ماسه‌رس‌دار مي‌باشد. شکل 3-4 منحني توزيع دانه‌بندي نمونه ماسه‌ رس‌دار را نشان مي‌دهد.

Grain size (mm)
percent passing%
36/2
100%
18/1
91/95%
60/0
40/56%
30/0
28/30%
15/0
83/3%
075/0
51/1%
02/0
15/0%

شکل3-4: منحني توزيع دانه بندي نمونه ماسه‌ رس‌دار

3-4-2- آزمايش چگالي نسبي دانه‌ها
اين آزمايش براساس استاندارد 02-854ASTM D بر نمونه خاک ماسه اوتاوا، خاک رس و ماسه‌ رس‌دار انجام شده است. نتايج آزمايش در جدول 3-3 و 3-4 و 3-5 ارائه شده است.

جدول 3-3: نتايج آزمايش چگالي نسبي خاک ماسه اوتاوا
دماي محيط
(C.)
وزن خاک ريخته شده
(gr)
وزن پيکنومتر(خالي)
(gr)
وزن پيکنومتر باخاک
(gr)
وزن پيکنومتر با آب و خاک
(gr)
وزن پيکنومتر با آب
(gr)
GS

g/cm3))
5/23
100
27/167
27/267
26/720
93/657
653/2

جدول3-4: نتايج آزمايش چگالي نسبي خاک رس
دماي محيط
(C.)
وزن خاک ريخته شده
(gr)
وزن پيکنومتر(خالي)
(gr)
وزن پيکنومتر باخاک
(gr)
وزن پيکنومتر با آب و خاک
(gr)
وزن پيکنومتر با آب
(gr)
GS

g/cm3))
22
100
28/127
28/327
4/686
68/626
47/2

جدول3-5: نتايج آزمايش چگالي نسبي خاک ماسه رس‌دار
دماي محيط
(C.)
وزن خاک ريخته شده
(gr)
وزن پيکنومتر(خالي)
(gr)
وزن پيکنومتر باخاک
(gr)
وزن پيکنومتر با آب و خاک
(gr)
وزن پيکنومتر
با آب
(gr)
GS

g/cm3))
19
100
25/127
25/227
45/688
45/627
57/2

3-4-3- آزمايش حدخميري
اين آزمايش بر روي نمونه خاک رس استفاده شده آزمايش مطابق با 98-4318ASTM با عمل فيتيله کردن خاک به قطر 3 ميليمتر و غلتاندن بر روي سطح صاف انجام شده است. براين اساس، حدخميري خاک رس مورد استفاده 33.66 درصد مي‌باشد. نتايج آزمايش حدخميري در جدول 3-6 آورده شده است.

جدول3-6: نتايج آزمايش حدخميري نمونه خاک رس
وزن آب
gr
وزن قوطي
gr
وزن مرطوب +قوطي
gr
وزن خشک+ قوطي
gr
وزن تر
gr
وزن خشک
gr
نمونه
63/0

7/53
07/56
44/55
37/2
74/1
1
14/0
55/53
48/54
34/54
93/0
79/0
2
14/1
78/45
41/50
27/49
46/0
49/3
3

3-4-4- آزمايش حدرواني
اين آزمايش براساس استاندارد 98-4318 ASTMD بوسيله کاسه کاساگرانده بر نمونه خاک مورد مطالعه، انجام شده است. نتايج آزمايش‌ها در جدول 3-7 و 3-8 ارائه شده است. بر اين اساس حدرواني خاک رس ونمونه ماسه‌ رس‌دار به ترتيب %57 و % 54/26 مي باشد.

