بخشی از مقاله
چکیده
روانگرایی به معنی تغییر شکل خاکهای اشباع غیر چسبنده در شرایط زهکشی نشده تحت اثر بارگذاری لرزهای میباشد. بیشتر مطالعات قبلی انجام شده در زمینه روانگرایی خاک، بر روی رفتار ماسههای تمیز متمرکز بودهاند. مشاهداتی وجود دارند که نشان میدهند خاکهای حاوی ریزدانه همچون ماسههای سیلتی نیز در هنگام زلزله مستعد روانگرایی هستند.
حضور لای و ذرات رس بر رفتار یک ماسه تحت بارگذاری تناوبی اثر میگذارد. چگونگی این تاثیر موضوع تحقیقات مختلف و بعضاً با نتایج متضاد با هم بوده است. هدف از تحقیق حاضر بررسی تاثیر لای بر تغییرات اضافه فشار آب حفرهای یک نوع ماسه ساحلی با انجام آزمایشهای سه محوری تناوبی میباشد. نتایج نشان میدهند که با افزایش درصد لای، روند تولید اضافه فشار آب حفره-ای نیز افزایش یافته و در نتیجه مقاومت دینامیکی خاک کاهش مییابد.
مقدمه
مطالعات صحرایی و آزمایشگاهی متعدد نشان دادهاند که ماسههای تمیز و ماسههای دارای ریزدانه، مستعد روانگرایی هستند .
کیشیدا روانگرایی خاکهایی با حضور %70 ریزدانه که حدوداً %10 رس داشتند را گزارش داد
همچنین سید و همکارانش مشاهده کردند که خاکهایی با مقدار ریزدانه %48 که دارای %18 رس بودهاند نیز در هنگام زلزله روانگرا میشوند .
مروری بر مطالعات گذشته گزارشهای متناقضی را از تأثیری که ریزدانهها بر مقاومت روانگرایی ماسه دارند، به دست میدهد. مهمترین عوامل مورد بررسی در این بین، تأثیرات ریزدانههای غیرخمیری، ریزدانههای خمیری و نیز خاصیت خمیری آنها بر مقاومت روانگرایی خاک های ماسهای بوده است. این تحقیقات به نتایج مشخص و روشنی از چگونگی تأثیری که افزایش ریزدانههای غیرخمیری بر مقاومت روانگرایی ماسهها میگذارند، منجر نشدهاند.
نتایج مطالعات در محل و در آزمایشگاه نشان میدهند که افزایش ریزدانه غیرخمیری در ماسه میتواندبعضاً سبب کاهش مقاومت روانگرایی [13]، افزایش مقاومت روانگرایی [4] و یا ابتدا با افزایش ریزدانه تا قبل از میزان مشخصی - درصد لای آستانه - موجب کاهش مقاومت و سپس افزایش آن شود
اگر فضای کافی در منافذ موجود در ساختار اسکلت ماسه برای حضور لای، بدون بر هم زدن ساختار ماسه، وجود داشته باشد، بیشترین مقدار لای در این حالت مقدار لای آستانه نامیده میشود
مقدار ریزدانه آستانه fcth - 1 - ، به نوع ماسه، نوع ریزدانهها و نیز به نسبت منافذ توده وابسته است. در این مقاله ضمن محاسبه درصد لای آستانه، تاثیر مقادیر ریزدانه کمتر از این درصد بر تغییرات اضافه فشار آب حفرهای یک نوع ماسه ساحلی مورد بررسی قرار میگیرد.
مواد و روشها
دستگاه سه محوری مورد استفاده در این مطالعه، محصول شرکت آمریکایی - GCTS - 2 میباشد. ماسه مورد استفاده در این تحقیق از سواحل بندر انزلی تهیه شده است که ماسهای تمیز با دانهبندی یکنواخت است و نامگذاری آن در نظام طبقه بندی متحد - ASTM D-2487 - ماسه بد دانهبندی شده - SP - میباشد. وزن مخصوص - Gs - 3 این خاک برابر 2/7 است
همچنین بر اساس استانداردهای ASTM D4253 - و - ASTM D4254، نسبتهای منافذ حداکثر - - emax و حداقل - - emin آن به ترتیب برابر 0/94 و 0/67 بدست آمدهاند
نمونههای مورد آزمایش به شرح ذیل میباشند: %0 لای - %100 ماسه، %10 لای - %90 ماسه، %20 لای - %80 ماسه، %30 لای - %70 ماسه. در این پژوهش نتایج آزمایشهای ماسه حاوی درصدهای مختلف ریزدانه با آزمایش انجام شده بر روی ماسه خالص توسط محمدی - 1391 - مقایسه شده اند. ریزدانه استفاده شده در این تحقیق لای، بدست آمده از پودر سنگ تراورتن منطقه دینگله کهریز همدان میباشد که از نوع غیر خمیری - NP - است.
مشخصات خاک استفاده شده در این تحقیق در جدول 1 آورده شده است. شکل 1 نیز منحنیهای دانهبندی را برای درصدهای مختلف ریزدانه نشان میدهد. نمونهها به روش کوبش مرطوب ساخته شدهاند و به منظور همگنی بیشتر هنگام ریختن در قالب در شش لایه تحت کوبش قرار گرفتند. با توجه به منحنی دانهبندی ارائه شده توسط پویانمنش - 1388 - و درصدهای وزنی مختلف لای و نیز مشخصات قالب، مقدار خاک مورد نیاز عبوری از الکهای مختلف برای ساخت نمونه با نسبت تخلخل 0/782 بدست آمده است.
هر ترکیب خاک بهکار رفته در نمونهها با 8 درصد رطوبت اولیه مخلوط و 24 ساعت نگهداری شدهاند، نمونهها با ارتفاع و قطری بهترتیب حدود 145 و 70 میلیمتر ساخته شده و درجه اشباع آن-ها حداقل %95 بوده است. تنش تحکیمی برای نمونهها 100 کیلوپاسکال انتخاب گردیده است. تحکیم نمونهها به صورت همسان و پس از یک ساعت خزش، بارگذاری تناوبی در شرایط تنش کنترل به شکل سینوسی، با فرکانس 0/1 هرتز و با نسبت تنش تناوبی 0/35 در شرایط زهکشی نشده بر روی نمونهها اعمال گردیده است.
جدول -1 مشخصات فیزیکی خاکهای مورد آزمایش
شکل -1 منحنی دانهبندی ماسه بندر انزلی برای درصدهای مختلف ریزدانه. منحنی مربوط به ماسه خالص از پویان منش - 1388 - اقتباس شده است.
بحث در نتایج
مشخصات آزمایشهای انجام شده بطور خلاصه در جدول 2 آمده است. در این جدول Nc تعداد سیکلهای منجر به روانگرایی و نسبت تنش تناوبی اعمال شده میباشند. همه نمونهها تحت نسبت تنش تناوبی یکسان قرار گرفته و سعی شده است که همه آزمایشها تا کرنشهای زیاد ادامه پیدا کنند، تا محدوده کامل رفتار دینامیکی خاک پوشش یابد. نتایج بدست آمده در قالب نمودارهای فشار آب حفرهای نرمال شده در برابر تعداد سیکل منجر به روانگرایی ارائه میگردد. درصد لای آستانه برای خاک مورد آزمایش بر اساس معادلات 1 و 2 بدست آمده است
