بخشی از مقاله
چکیده
این مطالعه مروری دارد بر رفتار تحکیم خاکهای ریزدانه تحت بارگذاری سیکلی. همچنین تاثیر نوع بارگذاری سیکلی ومدت زمان سیکل ها بر پارامتر های تحکیم بررسی شده است. در یک پژوهش، راه حل ریاضیاتی معادله تحکیم برای بارگذاری سیکلی مستطیلی ارائه شده است. با استفاده از نتایج این پژوهش در هنگام تحکیم، فشار آب منفذی مثبت در هنگام دوره های اعمال بار افزایش می یابد وفشار آب منفذی منفی در هنگام دوره های باربرداری افزایش می یابد. بعد از گذشت زمان زیاد، هنگامی که نسبت تحکیم به ماکزیمم مقدار خود می رسد، فشار آب منفذی به یک مقدار تعادل می رسد.
زمان لازم برای صفر شدن فشار آب منفذی در حالت بارگذاری استاتیکی نصف زمان لازم برای اتلاف فشار در حالت سیکلی است. در حالت بارگذاری سیکلی نشست، شیب ملایم تری نسبت به بارگذاری ایستا دارد و این امر سبب می شود تا زمان لازم برای نشست کامل در حالت بارگذاری سیکلی بسیار بیشتر از بارگذاری ایستا باشد. همچنین نشست ناشی از تحکیم اولیه در حالت ایستا بسیار کمتر ازحالت سیکلی است.
همچنین یک راه حل تحلیلی برای بارگذاری سیکلی مستطیلی برای خاک های غیر الاستیک ارائه شده است. در بررسی بارگذاری سیکلی مثلثی مشاهده شد که درجه تحکیم متوسط در سیکل های آخر بارگذاری درحدود نود درصد است، در حالی که مطابق با تئوری های تحکیم ارائه شده از سوی یزدانی و توفیق - 2012 - ، کای و همکاران - 2005 - حداکثر درجه تحکیم متوسط ایجاد شده در اثر بارگذاری سیکلی در حدود 50 درصد پیش بینی شده است. لذا به نظر می رسد استفاده ار این تئوری ها در محاسبه میزان نشست و درجه تحکیم دارای خطاهای زیادی خواهد بود و ممکن است در صورت در نظر نگرفتن این موضوع در طراحی ها خسارات جبران ناپذیری برای سازه های ساخته شده به وجود آید.
-1مقدمه
طی بارگذاری در اثر خروج آب از لایههای رس نرم با تراکمپذیری بالا و نفوذپذیری پایین، خاک تغییر شکل داده و سازههای مستقر بر آن دچار نشست می شود. به فرآیند وابسته به زمان خروج آب از منافذ خاک تحکیم گفته می شود که تعریف آن توسط تزراقی در سال 1934، به عنوان دروازه ی ورود به مکانیک خاک مدرن شناخته می شود. به دلیل فرضیات ساده کننده ی متعددی که در استخراج معادله دیفرانسیل پایه ی تزراقی استفاده شده است، در سال های اخیر، تحقیقات زیادی روی تاثیر شرایط واقعی خاک یا نوع بارگذاری آن بر تحکیم صورت گرفته است. از جمله ی فرضیات فوق که منجر به به دست آمدن نتایج غیرواقعی میشود. فرض ثابت بودن بار، تراکمپذیری و... می باشد.
-2تئوری تحکیم خاک ها تحت بارگذاری سیکلی مستطیلی
برای به دست آوردن روابط ریاضی فرضیات ترزاقی در مورد تئوری تحکیم، ناشی از بارهای استاتیکی مورد استفاده قرار گرفته است. این فرضیات دیگر در اینجا تکرار نمی شوند. هرچند که فرض دیگری باید صورت گیرد وآن این است که ضریب تراکم پذیری نیز باید مساوی ضریب انبساط باشد. ضریب تحکیم - - Cv توسط رابطه ای برحسب فشار آب منفذی و تنش موثر به دست می آید
در هنگام تحکیم، فشار آب منفذی مثبت در هنگام دوره های اعمال بار افزایش می یابد وفشار آب منفذی منفی در هنگام دوره های باربرداری افزایش می یابد. بعد از گذشت زمان زیاد، هنگامی که نسبت تحکیم به ماکزیمم مقدار خود می رسد، فشار آب منفذی به یک مقدار تعادل می رسد.
وقتی که برای اولین بار، باراعمال می شود، تمام بار توسط آب با افزایش فشار آب منفذی تحمل می شود. تغییرات فشار آب منفذی باعث به وجود آمدن زهکشی می شود و ومقداری از بار به ساختمان خاک با افزایش تنش موثر منتقل می شود. وقتی که بار برداشته می شود، تنش کل کاهش یافته وخاک تمایل به برگشتن به وضعیت قبلی خود دارد که باعث ایجاد فشار آب منفذی منفی می شود.
این فشار آب منفذی منفی باعث می شود که آب به لایه ی خاکی وارد شده و تنش موثر کاهش یابد. وقتی که دوباره بارگذاری انجام می شود، بخشی از بار توسط تنش موثر باقیمانده وبقیه به وسیله افزایش فشار آب منفذی تحمل می شود. در طی تحکیم، فشار آب منفذی کاهش وتنش موثر افزایش می یابد.
وقتی که بارگذاری وبار برداری ادامه می یابد، این پروسه تا زمانی که مقدارآب خارج شده ناشی از فشار آب منفذی مثبت ومقدار آب وارد شده به علت فشار آب منفذی منفی برابر شود، ادامه می یابد. در این حالت فشار آب منفذی وتنش موثر مقادیر نهایی وتعادل خود را به دست آورده اند و شرایط پایدار تحت بار سیکلی به وجود آمده است. نسبت تحکیم نهایی ویا تعادل بستگی به مشخصات بار دارد ومتناسب است با نسبت زمان اعمال بار به زمان کل سیکل.
توفیق واوریا - 2008 - یک راه حل شبه تحلیلی برای حل معادله تحکیم یک بعدی خاک های رسی غیر الاستیک تحت بارگذاری سیکلی مستطیلی با در نظر گرفتن تغییرات ضریب تحکیم لایه خاک پیشنهاد کردند. همانطور که در شکل زیر مشخص است ضریب نفوذ پذیری وضریب فشردگی خاک های رسی غیر الاستیک در طی نیم سیکل های بارگذاری وباربرداری تغییر می کنند. بنابراین ضریب تحکیم که تابعی از این پارامترها است در هر نوع بارگذاری تغییر می کند.