جدول 3-7 : نتايج آزمايش حدرواني نمونه ماسه رس‌دار
درصد رطوبت
%
وزن خاک خشک
gr
وزن آب
gr
وزن قوطي
gr
وزن قوطي+نمونه خشک
gr
وزن قوطي+ نمونه تر
gr
(N)ضربه
نمونه
5/25

2/16
14/4
64/53
84/69
98/73
17
1
4/26
09/16
25/4
49/53
58/69
83/73
23
2
35/27
76/12
49/3
59/54
35/67
84/70
30
3

جدول 3-8 : نتايج آزمايش حدرواني خاک رس
درصد رطوبت
%
وزن خاک خشک
gr
وزن آب
gr
وزن قوطي
gr
وزن قوطي+نمونه خشک
gr
وزن قوطي+ نمونه تر
gr
(N)ضربه
نمونه
6/58

58/10
2/6
48/53
06/64
26/70
32
1
45/57
74/12
32/7
44/53
18/66
5/73
27
2
9/53
08/14
59/7
3/53
38/67
97/74
18
3

3-5- آماده‌سازي نمونه‌ها
نمونه خاک استفاده شده در آزمايش‌ها، ماسه‌ رس‌دار که متشکل از ماسه اوتاوا و رس آلي کائولونيتي با درصد حجمي 60% رس و 40% ماسه مي‌باشد. مجموعه‌اي از آزمايش‌ها به منظور بررسي رفتار خزشي بر روي نمونه‌ها انجام شد. آزمايش‌ها بوسيله دستگاه استاندارد تحکيم يک بعدي و تحت کنترل تنش، مطابق با استانداردASTM D2435M-11 در حالت‌هاي تک‌مرحله‌اي، ‌چند‌مرحله‌اي و بارگذاري-باربرداري بر روي نمونه‌هاي ماسه رس‌دار خشک و اشباع شده با آب انجام شده‌ است. در نمونه خشک، تنش کل برابر با تنش مؤثر مي‌باشد، بنابراين نمونه خشک‌ رفتار خزشي درستي بعد از اعمال تنش‌هاي کل از خود نشان مي‌دهد. ولي براي خاک‌هاي اشباع دقت رفتار خزشي وابسته به نحوه بارگذاري مي‌باشد. بنابراين با کنترل بار‌، خاک‌هاي اشباع فرآيندي از تحکيم را بعد از اعمال تنش‌هاي کل ‌تجربه مي‌کنند و بعد از زايل شدن فشار آب منفذي، رفتار خزشي درستي از خود نشان مي‌دهند. بنابراين در اين مطالعه زمان لازم جهت زايل شدن فشار آب منفذي براي خاک‌هاي اشباع با کنترل بار وارده t100 در نظر گرفته شده‌ است (سواجان وارادارجان89. 2011).
نمونه‌هاي ماسه‌ رس‌دار خشک‌ شده در هوا با وزن 73 گرم (gr37 ماسه+gr36 رس)، بدون اعمال هيچ فشاري با تخلخل اوليه 989/0 داخل قالب دستگاه تحکيم قرار مي‌گيرند. به منظور اشباع کردن نمونه، رينگ محصورکننده دستگاه تحکيم با آب پرشده و به مدت 24 ساعت اجازه داده مي‌شود تا اشباع شود. تخلخل اوليه نمونه اشباع حدود 75931/0 محاسبه شد. در نمونه‌هاي مسلح شده، نمونه‌ها با مقادير مختلف ژئوتکستايل (%1/0-%5/0-%1) به طور يکنواخت مخلوط شده و سپس در حالت‌‌هاي خشک و اشباع تحت بارگذاري تک‌مرحله‌اي قرار داده مي‌شوند.

3-6- استاندارد دستگاه تحکيم
روش آزمايشگاهي تحکيم يک بعدي، اولين بار توسط ترزاقي پيشنهاد شد. اين آزمايش در يک تحکيم‌سنج که ادئومتر ناميده مي‌شود، انجام مي‌گردد. دستگاه تحکيم يک بعدي در شکل 3-5 به طور شماتيک نشان داده‌ شده‌ است. دستگاه ادئومتر متشکل از سنگ متخلخل، محفظه تحکيم، صفحه‌ي بارگذاري و قالب به قطر 6 و ارتفاع 2سانتي‌متر مي‌باشد. در اين آزمايش زهکشي به صورت قائم و يک طرفه مطابق با شکل 3-6 در نظرگرفته شده است. در نمونه‌هاي اشباع به منظور حفظ شرايط اشباع، داخل محفظه در طول انجام آزمايش با آب پر شده است. در تمامي آزمايش‌ها بار محوري به وسيله يک اهرم اعمال شده و جابه‌جايي نمونه‌ها با استفاده از دستگاه گيج LDT با دقت mm 01/0 اندازه گيري شده است. جزئيات دستگاه تحکيم در شکل 3-7، 3-8 و3-9 نشان داده شده است.

شکل3-5: تصوير شماتيک دستگاه تحکيم

شکل3-6: زهکشي يک طرفه قائم

شکل3-7: دستگاه تحکيم يک بعدي

شکل3-8: دستگاه تحکيم يک بعدي

شکل3-9: جزئيات دستگاه تحکيم يک بعدي

شکل عمومي نمودار تغييرشکل نمونه در مقابل زمان، براي هر افزايش بار آزمايش، مطابق شکل 3-10 مي‌باشد. بر روي نمودار سه مرحله مجزا قابل تشخيص است.
مرحله1: فشردگي اوليه که اکثراً به علت پيش بارگذاري است.
مرحله2: تحکيم اوليه که به‌‌ازاي افزايش بار مي‌باشد و به تدريج به تنش موثر تبديل مي‌شود.
مرحله3: تحکيم ثانويه که بعد از زايل شدن کامل فشار آب حفره‌اي رخ مي‌دهد و علت آن بوجود آمدن تغييرشکل‌هاي پلاستيک خاک مي‌باشد.

شکل3-10: شکل عمومي نمودار تغييرشکل نمونه در مقابل زمان

3-6-1- استاندارد بارگذاري آزمايش تحکيم يک بعدي ASTM D2435/D2435M-11))
هدف از روش‌هاي اين آزمايش، تعيين بزرگي و ميزان تحکيم خاک‌ها در شرايطي است که نمونه خاک به صورت جانبي محصورشده، زهکشي در جهت قائم و بارگذاري به صورت پله‌اي و تحت کنترل تنش ‌باشد. معمولاً اين آزمايش براي خاک‌هاي اشباع انجام مي‌شود. اطلاعات به دست آمده از آزمايش تحکيم، به منظور تخمين بزرگي و مقدار نشست‌هاي کلي سازه و يا زمين خاکي استفاده مي‌شود. تخمين نشست‌ها در طراحي سازه‌هاي مهندسي و ارزيابي عملکرد آن‌ها اهميت دارد. نتايج آزمايش‌تحکيم به مقدار افزايش بار بستگي دارد. معمولا بار ‌محوري در هر مرحله دو برابر اعمال مي‌شود. بطوريکه نسبت افزايش بار در هر مرحله به بار اعمال شده برابر 1 باشد. دليل عمده آن اين است که نتايج به صورت نيمه لگاريتمي نشان داده مي‌شوند و فاصله نقاط در اين صورت برابر خواهد بود. براي نمونه‌هاي دست نخورده، اين روش بارگذاري، اطلاعاتي را به منظور محاسبه فشار بيش‌تحکيمي با استفاده از روش‌هاي موجود فراهم مي‌کند. بسته به شرايط نمونه‌ي خاک، ساير نسبت‌هاي افزايش بار نيز مي‌تواند اعمال شود. براي مثال نسبت افزايش بار کوچکتر از 1 معمولاً براي خاک‌ها با درجه حساسيت زياد کاربرد دارد. نتايج آزمايش تحکيم به فاصله زماني بين بارگذاري‌ها بستگي دارد. معمولا اين فاصله افزايش بار 24 ساعت در نظر گرفته مي‌شود. اما براي برخي از خاک‌ها تحکيم اوليه (زايل شدن فشار آب حفره اي) بيشتر از24 ساعت طول مي‌کشد. بنابراين لازم است از روشي استفاده کنيم که زمان کامل شدن تحکيم اوليه را تعيين مي کند (روش A ياB ).
روش A: در اين روش افزايش بار ثابت به فاصله زماني 24 ساعت مي‌باشد. تفسير تغييرشکل‌هاي زماني، مستلزم حداقل دو مرحله افزايش بار مي‌باشد.. حداقل يکي از بارهاي اعمال شده بايستي بزرگتر از فشار پيش‌تحکيمي باشد و تغييرشکل‌هاي محوري در فاصله زماني 1/0-0.25-5/0-1-2-4-8-15-30 دقيقه و 1-2-4-8-24 ساعت بايستي يادداشت شود. در برخي از خاک‌ها که ممکن است تحکيم اوليه بيش از 24 ساعت طول بکشد. در چنين مواردي فاصله بين بارگذاري‌ها بيشتر از 24 ساعت در نظر گرفته مي‌شود. اين مدت زمان معمولا مضربي از 24 گرفته مي‌شود و براي تمامي بارگذاري‌ها بايستي همسان باشد. اين مدت زمان براساس تجربيات در مورد انواع خاک‌ها گرفته مي‌شود. اين آزمايش، منحني تراکم نمونه و نتايج ترکيبي تحکيم ‌اوليه و تغييرشکل‌هاي تراکم ثانويه را مي‌دهد
روش B : تفسير تغييرشکل‌هاي زماني مستلزم افزايش بار مي‌باشد. هر افزايش بار پس از 100% تحکيم‌اوليه در هر مرحله در يک زمان ثابت انجام مي‌گيرد. در هر افزايش بار، تغييرشکل‌‌ها به فاصله زماني1/0-25/0-5/0-1-2-4-8-15-30 دقيقه و 1-2-4-8-24 ساعت ثبت مي‌شوند. هر افزايش بار پس از کامل شدن تحکيم اوليه اعمال مي‌شود. بنابراين مي‌بايست براساس منحني تغييرشکل، (شکل3-11) زمان پايان تحکيم اوليه را بدست آورد. جايي که بررسي تراکم ثانويه لازم مي‌باشد، افزايش مدت زمان بارگذاري ضروري مي‌باشد. در اين روش، منحني تراکم با اطلاعات واضح به‌ منظور محاسبه تراکم ثانويه، ضريب‌ تحکيم براي نمونه‌ها و مقدار ضريب تراکم ثانويه، به دست مي‌آيد. اين روش آزمايش اغلب بر نمونه‌هاي اشباع دست نخورده با دانه‌بندي خوب و رسوب‌شده در آب انجام مي‌شود. اگرچه اساس آزمايش در خاک‌هاي متراکم و خاک‌هاي دست نخورده (که از فرايندهاي هوازدگي و شيميايي بوجود آمده‌اند) نيز قابل اعمال است. اين آزمايش در نمونه‌هاي اشباع نشده متراکم و باقي‌مانده (خاک هايي که دچار هوازدگي و فرايندهاي شيميايي شده‌اند)، ممکن است نياز به تکنيک‌هاي ارزيابي خاصي باشد. در اين آزمايش تغييرات ارتفاع نمونه به منظور رسم منحني تنش موثر- تخلخل و يا کرنش، اندازه‌گيري مي‌شود]77[.

شکل3-11: منحني تغييرشکل -زمان با استفاده از روش لگاريتم زمان

A: نقاط مربوط به منحني تغييرشکل -زمان براساس داده ها
B: تغييرشکل در زمان t=0 دقيقه
C: خط مماس از قسمت انتهايي منحني
D: خط مماس از قسمت شيب دار منحني
E: کرنش در لحظه 100% تحکيم اوليه
F: زمان 100% تحکيم اوليه
G: اولين نقطه انتخاب شده براي تحکيم صفر درصد (t1)
H: t2=4t1
I: تغييرشکل بين دو نقطه G و H
J: افزايش تغييرشکي به اندازه ي I
K: تغييرشکل در ابتداي شروع تحکيم
L: تغييرشکل در 50% تحکيم اوليه
M: زمان 50% تحکيم اوليه
N: تغييرشکل و زمان در انتهاي آزمايش

3-6-2- آزمايش‌هاي تک‌مرحله‌اي، چندمرحله‌اي و بارگذاري- باربرداري بر نمونه‌هاي ماسه‌ رس‌دار مسلح نشده
هدف از اين مطالعه، بررسي تاثير سطوح تنش، تاريخچه تنش و تاثير آب منفذي بر رفتار خزشي نمونه خاک ماسه‌ رس‌دار و مکانيسم درگير در پديده خزش مي‌باشد. آزمايش خزش

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید