بخشی از مقاله
چکیده
در آب و هوای سرد خاک در معرض چرخه های انجماد ذوب قرار می گیرد که وقوع چرخه های انجماد در خاکهای ریزدانه منجر به تغییر در حجم قدرت تراکم چگالی محتوی آب ظرفیت تحمل و ساختار می شود خاکهای سست تمایل به چگال شدن و خاکهای متراکم پس از دوره ذوب انجماد شل تر می شود علاوه بر این هم خاک سست و هم متراکم ممکن است نسبت تخلخل یکسان را پس از چندین سیکل حفظ کنند و منافذ بزرگ پس از ذوب شدن کریستال های یخ افزایش نفوذ پذیری خاک را در پی دارند
این چرخه ها مقاومت نهایی خاک را کاهش می دهند. تغییرات وزن و سرعت موج متراکم نشان می دهد
که چرخه های انجماد ، ذوب ، منجر به خشک شدن نمونه ها میشود بطوریکه عواقب ناشی از این چرخه ها در خصوصیات بلوک های خاک خشکی و سخت شدن نمونه ها می باشد این سختی توسط مطالعه خصوصیات مکانیکی بلوک های خاک رس - مدول ها و مقاومت فشاری - مشخص می شود. لذا استفاده از لایه ژئوتکستایل می تواند اث چرخه های ذوب و انجماد را بر روی خصوصیات مکانیکی خاک کاهش دهد.
.1 مقدمه :
خاک یکی از قدیمی ترین مصالح ساختمانی است و هنوز هم به طور گسترده در بسیاری از کشورهای جهان مورد استفاده قرار می گیرد خاک به عنوان ماده مرتبط با ساخت و ساز در اقتصادهای پیشرفته و کشورهای اروپایی در نظر گرفته می شود دلایل متعددی برای این جاذبه جدید از مصالح ساخت و ساز در کشورهای صنعتی وجود دارد اما از مهم ترین دلایل تاثیر کم این مواد بر محیط زیست است یکی از مسایل مهم و تاثیر گذار در ماهیت خاک وسنگ چرخه ذوب انجماد بوده که یک فرایند هوازدگی است و اغلب در آب و هوای سرد رخ می دهد.
امروزه مشخص شده است که چرخه ذوب و انجماد یک پدیده جوی است که در آب و هوای سرد رایج است و ساختار خاک را به طور قابل ملاحظه ای تغییر می دهد و در نتیجه اثرات زیادی بر خواص مهندسی خاک، مانند ویژگی های فیزیکی از جمله نفوذپذیری هیدرولیکی، چگال شدن، محتوای آب غیرمنجمد و ویژگی های مکانیکی شامل مقاومت، فشردگی پذیری و ظرفیت تحمل خاک دارد. در مناطق همیشه یخبندان مانند کانادا، مشخص شده است که خاکریز ساخته شده از خاکی که هرگز چرخه های ذوب و انجماد را تجربه نکرده است، بر اثر افت ظرفیت باربری تنها بعد از یک سال آسیب دیده اند . بنابراین، خاکریزهای بزرگراه تازه ساخت که برای چند سال بدون روسازی رها شده اند، ممکن است در معرض خرابی های ناشی از چرخه های ذوب و انجماد واقع شود
.2 یافته های تحقیق :
جدایی دانه های خاک که به دلیل کریستال های یخ بوجود می آید، از آب خالص موجود در خاک در دمای زیر 0 œ C ناشی می شود، پیوستگی دانه های خاک را از بین می برد و در نتیجه خواص مکانیکی خاک تغییر می کند.. بدیهی است در تمام نمونه های تقویت شده و تقویت نشده، با افزایش چرخه ذوب و انجماد، مقاومت خاک کاهش می یابد. با این حال، کاهش مقاومت در نمونه های تقویت نشده نسبت به نمونه های با ژئوتکستایل تقویت شده مشهود تر است. تغییرات تنش-کرنش رس آب شده زمانی که با ژئوتکستایل تقویت شده است تمایل دارد تا از نوع کرنش نرم شدن به کرنش سخت شدن تغییر کند.
.3 اثرات چرخه های ذوب و انجماد بر مدول ارتجاعی:
مدول ارتجاعی یک خصوصیات بارز بنیادی ماده می باشد که برای تعیین مواد روسازی، مورد استفاده واقع می شود. به عبارتی نوعی اندازه گیری سختی مواد است و یک متوسط را برای سختی مواد در شرایط مختلف، از جمله درصد رطوبت، چگالی و سطح تنش فراهم می کند. همچنین پارامتر ورودی مورد نیازی برای روش طراحی مکانیکی-تجربی روسازی می باشد.
Lee و همکاران - 1995 - به بررسی خواص ارتجاعی خاک های چسبنده پرداختند و دریافتند که خاک های چسبنده با مدول ارتجاعی کمتر از 55 کیلو پاسکال اثرات ناشی از ذوب و انجماد ناچیزی نشان می دهند. در مقابل، خاک های با مدول ارتجاعی بالاتر از 103 کیلو پاسکال در این پارامتر کاهشی بیش از 50 را بر اثر ذوب و انجماد نشان می دهند.
Simonsen و - 2001 - Isacsson آزمایش هایی بر خاک های مختلف درشت دانه و ریزدانه بستر در دماهای مشخص از دمای اتاق به سمت پایین تا دمای -10 œ Cو بازگشت به دمای اتاق انجام دادند و مدول ارتجاعی مداومی در طول چرخه کامل ذوب و انجماد بدست آوردند. نتایج نشان می دهد که پس از تکمیل چرخه ذوب و انجماد، مدول ارتجاعی کاهشی در حدود 60-20 بسته به نوع خاک نشان می دهد. حجم در یک خاک بسیار متراکم ممکن است به دلیل ذوب و انجماد افزایش یابد، و ساختار خاک را کمی سست تر از قبل از انجماد کند.
همچنین Wang و همکاران - 2007 - گزارش دادند که بزرگی مدول ارتجاعی با استفاده از 27-18 خاک غیرمنجمد بسته به فشار محصور کننده در آزمایش های فشاری سه محوری کاهش می یابد.
با افزایش تعداد چرخه ها، مدول ارتجاعی هر دو نمونه تقویت شده و تقویت نشده کاهش می یابد و
حداقل مقادیر پس از 6 چرخه بدست می آید. هنگامی که تعداد چرخه های ذوب و انجماد از 7 بیشتر شود، مدول ارتجاعی به یک مقدار مشخص می رسد و پس از اعمال چرخه های ذوب و انجماد بیشتر از آن ثابت باقی می ماند.
.4تاثیر چرخه های ذوب و انجماد بر مقاومت برشی پارامترهای خاک رس شهرستان هرسین:
به منظور بررسی اثر پدیده ذوب و انجماد بر روی پارامترهای مقاومت برشی خاک،تغییرات p-q مورد بررسی قرارمی گیرد. در اینجا 1 و 3 به ترتیب تنش شکست نرمال و جانبی می باشند.
