهش مییابد.[9] هشیاوُ و همکاران خاک ماسهای لایدار را مورد آزمایش قرار دادند. آنها از آزمایشهای دیوار شکلپذیرِ ، سهمحوری فشاری زهکشی شده و زهکشی نشده، تحکیم یکبعدی و سهمحوری سیکلیک زهکشی نشده استفاده کردند. نمونههای حاوی 0، %15، %30، %40، %50 و %60 لای مورد آزمایش قرار گرفتند.
نتایج آزمایش سهمحوری نشان داد که با افزایش میزان لای تا %50 مقاومت سیکلیک و حداکثر تنش انحرافی نمونه کاهش یافته اما با افزایش بیشتر از این میزان، مقاومت سیکلیک و حداکثر تنش انحرافی افزایش مییابد. پارامترهای آزمایش دیوار شکلپذیر نشان داد که هدایت هیدرولیکی اشباعّ با افزایش میزان لای - از 0 تا - %30 به آرامی کاهش یافته و در مقادیر بیشتر از %30 به طور قابل ملاحظهای کاهش مییابد. با توجه به نتایج آزمایش تحکیم یکبعدی، با افزایش میزان لای، ضریب تحکیم کاهش مییابد.
طبق نتایج آزمایشهای انجام شده روی خاک ماسهای لایدار با نسبت تخلخل و تراکم نسبی ثابت، با افزایش لای، زاویه اصطکاک داخلی، نسبت تنش سیکلیک و حداکثر مدول برشی خاک کاهش یافته و چسبندگی افزایش مییابد. آزمایشهای سهمحوری زهکشی شده و زهکشی نشده انجام گرفته روی مخلوط ماسه و لای با پلاستیسیته پایین نشان داد که با افزایش میزان لای، شیب خط حالت بحرانی در فضای e-lnp افزایش مییابد.[12 ] در مخلوط ماسه و لای با درشتتر شدن و بهبود نسبی دانهبندی ماسه، روانگرایی خاک افزایش مییابد.[13] شینْ و همکاران با انجام آزمایشهای سهمحوری روی خاک تایوان، دریافتند که برای مقدار ثابت ریزدانه در خاک، مقاومت روانگرایی با افزایش چگالی نسبی افزایش مییابد. همچنین در صورت ثابت ماندن مقدار چگالی نسبی، با افزایش درصد ریزدانه پتانسیل روانگرایی افزایش مییابد.
پاپادوپولوَ و تیکاُ با انجام آزمایشهای سهمحوری استاتیکی و دینامیکی روی نمونههای ماسهای حاوی %5 و %15 ریزدانه، به این نتیجه رسیدند که در مقادیر مشخصی از ریزدانه و میزان معینی از تنش دورگیر و نسبت تخلخل، افزایش پلاستیسیته ریزدانه تا حد آستانه سبب کاهش مقاومت برشی زهکشی نشده نمونهها میشود. با افزایش پلاستیسیته به بیش از حد آستانه، مقدار مقاومت برشی زهکشی نشده و مقاومت دورهای افزایش مییابد. [15] میزان لای و تراکم نسبی، تاثیر قابل ملاحظهای در پاسخ استاتیکی زهکشی نشدهًٌ مخلوط ماسه و لای دارد.[16] تحقیقات یانگ و همکاران روی خاک ماسهای حاوی لای نشان داد که با افزایش تراکم نسبی، شیب خط ناپایداری افزایش مییابد.
تحقیقات انجام شده روی مخلوط ماسه با لای و مخلوط ماسه با رس نشان داد که وجود لای باعث افزایش مقاومت پیک و زاویه اصطکاک حالت بحرانی برای خاک ماسهای متراکم میشود. در این شرایط رفتار خاک اتساعی است. در صورتی که ماسه دارای تراکم کمتر - ماسه سست - باشد وجود لای باعث رفتار انقباضی شده و مقاومت مخلوط را کاهش میدهد. افزودن رس به ماسه خالص نیز باعث رفتار انقباضی مجموعه شده و مقاومت پیک و زاویه اصطکاک شرایط بحرانی را برای ماسه با هر درصد تراکم، کاهش میدهد.
-2 برنامه آزمایش
در این تحقیق 15 آزمایش سهمحوری استاتیکی در شرایط تحکیم نیافتهی زهکشی نشده بر روی ماسهی تمیز و مخلوط همگن ماسه و لای با تراکم نسبی 40 درصد در سه فشار دورگیر 50، 100 و 200 انجام شده است. فهرست تمام آزمایشهای صورت پذیرفته در جدول - 1 - ارایه گردیده است.
جدول :1 فهرست آزمایشهای انجام شده
-1 -2 مصالح مورد استفاده
مصالح مورد استفاده در این پژوهش برای بخش درشتدانه، ماسهی بابلسر و برای بخش ریزدانه لای فیروزکوه بوده است.
1؛1؛-2 مصالح ماسهای
در این پژوهش برای بخش درشت دانه از ماسهی بابلسر استفاده شده است. بر اساس نتایج آزمایش دانهبندی و سیستم طبقه بندی متحد - USCS - ٌ این ماسه از نوع بد دانهبندی شده - SP - طبقهبندی میشود. چگالی دانههای جامد - Gs - بر طبق استاندارد ASTM D854 محاسبه گردید.[19] منحنی دانهبندی و خصوصیات فیزیکی این ماسه به ترتیب در شکل - 1 - و جدول - 2 - مشاهده میشود.
