آزمايشگاهي خزش، نمونه تا تنش ثابت مشخصي بارگذاري مي‌شود و تغييرشکل‌هاي آن بررسي مي‌شود. پاسخ خزشي ژئوسنتتيک‌ها را همچون ساير مصالح مهندسي، مي‌توان در سه مرحله بيان کرد. خزش اوليه نشان دهنده دوره پاسخ گذرا که طي آن تغييرشکل‌ها در يک نرخ کاهشي ايجاد مي‌شوند. سپس مرحله خزش ثانويه مي‌باشد که در آن نرخ کرنش تقريبا ثابت مي‌باشد. مدت زمان خزش ثانويه متفاوت است و براي برخي از مصالح تقريبا صفر مي‌باشد. در مرحله سوم خزش (‌درتنش‌هاي بالاتر) ميزان کرنش‌هاي خزشي معمولاً افزايش مي‌يابد تا اينکه نمونه به گسيختگي يا گسيختگي خزشي مي‌رسد. آلن و همکاران77 (1982)، ويژگي‌هاي مکانيکي ژئوتکستايل را در شرايطي سرد بررسي نمود. تاثير منجمد شدن- آب شدن دوره‌اي، با آب شيرين و آب شور بر ويژگي‌هاي کرنش-‌بار، بر روي پنج نوع ژئوتکستايل بررسي گرديد. علاوه بر اين، ويژگي‌هاي بار، کرنش، مقاومت و خزش را در دماي پايين انجماد بررسي گرديد. بررسي‌ها شامل آزمايش کششي (در مدت زمان نرمال) و آزمايش خزشي مي‌باشد. براساس نتايج بدست آمده، بيان کردند که در درجه حرارت‌هاي پايين، ويژگي‌هاي بار، کرنش، مقاومت و خزش از درجه حرارت زير درجه انجماد تاثير نمي‌پذيرند. همچنين فرايند انجماد-‌آب شدگي در شرايط خشک، آب مقطر و آب شور تاثير محسوسي بر ويژگي‌هاي مقاومت،کرنش، بار در آزمايش ژئوتکستايل ندارد. نتايج آزمايش خزشي نشان مي‌دهد که در ژئوتکستايل‌ها با الياف پلي‌پروپلين، کاهش در درجه حرارت موجب کاهش در کرنش‌هاي خزشي را مي‌شود. تاثير درجه حرارت به کرنش‌هاي خزشي به فيلامنت‌ها (رشته‌ها) مربوط مي‌شود و نحوه ساخت ژئوتکستايل در آن تاثيري ندارد. مصالح پلي‌پروپلين تغييرشکل‌هاي خزشي از نوع مرحله سوم ازخود نشان مي‌دهند و در سطوحي از بارگذاري (50-65% مقاومت کششي) در دماي 22 درجه گسيخته مي‌شوند. ژئوتکستايل‌هاي پلي‌استر، نرخ خزشي پايين و در آستانه تغييرشکل‌هاي خزشي مرحله سوم مي‌باشند.
هالتز و همکاران78 (1982)، رفتار خزشي سه‌محوري ژئوتکستايل‌هاي پلي‌پروپلين بافته شده و نشده در ماسه بتني لفايت79 را بررسي نمود. به اين نتيجه رسيد که نمونه مسلح شده با ژئوتکستايل‌هاي بافته نشده رفتار خزشي مشابهي با نمونه‌هاي مسلح شده با ژئوتکستايل هاي بافته شده دارند. اولين مطالعه در زمينه پاسخ ژئوتکستايل در خاک، تحت تنش‌هاي محصورکننده توسط گوان و همکاران80 (1982: 73)، انجام شد. خاک استفاده شده از نوع ماسه لتون بازارد81 بود. نتايج آزمايش‌ها (تحت کنترل کرنش) در مدت زمان استاندارد نشان مي‌دهد که در تنش‌هاي محصور کننده 100 کيلوپاسکال در ژئوتکستايل هاي بافته نشده (67% پلي پروپيلن، 63% پلي اتيلن با فيلامنت‌هاي گداخته شده، پلي استر با فيلامنت‌هاي پانچ شده) و ژئوتکستايل‌هاي بافته شده مرکب (پلي پروپيلن پانچ شده) تغييرات قابل توجهي در منحني بار-کرنش ايجاد مي‌شود.
گاون و همکاران (1982)، بيان کرد که رفتار خزشي ژئوتکستايل‌ها از شرايط محصورشدگي، درجه حرارت، نوع و ساختار الياف تاثير مي‌پذيرد.
جيلوکس و سگرستين82 (1988)، به مطالعه تاثير شرايط محيطي بر عملکرد ژئوتکستايل ها پرداختند. به نظر مي‌رسد که افزايش درجه حرارت مي‌تواند در فروپاشي ژئوتکستايل موثر باشد. آن‌ها بيان کردند که ژئوتکستايل‌هاي پلي استر در درجه حرارت معمولي مستعد تجزيه مي‌باشند. پلي اتيلن در برابر تاثيرات شيميايي مقاومت مي‌کند ولي مستعد شکست ترد مي‌باشد.
ديووال و اگان83 (1990)، در زمينه گسيختگي خزشي ژئوتکستايل‌ها در سطح مولکولي متمرکز شدند. آن‌ها بيان کردند که تغيير در شيب منحني تنش-لگاريتم زمان يک خم “knee” در منحني ايجاد مي‌کند. اين پديده را مي‌توان به تغيير در مکانيسم‌هاي مولکولي (يا در مقياس ريز) که باعث ايجاد خزش در مصالح و يا شکستگي مي‌شود، نسبت داد. تاثير درجه حرارت بر رفتار خزشي ژئوتکستايل‌هاي بافته نشده84 و ژئوتکستايل‌هاي بافته شده85 توسط مولر و کريسچر 86 (1990)، بررسي گرديد. مشاهده شد که خزش در ژئوتکستايل‌هاي پلي‌استر به نسبت تنش به مقاومت بستگي دارد در حاليکه در ژئوتکستايل‌هاي پلي‌الفين87 شديدا به درجه حرارت بستگي دارد.

فصل سوم:
مواد و روش پژوهش

3-1- مقدمه
ترکيبات معدني (مواد‌‌‌‌معدني موجود در خاک)، سطوح تنش، تاريخچه تنش، مايع منفذي، شرايط زهکشي و ساختار خاک به عنوان پارامترهاي مهم تأثيرگذار بر رفتار خزشي مي‌باشند. اگرچه تأثير اين پارامترها به طور کامل بر رفتار خزشي خاک ماسه‌ رس‌دار مشخص نشده است، بنابراين در اين مطالعه با استفاده از نتايج آزمايشگاهي، تأثير مسلح شدن خاک با الياف ژئوتکستايل، سطوح تنش، تاريخچه تنش، فشارآب حفره‌اي بر تغييرشکل‌هاي خزشي مورد مطالعه قرار گرفته و مکانيسم خزشي با در نظر گرفتن لغزش‌، برخورد و تغييرشکل ذرات، شرح داده شده است.
آزمايش‌ها توسط دستگاه استاندارد تحکيم يک بعدي، تحت کنترل تنش و با فرض اينکه تغييرشکل‌هاي خزشي در پايان تحکيم اوليه، پس از استهلاک کامل فشار آب‌ منفذي شروع مي‌شوند، انجام شده است. در اين بخش جزئيات مصالح استفاده شده، روند آزمايش‌ها، آماده سازي نمونه‌ها و ساختار‌دستگاه آزمايش بيان شده است.
آزمايش ها در دو بخش، به شرح زير انجام شده است:
1 -در بخش اول، آزمايش تحکيم بر روي نمونه‌هاي خاک ماسه‌ رس‌دار مسلح نشده در حالت‌هاي تک مرحله‌اي، چند مرحله‌اي و بارگذاري-باربرداري انجام شده و تاثير سطوح تنش، فشارآب حفره‌اي و فشار بيش تحکيمي بر رفتار خزشي مورد بررسي قرار گرفته است.
2-در بخش دوم، آزمايش تحکيم تک‌مرحله‌اي بر نمونه‌هاي خاک ماسه‌ رس‌دار مسلح شده با الياف ژئوتکستايل (در درصد‌هاي وزني 1/0-5/0-1%) انجام شده و تاثير مسلح کردن خاک بر تغييرشکل‌هاي خزشي مورد بررسي قرار گرفته است.
در آزمايش تک مرحله‌اي نمونه خاک تا تنش موثر مشخصي بارگذاري مي‌شود و در همان سطح از تنش رفتار خزشي آن بررسي مي شود (Single stage). در آزمايش چندمرحله‌اي نمونه خاک تحت تنش‌هاي موثر متفاوتي از مقدار کم تا زياد تحت بررسي خزشي قرار مي‌گيرد (Stepwise). درآزمايش بارگذاري-باربرداري، نمونه‌ خاک تا تنش بيش تحکيمي (مقادير تنش بيش تحکيمي بايد حوالي تنش خزشي باشد)، بارگذاري شده و اجازه داده مي‌شود که تحت اين تنش تحکيم پيدا کند، بلافاصله بعد از تحکيم اوليه، نمونه تا تنش خزشي‌ (?creep) باربرداري شده و تحت بررسي قرار مي‌گيرد (Overloaded-Unloaded). (سواجان وارادارجان88، 2011).
مراحل انجام آزمايش‌ها در شکل 3-1 آورده شده است.

شکل3-1: مراحل انجام آزمايش‌هاي خزشي

3-2- مصالح استفاده شده
3-2-1- خاک ماسه (ماسه اوتاوا)
خاک استفاده شده در آزمايش خزشي تحکيم يک بعدي در طبقه‌بندي ASTM-C778ماسه سيليسيمSiO2 (اوتاوا)، قرار دارد. در حالت خالص درصد سيليکاي موجود در آن حدود 8/99% مي‌باشد. وزن مخصوص ماسه g/cm3 65/2، ذرات به شکل گرد و قطر ذرات 18/1 تا 595/0 ميليمتر متغير مي‌باشد. در اين مطالعه اندازه دانه‌ها حدود 595/0-841/0 ميليمتر مي‌باشد. شکل 3-2 توزيع اندازه دانه‌هاي ماسه استفاده شده در آزمايش تحکيم يک بعدي خزشي را نشان مي‌دهد.

درصد عبوري
شماره الک
100%
8
100%
16
100%
30
7/25%
50
1/8%
100
4/1%
200
5/0%
عبوري از الک 200
شکل3-2 : منحني دانه بندي ماسه اوتاوا

3-2-2- خاک رس (رس آلي کائولونيتي)
کائولونيت از جمله خاک‌هاي رسي معدني کريستاله مي‌باشد که از ورقه‌هاي آلومينا و سيليکا تشکيل شده است. ذرات معدني کائولونيت فراوان و سطح ويژه بزرگي دارند. سطوح ويژه اين ذرات حدود m2.gram 20-10 مي‌باشد. سطح اين ذرات از آنيون مي‌باشد. زمانيکه در آب غوطه‌ور مي‌شوند، ذرات منفي مولکول‌هاي مثبت آب را جذب مي‌کنند. در نتيجه يک لايه نازک از آب روي سطح آن‌ها به وجود مي‌آيد که لايه آب مضاعف ناميده مي‌شود. ساختار اين لايه، رفتار خاک رس را تحت تاثير قرار مي‌دهد. خاک رس مورد استفاده، رس کوزه‌گري همدان مي‌باشد که به منظور تعيين خصوصيات فيزيکي و مکانيکي آن يک سري آزمايش‌هاي شاخص انجام گرفته شده است. مشخصات خاک رس استفاده شده در جدول3-1 زير آورده شده است.

جدول3-1: مشخصات خاک رس مورد استفاده در آزمايش
چگالي نسبي (GS)
g/cm3
حد رواني (LL)
حدخميري(PL)
نشانه خميري (PI)
47/2
57
66/33
34/33

براساس نمودار حدود اتربرگ، خاک رس در محدوده رس آلي قرار دارد.

3-3- ژئوسنتتيک‌ها
3-3-1 ژئوتکستايل‌ها (Geotextile)
ژئوتکستايل‌ها بزرگترين گروه ژئوسنتتيک‌ها را تشکيل مي‌دهند. رشد آن‌ها طي 10 سال گذشته بسيار زياد مي‌باشد. اين محصولات منسوجات متخلخل و نفوذپذيري مي‌باشند که از الياف پليمري ساخته مي‌شوند. ژئوتکستايل‌ها ابتدا در ارتباط با کاربردهاي کنترل فرسايش مطرح شده و به عنوان جايگزيني براي فيلترهاي خاک دانه‌اي نيز کاربرد داشتند. بنابراين نام اوليه براي ژئوتکستايل‌ها، پارچه‌هاي فيلتري بود (filter fabric).
در ساخت ژئوتکستايل‌ها بيشتر از پلي‌پروپلين يا پلي‌استر استفاده مي‌شود، ولي ممکن است پليمرهاي ديگر نظير پلي‌اتيلن و پلي‌آميد نيز به کارگرفته شوند. پلي‌استر استحکام و خصوصيات خزشي بالايي دارد و با اکثر مواد محيطي خاک رقابت مي‌کند. ژئوتکستايل‌ها حوزه کاربردي گسترده‌اي نسبت به ديگر انواع ژئوسنتتيک‌ها دارند. ژئوتکستايل‌ها معمولاً به دو صورت بافته شده و بافته نشده مي‌باشند.

3-3-1-1- ژئوتکستايل‌هاي بافته نشده
اين نوع ژئوتکستايل‌ها به علت شکل خارجي که دارند اغلب نمد ناميده مي‌شوند و به صورت صفحاتي از تارهاي نخ به صورت غيرمنظمي بهم اتصال يافته‌اند. الياف نخ به صورت کوتاه، بلند و يا پيوسته مي‌باشد که از طريق جوش حرارتي و مواد چسبنده در هم رفته، بهم اتصال مي‌يابد. الياف نخ از پلي‌استر، پلي‌پريلين و يا پلي‌اکسيد ساخته مي‌شوند و اين مواد مختلف، مشترکاً در آن مورد استفاده قرار مي‌گيرند. وزن اين نوع ژئوتکستايل‌ها برحسب کيفيت آن‌ها حدود gr/m2 100-600 متغير است.
مشخصات ژئوتکستايل استفاده شده، در جدول 3-2 آورده شده است. در شکل 3-3 تصوير ژئوتکستايل استفاده شده نشان داده شده است.

جدول3-2: مشخصات ژئوتکستايل استفاده شده در آزمايش
مشخصات
نتيجه آزمون
روش آزمون ASTM
وزن واحد
300g/m
ASTM D5261
ضخامت
7/3mm
ASTM D5199
قدرت سوراخ شدن
720N
ASTM D4833
قدرت کششي ربايش و انبساط
950N
ASTM D4632
استحکام پارگي ذوزنقه اي طولي و عرضي
380N
340N
ASTM D4533
نقطه ذوب
240C
ASTM D276
نفوذپذيري
22/0Cm/se
ASTM D4491

شکل‌3-3: تصوير ژئوتکستايل استفاده شده در آزمايش

3-4- بررسي‌هاي آزمايشگاهي
به منظور تعيين پارامترهاي خاک، يک سري آزمايش‌هاي شاخص روي اين خاک‌ها انجام شده و همچنين آزمايش خزشي با استفاده از دستگاه تحکيم يک بعدي بر نمونه‌هاي مسلح شده و نشده انجام شده است. مراحل کلي اين آزمايش‌ها را مي‌توان به صورت زير بيان نمود.
1- انجام آزمايش‌هاي شاخص بر روي خاک عبارتند از:
– آزمايش دانه‌بندي
– آزمايش چگالي نسبي دانه‌ها
– آزمايش حدخميري
– آزمايش حدرواني
آزمايش‌هاي شاخص به منظور شناخت اوليه خاک بر روي چند نمونه خاک ماسه رس‌دار مطابق با استاندارد ASTM انجام گرفته است.

3-4-1 آزمايش دانه بندي
آزمايش دانه بندي مطابق با استاندارد ASTM D422-63 به منظور بدست آوردن منحني دانه‌بندي انجام شده است. براساس نتايج حاصل از اين آزمايش مي‌توان گفت که نمونه خاک مورد استفاده در محدوده خاک

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید