بخشی از مقاله
خلاصه
اضافه کردن درصدهای متفاوتی از ریزدانهی غیر خمیری به ماسه، رفتار آن را تا حد زیادی تغییر میدهد و این رفتار میتواند تا حدی گمراه کننده باشد. برخی از پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که افزودن لای به ماسه اشباع، موجب افزایش مقاومت استاتیکی زهکشی نشده آن میگردد؛ در حالی که سایرین، کاهش این مقاومت را گزارش دادهاند.
بعضی دیگر به این نتیجه رسیدند که در حالت زهکشی نشده، وجود لای غیر خمیری، میتواند هم باعث کاهش و هم موجب افزایش مقاومت برشی استاتیکی گردد. ناهمگونی در نتایج به دست آمده از رفتار ماسه با ریزدانهی غیر خمیری تا به امروز ادامه دارد که این میتواند به دلیل تعداد زیاد عوامل موثر بر رفتار این نوع خاکها باشد. در این پژوهش رفتار ماسهی ریزدانهدار و تاثیر درصد ریزدانه بر این رفتار، مورد بررسی قرار گرفته است و مشاهده شده است که با بالا رفتن درصد ریزدانه، سختی ماسه تقلیل یافته و مقاومت آن کاهش مییابد.
1. مقدمه
رفتار مهندسی خاکهای طبیعی به کانیهای معدنی، اندازه، شکل، چینش ذرات، چگونگی تماس ذرات با یکدیگر، بستگی دارد
برای اولین بار رفتار ماسهی تمیز در قرن هجدهم به وسیلهی کولن مورد بررسی قرار گرفت و تا قبل از چند دههی اخیر، تقریبا تمامی مطالعات آزمایشگاهی بر روی رفتار خاکهای دانهای، به ماسهی نسبتا تمیز محدود میشد. در حالی که بسیاری از خاکهای ماسهدار طبیعی، مقدار قابل توجهی ریزدانه - عبوری از الک شمارهی 200 ، اندازهی ذرات کوچکتر از 0/074 میلیمتر - دارند.
Carro و Prezzi گزارش دادهاند که در بررسی گسیختگیهای ناشی از روانگرایی توسط پژوهشگران مختلف از جمله Seed و همکاران - 1983 - ، - 1987 - Seed و Seed و - 1990 - Harder نشان میدهد که ماسههای ریزدانهدار و ماسههای نسبتا تمیز، رفتار متفاوتی دارند .[2] بنابراین دانش بهدست آمده از دههها - و شاید قرنها- مطالعه بر روی ماسهی تمیز را نمیتوان مستقیما در مورد ماسههای ریزدانهدار بهکار برد. ساز وکار منجر به روانگرایی و تغییر شکلهای بزرگ در این نوع خاکها پیچیدهتر از خاک یکنواخت است
از اولین کسانی که توانست تغییر در رفتار ماسه با اضافه کردن ریزدانه را توضیح دهد، - 1998 - Tevanayagam بود. او به این نتیجه رسید که در ماسهی ریزدانهدار، اگر درصد ریزدانه، کم باشد، ذرات ریزدانه در فضای خالی بین دانههای ماسه قرار میگیرند و نقشی در زنجیرهی انتقال نیرو نخواهند داشت. بنابراین میتوان این ذرات را معادل فضای خالی در نظر گرفت
پژوهشهای بعدی انجام شده به وسیلهی Tevanayagam و سایر پژوهشگران، مشخص نمود که اگر درصد ریزدانه در ماسه بالا باشد، بخشی از ریزدانه در ساختار انتقال نیرو شرکت دارد. یکی از چالشهای پژوهشگران در این زمینه، تعیین درصد ریزدانهی فعال در ماسه است.
2. مروری بر متون فنی
- 1998 - Tevanayagam با بررسی رفتار زهکشی نشدهی ماسهی ریزدانهدار، ضمن اشره به تاثیر درصد ریزدانه در کاهش مقاومت، به این نتیجه رسیدند که تنش دورگیر تاثیر زیادی بر رفتار خاک ریزدانهدار دارد. آنها بیان نمودند که افزایش تنش دورگیر، ذرات ریزدانه را به هم نزدیک مینماید و ساختارهای ضعیف بین آنها را از بین میبرد و مقاومت را به صورت قابل ملاحظهای افزایش میدهد. او هچنین برای درصد ریزدانهی مختلف، رفتار متفاوتی را برای خاک پیشبینی نمود.
Papadopoulou و - 2008 - Tika مخلوط ماسه و لای با درصد ریزدانهی مختلف را در شرایط زهکشی شده و زهکشی نشده مورد بررسی قرار دادند و به این نتیجه رسیدند که با افزایشدرصد ریزدانه تا درصد ریزدانهِی %35 خط حالت پایدار به سمت پایین حرکت میکند و مقاومت به صورت قابل ملاحظهای کاهش مییابد اما برای درصدهای فراتر از آن مقاومت اندکی افزایش پیدا میکند
بهادری و همکاران - 2008 - تاثیر لای فیروزکوه را بر رفتار ناهمسان ماسهی فیروزکوه با استفاده از دستگاه برش پیچشی حلقوی مورد بررسی قرار دادند. این پژوهش نشان میدهد که در شرایط یکسان، با افزودن %15 لای به ماسه، مقاومت آن به طور قابل ملاحظهای کاهش مییابد و حتی با افزایش 10 درصدی تراکم نسبی، مقاومت خاک فاصلهی زیادی با ماسهی تمیز دارد. آنها دلیل این کاهش مقاومت را به وجود آمدن ساختاری ضعیف از لای در میان دانههای ماسه ذکر کردند که صفحهی برش از آن عبور میکند.آنها این کاهش مقاومت را تا %30 ریزدانه مشاهده کردند و پس از آن در %70 ریزدانه، اندکی افزایش مقاومت را گزارش نمودند
در این پژوهش نیز با استفاده از ماسهی بابلسر و لای فیروزکوه، رفتار ماسه در درصد ریزدانهی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است.
3. ویژگیهای خاک
در این پژوهش از ماسهی بابلسر استفاده شده است که بر اساس سیستم طبقهبندی متحد جزو ماسه بد دانه بندی شده - SP - قرار میگیرد. در شکل 1 دانه بندی این نوع ماسه آورده شده است و جدول 1 ویژگیهای این نوع ماسه را نشان میدهد. همچنین از لای فیروزکوه به عنوان ریزدانه استفاده شده است. این نوع ریزدانه با نشانهی خمیری برابر با 3 و حد روانی 25 ، جزو ریزدانههای غیر خمیری قرار میگیرد.
شکل :1 دانه بندی ماسهی بابلسر
جدول :1 ویژگیهای فیزیکی ماسهی بابلسر
ماسهی ریزدانه دار مورد استفاده در این پژوهش به ترتیب از ترکیب ماسه بابلسر با 5، 15 و 30 درصد لای فیروزکوه به دست آمده است. اضافه شدن لای به ماسه باعث تغییر پارامترهای تراکم در آن میگردد. نسبت پوکی کمینه و بیشینه برای ماسه ریزدانه دار، به ترتیب بر اساس استاندارد ASTMD 4253 و ASTMD 4254 به دست آمده است و نتایج آن در شکل 2 و جدول 2 به نمایش در آمده است .
4. روش انجام آزمایش
تعداد 12 آزمایش استاتیکی زهکشی نشدهی کنترل کرنش، بر روی مخلوط ماسهی بابلسر با صفر، 5، 15 و 30 درصد ریزدانه و در سه تنش دورگیر 50، 100 و 200 کیلوپاسکال انجام شده است. نمونههای آزمایش شده با ارتفاع تقریبی 104 میلیمتر و قطر 52 میلیمتر ساخته شدهاند. برای ساخت نمونه از روش رسوبگذاری خشک - Mixed Dry Deposition - استفاده شده است. در این روش، ابتدا ماسه و لای در یک ظرف جداگانه، به مدت 20 دقیقه با هم مخلوط میشوند و سپس به کمک یک لوله از جنس پلکسی گلاس در داخل قالب قرار میگیرند. بر اساس پژوهش وود و همکاران - 2008 - ، مخلوط ماسه و لای به دست آمده از این روش، بیشترین همگنی را دارد.
شکل :2 تغییرات نسبت پوکی کمینه و بیشینه نسبت به درصد ریزدانه
