اوليه و تراکم ثانويه از آغاز بارگذاري به صورت کوپل عمل مي‌کنند، اما تراکم ثانويه در پايان تحکيم اوليه اتفاق مي‌افتد. چون سرعت خزش پايين‌تر از تحکيم اوليه مي‌باشد بنابراين تغييرشکل‌هاي خزشي را طي تحکيم اوليه نمي‌توان لحاظ نمود. زماني که تحکيم اوليه زمان زيادي طول بکشد (به عنوان مثال براي لايه‌هاي ضخيم رسي) مي‌توان تاثير همزمان خزش و تحکيم اوليه را در نظر گرفت. بررسي‌هاي آزمايشگاهي انجام شده بر لايه‌هاي نازک رسي نشان مي‌دهد که تحکيم اوليه در مدت زمان کوتاهي اتفاق مي‌افتد، بنابراين خزش در مرحله تحکيم اوليه را مي‌توان ناديده گرفت. ژانگ و همکاران5 (2006)، مجيا و همکاران6 (1988) با انجام آزمايش‌هاي خزشي تحکيم يک بعدي بر روي نمونه‌هاي ماسه‌اي در تنش‌هاي پايين به اين نتيجه رسيدند که مقادير تغييرشکل هاي خزشي در ماسه با افزايش سطوح تنش، افزايش مي‌يابد.
مطالعات صورت گرفته در زمينه تغييرشکل‌هاي خزشي نشان مي‌دهد، ترکيبات معدني (مواد معدني موجود در خاک)، سطوح تنش، تاريخچه تنش، مايع منفذي، شرايط زهکشي و ساختار خاک به عنوان پارامترهاي مهم تأثيرگذار بر رفتار خزشي مي‌باشند (سواجان وارادارجان7. 2011). اگرچه تأثير اين پارامترها بطور کامل مشخص نشده است، بنابراين در اين مطالعه با استفاده از نتايج آزمايشگاهي تأثير مسلح شدن خاک با الياف ژئوتکستايل بر تغييرشکل‌هاي خزشي، تاثير سطوح تنش، تاريخچه تنش و فشار آب حفره‌اي مورد مطالعه قرار گرفته و مکانيسم خزشي با در نظر گرفتن لغزش‌، برخورد و تغييرشکل ذرات شرح داده شده است.

1-3- اهداف

هدف کلي از اين پژوهش، مطالعه آزمايشگاهي تغييرشکل‌هاي دراز مدت خاک ماسه‌اي رس‌دار در حالت مسلح نشده و مسلح شده با الياف ژئوتکستايل مي‌باشد. اهداف خاص مطالعه عبارتند از:
1) بررسي تاثير سطوح تنش و مايع منفذي بررفتار خزشي خاک ماسه‌اي رس‌دار.
2) بررسي تاثير مسلح کردن خاک با الياف ژئوتکستايل بررفتار خزشي خاک ماسه‌اي رس‌دار.
3) بررسي تاثير تاريخچه تنش به منظور ايجاد شرايط مناسب جهت سرعت بخشيدن به آزمايش خزشي.
دانه بندي خاک مورد استفاده در اين تحقيق شامل ماسه اوتاوا و رس مي‌باشد که ماسه اوتاوا، رد شده از الک 30 و مانده روي الک 50 مي‌باشد. رس مورد استفاده نيز رس کوزه گري همدان مي‌باشد. دليل استفاده از خاک رس اين است، چون ماسه نيازمند تنش‌هاي بالا جهت رخ‌دادن تغييرشکل‌هاي خزشي مي‌باشند، با توجه به ظرفيت محدود دستگاه تحکيم دانشگاه محقق اردبيلي ( ظرفيت دستگاه 1280 کيلوپاسکال)، حداکثر مقداري که رس مي‌توانستيم اضافه کنيم تا دانه بندي نمونه مورد استفاده در محدوده ماسه رس‌دار باشد، حدودا 60% حجمي بود. الياف ژئوتکستايل مورد استفاده، ساخته شده از الياف پليمري با وزن واحد gr/m 300 مي‌باشد. از مزيت‌هاي شاخص ژئوتكستايل‌ها سهولت و سرعت كاربرد، دوام بالا در مقابل عوامل طبيعي، توانايي نگهداري ذرات خاك در جاي خود و مقاومت الكتريكي بالاي آن‌ها مي‌باشد.

1-4- ترتيب پايان نامه

فصل اول، اهداف کلي پژوهش و به صورت جزئي به پيشينه تحقيقاتي اشاره مي‌کند. فصل دوم، پيشينه تحقيق شامل مطالعات و تحقيقات صورت گرفته در زمينه خزش و تغييرشکل‌هاي خاک مي‌باشد. فصل سوم به بيان تحقيقات انجام شده در آزمايشگاه مي‌پردازد. اين بررسي‌ها شامل آزمايش تحکيم يک‌بعدي برروي نمونه ماسه‌ رس‌دار، جزئيات مصالح استفاده شده، دستگاه آزمايش و روند انجام آزمايش‌ها از جمله آزمايش دانه‌بندي، چگالي نسبي دانه‌ها، حدود اتربرگ و تحکيم مي‌باشد. درفصل چهارم نتايج و يافته‌هاي پژوهش بدست آمده از اين بررسي آورده شده و در نهايت فصل پنجم نتيجه گيري کلي از آزمايش‌ها را بيان مي‌کند.

فصل دوم:
پيشينه تحقيق

2-1- مقدمه
خاک‌ها با ويژگي‌هاي متفاوت، رفتارهاي مختلفي با گذشت زمان از خود نشان مي‌دهند. معمولاً فرايندهاي فيزيکي، شيميايي و مکانيکي وابسته به زمان مي‌تواند منجر به رفتار ترد و يا نرم شوندگي، کاهش يا افزايش مقاومت و يا تغيير در يک سري از ويژگي‌هاي خاک شود. علاوه بر اين تغييرات در ساختار خاک با گذشت زمان مي‌تواند بر پايداري خاک تاثير بگذارد. پيش بيني رفتار دراز مدت خاک با استفاده از دانش امروزي چالش مهمي در مهندسي ژئوتکنيک مي‌باشد. زماني که خاک تحت بارگذاري ثابتي قرار مي‌گيرد، تغييرشکل‌هايي را باگذشت زمان تجربه مي‌کند که خزش ناميده مي‌شود. تغييرشکل‌هاي وابسته به زمان، به خصوص زماني که تغييرشکل‌هاي دراز مدت مطرح مي‌شود در مهندسي ژئوتکنيک اهميت زيادي دارند. اين تغييرشکل‌ها، شامل نشست سازه بر روي زمين‌هاي تراکم پذير، حرکات شيب‌هاي طبيعي و يا گودبرداري شده، فشرده شدن زمين‌هاي نرم اطراف تونل و … مي‌باشد.
اکثر مطالعات انجام شده در زمينه تغييرشکل‌هاي خزشي در آزمايش‌هاي تحکيم يک بعدي و سه محوري، بر روي خاک‌هاي رسي انجام شده و رفتار خزشي خاک‌هاي ماسه‌اي، بخصوص تاثير مسلح کردن خاک با الياف ژئوتکستايل کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. در اين تحقيق يک سري مطالعات آزمايشگاهي جهت بررسي رفتار خزشي خاک ماسه‌ رس‌دار در حالت مسلح شده باالياف ژئوتکستايل و مسلح نشده انجام شده است.
امروزه استفاده از ژئوسنتتيک‌ها در حوزه‌هاي مهندسي، محيط زيست و حمل و نقل به سرعت در حال رشد و توسعه است. صنعت ساخت ژئوسنتتيک در ارتباط مستقيم با صنعت ساخت پليمر مي‌باشد. ژئوسنتتيک‌ها موادي هستند که همگام با پيشرفت صنعت پتروشيمي، از انواع مختلف پليمرها ساخته مي‌شوند و استفاده از آن‌ها به عنوان مصالحي جديد در طرح‌هاي آب و خاک مورد استقبال قرار گرفته است. به طور کلي ژئوسنتتيک عنواني فراگير براي توصيف صفحات نازک و انعطاف پذيري است که در داخل توده خاک يا در ارتباط با مصالح خاکي با اهداف مختلفي مانند مسلح‌سازي، جداسازي، عايق‌بندي رطوبتي، مهار فرسايش، ايفاي نقش صافي)فيلتر(، زهکشي و غيره مورد استفاده قرار مي‌گيرند. دربسياري از موارد، اين ورقه‌ها ممکن است ترکيبي از وظايف مذکور را به عهده داشته باشند. خواص فيزيکي و مکانيکي ژئوسنتتيک‌ها همچون استحکام، نفوذناپذيري، مقاومت در برابر فرسايش و از همه مهم‌تر مقاومت کششي فوق العاده بالاي آن‌ها نسبت به وزنشان باعث به وجود آمدن گستره‌ي وسيعي از کاربرد اين مواد در طرح‌هاي عمراني شده است. از اين مصالح در زمينه‌هاي مختلف از قبيل بهبود وضعيت خاك، اصلاح موارد زيست محيطي، هيدروليك و سازه‌هاي هيدروليكي و حمل و نقل استفاده مي‌شود. بررسي‌ها نشان مي‌دهد که مطالعات کمي در زمينه رفتار وابسته به زمان خاک‌هاي مسلح شده با ژئوسنتتيک‌ها وجود دارد. از طرفي رفتار تراکم‌پذيري خاک‌ها به نگراني مهمي در مهندسي ژئوتکنيک تبديل شده است. با اجراي ساختمان‌ها، خاکريزها، جاده‌ها و … اغلب نشست‌هاي قابل توجهي ايجاد مي‌شود که مي‌تواند به خسارات جبران ناپذيري منجر شود. بنابراين مطالعه و بررسي تغييرشکل‌هاي دراز مدت ضروري بنظر مي‌رسد. در اين مطالعه، تاثير مسلح شدن خاک با الياف ژئوتکستايل مورد مطالعه قرار گرفته و مکانيسم خزشي با در نظر گرفتن لغزش‌، برخورد و تغييرشکل ذرات، شرح داده شده است.

2-2- تعريف خزش
خاک‌هاي تحت تنش يک سري تغييرشکل‌هايي را به طور پيوسته در طول مدت زمان، تجربه مي‌کنند. خزش در واقع به تغييرشکل‌هاي برشي و يا حجمي وابسته به زمان تحت نيرو يا تنش ثابت اطلاق مي‌شود. معمولاً خزش در يک نرخ ثابت و يا متغير با زمان اتفاق مي‌افتد. در مطالعات آزمايشگاهي خزشي، نمونه تا تنش ثابت مشخصي بارگذاري شده و تغييرشکل‌هاي آن بررسي مي‌شود. ارتباط کرنش متغير با زمان در آزمايش تحکيم يک بعدي در شکل 2-1 آورده شده است. مرحله اول نشان دهنده تغييرشکل‌هاي الاستيک ذرات مي‌باشد. مرحله دوم تحکيم اوليه نام دارد که در آن يک سري تغييرشکل‌ها بر اثر زايل شدن فشار آب حفره‌اي در طول بارگذاري پله‌اي اتفاق مي‌افتد، بطوريکه سرعت تحکيم اوليه از طريق سرعت خروج آب از درون منافذ خاک کنترل مي‌شود. مرحله سوم تحکيم ثانويه يا خزش نام دارد که در آن تغييرشکل‌هاي حجمي تحت يک تنش ثابت اتفاق مي افتد. سرعت تحکيم ثانويه از طريق مقاومت ويسکوز ساختار خاک کنترل مي‌شود. مطابق با شکل2-1، ارتباط کرنش‌هاي خزشي و لگاريتم زمان ممکن است خطي، انحنا رو به بالا و يا رو به پايين باشد.

شکل 2-1: ارتباط کرنش- زمان در آزمايش تحکيم يک بعدي.

2-3- تعريف ژئوسنتتيک‌ها
ژئوسنتتيک‌ها منسوجات و يا ورقه‌هاي ساخته شده از الياف نفتي هستند که خاصيت اصلي آن‌ها فسادناپذير بودن در مقابل عوامل خورنده درون خاک است، لذا کاربردهاي فراواني در مهندسي خاک و بهبود کيفيت خواص گوناگون خاک دارند. استاندارد ASTM به شماره D-4439 ژئوسنتتيک را چنين تعريف مي کند: محصولي صفحه‌اي شکل که از مصالح پليمري ساخته مي‌شود که با خاک، سنگ و ديگر مصالح مرتبط ژئوتکنيکي، در سازه‌ها و پروژه‌هاي ساخته بشر استفاده مي‌شود. يکي از خواص مهم پليمرها، وزن مولکولي متوسط و نيز توزيع مولکولي آن‌هاست. با افزايش وزن مولکولي متوسط خواص زير در پليمرها افزايش مي‌يابد:
– افزايش مقاومت تنيدگي
– افزايش ازدياد طول و کشش‌پذيري
– افزايش مقاومت در برابر ضربه
– افزايش مقاومت در مقابل ترک خوردگي
– کاهش رفتار نرم شوندگي

2-3-1- تاريخچه ژئوسنتتيک‌ها

سابقه تاريخي ساخت وکاربرد مواد ژئوسنتتيک به سال‌هاي 1950 بر مي‌گردد که در آن زمان از ورقه‌هاي تک‌رشته‌اي ژئوتکستايل بافته شده به عنوان فيلتر در کنترل فرسايش در ايالت فلوريداي آمريکا استفاده شد. باب بارت اولين کسي بود که اولين طرح‌هاي کاربرد مواد ژئوسنتتيک را در پروژه‌هاي آب و خاک مطرح ساخت و بدين دليل به نام” پدر ژئوتکستايل‌ها” مشهور گرديده است. هيئت مهندسين ارتش آمريکا (COE) در اواسط دهه 1960، امکان استفاده از ژئوتکستايل‌هاي بافته شده را به عنوان جايگزيني براي فيلترهاي دانه‌اي در سيستم‌هاي کنترل فرسايش و حفاظت شيب‌ها مورد بررسي قرار داد. اين سازمان اولين معيارهاي فني طراحي ژئوتکستايل‌ها را به عنوان فيلتر مطرح و در سال 1975 مجموعه‌اي از استانداردهاي فني را در اين زمينه ارائه کرد. در همين زمان، استفاده از ژئوتکستايل‌ها براي حفاظت سواحل رودخانه‌ها در هلند مطرح گشت، به گونه‌اي که تا سال 1977 تنها براي حفاظت سواحل يک رودخانه در هلند حدود دو ميليون مترمربع ژئوتکستايل مصرف گرديد و در حال حاضر نيز اين تکنيک به عنوان روشي استاندارد و پذيرفته شده در آن کشور مطرح است. در آمريکا نيز از اواخردهه 1970 کاربرد ژئوتکستايل‌هاي تک رشته‌اي بافته شده رو به افزايش گذاشت و هيئت مهندسين ارتش آمريکا استفاده از اين مواد را به عنوان فيلتر براي کنترل فرسايش به صورت استاندارد رواج دادند. به دنبال فعاليت هاي هيئت مهندسين ارتش آمريکا و تبادل اطلاعات با محققين و مهندسين اروپائي، اولين کنفرانس ژئوتکستايل‌ها در سال 1977 برگزار شد و استفاده از ژئوتکستايل‌ها به عنوان فيلتر و زهکش مورد پذيرش بسياري از کارشناسان و مهندسين فعال در زمينه‌هاي مختلف قرار گرفت. کاربرد مواد ژئوسنتتيک در ايران متأسفانه به دليل عدم شناخت دقيق و علمي کارفرمايان و مهندسين و نيز به دليل کمبود و گراني اين مواد هنوز توسعه قابل توجهي نيافته و به صورت محدود اين ماده مورد استفاده قرار گرفته است (باهر طالاري. 1386).

2-4- هدف از بررسي تغييرشکل هاي خزشي
رفتار خزشي خاک، منعکس‌کننده تغييرشکل‌هايي است که با گذشت زمان تحت يک تنش ثابت اتفاق مي‌افتد، بنابراين مطالعه و بررسي تغييرشکل‌هاي دراز مدت ازجمله نشست زمين و حرکات شيب‌ها لازم مي‌باشد. زماني که

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید