3-3-10- تأثیر دوام بار ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 38
3-3-11- نسبت افزایش بار ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 39
3-4- بررسی روابط تنش-کرنش …………………………………………………………………………………………………………………………. 40
3-4-1- خط حالت بحرانی خاک (معادله ترزاقی) ………………………………………………………………………………………………… 40
3-5- مقاومت برشی خاکها ……………………………………………………………………………………………………………………………… 41
3-5-1- معرفی ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 41
3-5-2- اهمیت ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 46
3-5-3- عبارتهای کلیدی ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 47
3-5-4- پاسخ خاک در برابر نیروهای برشی ………………………………………………………………………………………………………… 48
3-5-4-1- تأثیر افزایش تنش مؤثر قائم ……………………………………………………………………………………………………………… 50
3-5-4-2- تأثیر نسبت پیشتحکیمی …………………………………………………………………………………………………………………. 51
3-5-4-3- تأثیر زهکشی فشار آب منفذی ………………………………………………………………………………………………………….. 52
3-5-4-4- تأثیر چسبندگی ………………………………………………………………………………………………………………………………… 54
3-6- نمودار گسیختگی موهر و معادلهی گسیختگی کلمب …………………………………………………………………………………… 55
3-7- آزمایش برش مستقیم ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 61
3-8- خزش ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 63
3-8-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 63
3-8-2- مبانی نظری ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 65
3-8-3- آزمایش خزش در خاک ………………………………………………………………………………………………………………………… 66
3-8-4- آزمایش خزش با دستگاه برش مستقیم …………………………………………………………………………………………………… 69
3-9- الگوهای رفتاری تابع زمان مصالح ……………………………………………………………………………………………………………… 75
3-9-1- الگوهای رفتاری سادهی مصالح …………………………………………………………………………………………………………….. 75
3-9-1-1- الگوی یک فنر ………………………………………………………………………………………………………………………………… 75
3-9-1-2- الگوی یک لغزنده ……………………………………………………………………………………………………………………………. 76
3-9-1-3- الگوی تغییرشکل زمانی (میراگر) ……………………………………………………………………………………………………….. 77
3-9-2- الگوی رفتاری کشسان-خمیری کامل ……………………………………………………………………………………………………. 78
3-9-3- الگوی رفتاری کشسان- خمیری ……………………………………………………………………………………………………………. 79
3-9-4- الگوهای گرانرو کشسان ……………………………………………………………………………………………………………………….. 80
3-9-4-1- الگوی ماکسول ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 81
3-9-4-2- الگوی کلوین …………………………………………………………………………………………………………………………………… 84
3-9-4-3- الگوی برگر …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 86
3-9-4- الگوی کشسان- گرانرو خمیری …………………………………………………………………………………………………………….. 87
3-9-5- مدلهای پدیدار شناختی ……………………………………………………………………………………………………………………….. 88
3-9-5-1- کاربرد در رفتار تنش- کرنش ……………………………………………………………………………………………………………. 88
3-9-5-2- کاربرد در رفتار کرنش- زمان ……………………………………………………………………………………………………………. 90
فصل چهارم: مطالعات آزمایشگاهی
4-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 92
4-2- آزمایشهای شاخص ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 93
4-2-1- آزمایش دانهبندی ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 93
4-2-2- آزمایش چگالی نسبی دانهها …………………………………………………………………………………………………………………… 94
4-2-3- آزمایشهای تعیین حدود اتربرگ …………………………………………………………………………………………………………….. 95
4-3- آماده‌سازی نمونه ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 97
4-4- آزمایش تحکیم ………………………………………………………………………………………………………………………………………….100
4-4-1- دستگاه تحکیم (ادئومتر) ………………………………………………………………………………………………………………………. 100
4-4-2- انجام آزمایشهای تحکیم …………………………………………………………………………………………………………………….. 100
4-4-3- بررسی تأثیر میزان فشار تحکیمی بر رفتار کرنش حجمی خاک مورد مطالعه ……………………………………………… 101

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

4-5- آزمایش برش مستقیم ………………………………………………………………………………………………………………………………. 108
4-5-1- تأثیر سرعت برش در مقاومت برشی خاک مورد مطالعه …………………………………………………………………………… 110
4-5-2- بررسی پارامترهای مقاومتی خاکهای مورد مطالعه …………………………………………………………………………………. 112
4-6- آزمایشهای خزش برشی ………………………………………………………………………………………………………………………… 116
4-6-1- دستگاه الحاقی اعمال نیروی برشی ثابت ………………………………………………………………………………………………. 118
4-6-2- اثر سختشدگی خاک …………………………………………………………………………………………………………………………. 119
4-6-3- آستانهی گسیختگی ……………………………………………………………………………………………………………………………. 123
4-6-3-1- سری اول ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 124
4-6-3-2- سری دوم ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 127
4-6-3-3- سری سوم …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 130
فصل پنجم: نتیجهگیری
5-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………134
5-2- مشاهدات ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 134
5-3- نتیجهگیری …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 135
فهرست منابع و مآخذ ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 136
فهرست جدولها
شماره و عنوان جدول صفحه
جدول 4-1: نتایج آزمایش دانهبندی……………………………………………………………………………………………………………………….. 95
جدول 4-2: نتایج آزمایشهای چگالی نسبی دانهها برای خاک مورد مطالعه …………………………………………………………….. 96
جدول 4-3: نتایج آزمایش حد خمیری خاک مورد مطالعه ………………………………………………………………………………………. 96
جدول 4-4: نتایج آزمایش حد روانی خاک مورد مطالعه …………………………………………………………………………………………. 97
جدول 4-5: مقادیر فشردگی اولیه در تنشهای تحکیمی مختلف ………………………………………………………………………….. 104
جدول 4-6: مقادیر تحکیم اولیه در تنشهای تحکیمی مختلف …………………………………………………………………………….. 104
جدول 4-7: خلاصهی نتایج بررسی تأثیر سرعت برش بر مقاومت برشی خاک ………………………………………………………. 111
جدول 4-8: خلاصهی آزمایشهای تعیین پارامترهای مقاومت برشی ……………………………………………………………………. 115
جدول 4-9: خلاصهی آزمایشهای خزش برشی، سری اول ………………………………………………………………………………… 125
جدول 4-10: خلاصهی آزمایشهای خزش برشی، سری دوم ………………………………………………………………………………. 128
جدول 4-11: خلاصهی آزمایشهای خزش برشی، سری سوم ……………………………………………………………………………… 131
فهرست شکلها
شماره و عنوان شکل صفحهشکل 2-1: منحنیهای نمونهی خزش کرنشی ……………………………………………………………………………………………………….. 13
شکل 2-2: مجموعه منحنیهای تجربی خزش (خطوط ساده) رس کیو برای چهار مقدار مختلف و نمودارهای به‌دست‌آمده آنها از معادله (2-11) …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 14
شکل 2-3: منحنیهای مقاومت برشی رس کیو به‌دست‌آمده از روش برش سریع (1) و روش استاندارد (2) …………………. 15
شکل 2-4: نمودارهای ترکیبی گروه منحنیهای تجربی برای خزش برشی ترکیب بنتونیت – ماسه، به‌دست‌آمده از آزمایش نمونهها تحت حالتهای مختلف درصد رطوبت – چگالی …………………………………………………………………………………………. 17
شکل 2-5: گروه منحنی تجربی خزش برشی در های ثابت ……………………………………………………………………………… 19
شکل 2-6: منحنیهای گروهی خاک تحت برش ساده: a) b) که در آن نرخ کرنش برش ساده برای زمانهای مختلف ، و اولین و دومین تنش برشی محدودکننده و نقطه تسلیم (حد کرنش) در نرخ برشی ثابت یا افزایشی است ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 21

شکل 3-1: منحنی تراکم برای چند خاک ………………………………………………………………………………………………………………. 27
شکل 3-2: رابطهی ایدهآل نسبت تخلخل- تنش مؤثر برای یک خاک تراکم پذیر ……………………………………………………… 28
شکل 3-3: منحنیهای تراکم مربوط به زمانهای متفاوت بعد از اتمام تحکیم اولیه …………………………………………………… 29
شکل 3-4: اثر بافت و غلظت الکترولیت بر تورم رس متراکم …………………………………………………………………………………… 31
شکل 3-5: مقایسهی پارامترهای تراکم‌پذیری و تورمی خاک عادی تحکیم یافته و پیش تحکیم یافته …………………………. 32
شکل 3-6: نسبت تخلخل در مقابل فشار ……………………………………………………………………………………………………………….. 32
شکل 3-7: تأثیر بارگذاری و باربرداری و بارگذاری مجدد در نمودار تخلخل در مقابل لگاریتم فشار ……………………………… 33
شکل 3-8: روش ترسیمی برای تعیین فشار پیش تحکیمی ……………………………………………………………………………………… 35
شکل 3-9: خصوصیات رس عادی تحکیم یافته با حساسیت کم تا متوسط ……………………………………………………………….. 36
شکل 3-10: خصوصیات تحکیم رس پیش تحکیم یافته با حساسیت کم تا متوسط ……………………………………………………. 37
شکل 3-11: تأثیر دوام بار در روی نمودار نسبت تخلخل- فشار ……………………………………………………………………………….. 38
شکل 3 – 12: تأثیر نسبت افزایش بار بر روی نمودار نسبت تخلخل- فشار ……………………………………………………………….. 39
شکل 3-13: تأثیر نسبت افزایش بار بر روی نمودار نسبت تخلخل – فشار ………………………………………………………………… 40
شکل 3-14: واکنش خاکها در برابر برش …………………………………………………………………………………………………………….. 49
شکل 3-15: تأثیر افزایش تنش مؤثر قائم بر پاسخ و واکنش خاکها ………………………………………………………………………… 51
شکل 3-16: تأثیر OCR بر مقاومت حداکثر و انبساط حجم …………………………………………………………………………………… 52
شکل 3-17: تأثیر شرایط زهکشیشده و زهکشینشده بر تغییرات حجم ……………………………………………………………………. 53
شکل 3-18: پوش منحنی تنش برشی برای خاکها ناشی از چسبندگی، کشش خاک و سیمانته شدن …………………………. 54
شکل 3-19: نمودار نشاندهنده دایرهی موهر a) تنشهای اصلی و صفحه شیبداری که تنشهای قائم و برشی و بر آن وارد میشوند، b) دایرهی تنش، c) خط گسیختگی به‌دست‌آمده از دایرههای گسیختگی، d) رابطه بین زاویههای و …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 57
شکل 3-20: a) منحنیهای تنش-کرنش برای مواد پلاستیک ایدهآل نشاندهنده گسیختگی آنی؛ b) منحنی تنش-کرنش برای خاک واقعی، نشاندهنده مقاومتهای حداکثر و نهایی؛ c) خطوط گسیختگی متداول برای مقاومتهای حداکثر و نهایی یک خاک یکسان ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 59
شکل 3-21: نمونهی خاک در آزمایش برش مستقیم ………………………………………………………………………………………………. 62
شکل 3-22: تأثیر خزش زهکشینشده بر مقاومت رس عادی تحکیمیافته ………………………………………………………………… 65
شکل 3-23: منحنی رفتاری نمونهی خاک در آزمایش خزش …………………………………………………………………………………… 67
شکل 3-24: نمودار حالت تنش در یک جزء خاک تحت برش ساده ………………………………………………………………………….. 70
شکل 3-25: نمایی از دستگاه برش مستقیم ……………………………………………………………………………………………………………. 71
شکل 3-26: مجموعهی منحنیهای خزش و منحنیهای به ترتیب برای مقادیر مختلف تنش برشی و زمان بر اساس آزمایشهای برش ساده …………………………………………………………………………………………………………………………… 72
شکل 3-27: مجموعهی منحنیهای خزش در آزمایش برش ساده انجام شده توسط مسچیان …………………………………….. 74
شکل 3-28: الگوی یک فنر و نمودار نیرو-تغییرشکل آن ………………………………………………………………………………………… 76
شکل 3-29: الگوی یک لغزنده و نمودار نیرو-تغییرشکل آن ……………………………………………………………………………………. 77
شکل 3-30: الگوی یک میراگر …………………………………………………………………………………………………………………………….. 77
شکل 3-31: الگوی رفتاری کشسان-خمیری کامل ………………………………………………………………………………………………… 78
شکل 3-32: نمودار تنش-کرنش ماده در حالت یکبعدی و منطبق بر الگوی کشسان-خمیری کامل ………………………….. 79
شکل 3-33: نمودار تنش- کرنش ماده در حالت یکبعدی و منطبق بر رفتار کشسان- خمیری با سختشدگی …………….. 80
شکل 3-34: الگوی رفتاری گرانرو کشسان ماکسول ……………………………………………………………………………………………….. 81
شکل 3-35: نمودار تغییرات کرنش برحسب زمان تحت شرایط تنش ثابت در الگوی ماکسول …………………………………….. 83
شکل 3-36: الگوی رفتاری گرانرو و کشسان کلوین ……………………………………………………………………………………………….. 84
شکل 3-37: نمودار تغییر کرنش برحسب زمان تحت شرایط تنش ثابت در الگوی کلوین …………………………………………… 86
شکل 3-38: الگوی رفتاری گرانرو کشسان برگر …………………………………………………………………………………………………….. 87
شکل 3-39: نمودار تغییرات کرنش برحسب زمان در الگوی برگر …………………………………………………………………………….. 87
شکل 3-40: الگوی رفتاری کشسان- گرانرو خمیری ………………………………………………………………………………………………. 87
شکل 3-41: مثالهایی از رفتار تنش- کرنش تحت شرایط مختلف با نشان دادن ارتباط آنها با منحنیهای خزش: الف) تنش- کرنش معمول برای 1- رفتار خزشی، 2- تحکیم؛ ب) منحنیهای مرتبط با منحنی در زمان معین برای آزمایش خزش برشی …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 89
شکل 3-42: مراحل خزش ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 91
شکل 4-1: منحنی دانهبندی خاک مورد آزمایش …………………………………………………………………………………………………….. 95
شکل 4-2: منحنی حد روانی خاک مورد مطالعه ……………………………………………………………………………………………………… 97
شکل 4-3: محل قرارگیری خاک مورد مطالعه در نمودار خمیری ……………………………………………………………………………… 97
شکل 4-4: نمودار مقایسهی میزان تحکیم نمونههای خاک با زمانهای اشباع مختلف ……………………………………………….. 98
شکل 4-5: نمودار تحکیم ثانویهی خاک مورد مطالعه با مدتهای اشباع: 1) 24 ساعت، 2) 30 دقیقه …………………………. 99
شکل 4-6: نمودار تحکیم نمونهها در تنشهای تحکیمی مختلف ……………………………………………………………………………. 101
شکل 4-7: نمودار نشست در برابر زمان خاک مورد مطالعه در تنشهای تحکیمی مختلف …………………………………………. 102
شکل 4-8: نمودار نشست در برابر لگاریتم زمان خاک مورد مطالعه در تنشهای تحکیمی مختلف ……………………………… 103
شکل 4-9: افزایش زمان تثبیت تغییرشکلها با افزایش تنش تحکیمی ……………………………………………………………………. 104
شکل 4-10: نمودار نشست در برابر زمان نمونههای مختلف با تنش قائم 30 کیلو پاسکال ……………………………………….. 105
شکل 4-11: نمودار نشست در برابر لگاریتم زمان نمونههای مختلف با تنش قائم 30 کیلو پاسکال …………………………….. 105
شکل 4-12: نمودار نشست در برابر زمان نمونههای مختلف با تنش قائم 40 کیلو پاسکال ………………………………………… 106
شکل 4-13: نمودار نشست در برابر لگاریتم زمان نمونههای مختلف با تنش قائم 40 کیلو پاسکال …………………………….. 106
شکل 4-14: نمودار نشست در برابر زمان نمونههای مختلف با تنش قائم 50 کیلو پاسکال ………………………………………… 107
شکل 4-15: نمودار نشست در برابر لگاریتم زمان نمونههای مختلف با تنش قائم 50 کیلو پاسکال …………………………….. 107
شکل 4-16: نمونهی خاک در آزمایش برش مستقیم (مصری و همکاران، 1996) …………………………………………………….. 109
شکل 4-17: مقایسهی سرعت برش بر مقاومت خاک ……………………………………………………………………………………………. 111
شکل 4-18: نمودار تنش برشی حداکثر در برابر تنش قائم برای خاک شمارهی 1 …………………………………………………….. 112
شکل 4-19: نمودار تنش برشی حداکثر در برابر تنش قائم برای خاک شمارهی 2 …………………………………………………….. 113
شکل 4-20: نمودار تنش برشی حداکثر در برابر تنش قائم برای خاک شمارهی 3 …………………………………………………….. 113

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب(به صورت کاملا تصادفی و به صورت نمونه) با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود-این مطالب صرفا برای دمو می باشد

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

شکل 4-21: نمودار تنش برشی حداکثر در برابر تنش قائم برای خاک شمارهی 4 …………………………………………………….. 114
شکل 4-22: نمودار تنش برشی حداکثر در برابر تنش قائم برای خاک شمارهی 5 …………………………………………………….. 114
شکل 4-23: نمودار تنش برشی حداکثر در برابر تنش قائم برای خاک شمارهی 6 …………………………………………………….. 115
شکل 4-24: نمودار تنش برشی حداکثر در برابر تنش قائم برای خاک اصلی ……………………………………………………………. 116
شکل 4-25: مجموعهی منحنیهای خزش و منحنیهای به ترتیب برای مقادیر مختلف تنش برشی و زمان بر اساس آزمایشهای برش ساده (مسچیان، 1995) ……………………………………………………………………………………………….. 117
شکل 4-26: دستگاه الحاقی اعمال تنش برشی ثابت ……………………………………………………………………………………………… 119
شکل 4-27: تغییرشکل برشی نمونه در ………………………………………………………………………………….. 120
شکل 4-28: تغییرشکل برشی نمونه در دو مرحلهی پیوسته ……………………………………………………………………………………. 121
شکل 4-29: تغییرشکلهای برشی نمونه در سه مختلف به‌صورت پیوسته ………………………………………………….. 121
شکل 4-30: تفاوت میزان نشست در دو حالت پیوسته و مجزا برای ………………………………………….. 122
شکل 4-31: تفاوت میزان نشست در دو حالت پیوسته و مجزا برای ………………………………………….. 122
شکل 4-32: گروه منحنیهای خزش برشی در برابر زمان سری اول برای های مختلف ……………………………… 124
شکل 4-33: گروه منحنیهای خزش برشی در برابر لگاریتم زمان سری اول برای های مختلف ………………….. 125
شکل 4-34: دایرهی مور و معیار گسیختگی کلمب برای سری اول در های مختلف …………………………………… 126
شکل 4-35: گروه منحنیهای خزش برشی در برابر زمان سری دوم برای های مختلف ……………………………… 127
شکل 4-36: گروه منحنیهای خزش برشی در برابر لگاریتم زمان سری دوم برای های مختلف ………………….. 128
شکل 4-37: دایرهی مور و معیار گسیختگی کلمب برای سری دوم در های مختلف …………………………………… 129
شکل 4-38: گروه منحنیهای خزش برشی در برابر زمان سری سوم برای های مختلف …………………………….. 130
شکل 4-39: گروه منحنیهای خزش برشی در برابر لگاریتم زمان سری سوم برای های مختلف …………………. 131
شکل 4-40: دایرهی مور و معیار گسیختگی کلمب برای سری سوم در های مختلف ………………………………….. 132

فهرست علائم اختصاری
علامت اختصاریمفهومضریب تحکیمچسبندگی ظاهریشاخص فشردگیشاخص تورمشاخص تحکیم ثانویهچسبندگی سیمانیکشش خاکچسبندگی بین‌مولکولینسبت تخلخلنسبت تخلخل اولیهتابع تنش برشیدرجهی اشباع خاکچگالی دانههای جامد خاکارتفاع نمونهنفوذپذیریضریب ارتجاعی فنرضریب فشار جانبیضریب تراکمپذیری حجمی نسبت پیش تحکیمیفشار پیشتحکیمفشار سربارفشار مؤثرمقاومت برشی زهکشینشدهزمانعامل زمانمدت‌زمان تحکیم اولیهفشار آب منفذیفشار منفذی اولیهدرجهی تحکیمدرصد رطوبتدرصد رطوبت اولیهحد خمیریحد روانیعمقتغییرشکل خزش برشیآهنگ کرنش خزش برشیکرنش برشی بحرانیکرنش آنیکرنش محو شونده (الاستیک)افزایش بارکرنشکرنش فنرضریب ویسکوزیتهتنش قائمفشار تورم آزادتنش مؤثرتنش تسلیم لغزندهتنش فنرتنش میراگرتنش برشیمقاومت برشی استانداردتنش تسلیممقاومت بلندمدت نهاییتنش برشی حداکثرتنش برشی باقیماندهحد اول تنش برشیحد دوم تنش برشیزاویهی اصطکاک داخلیزاویهی اصطکاک مؤثرزاویهی اصطکاک حالت بحرانیزاویهی اصطکاک باقیماندهدرجهی خزش

فصل اول:
کلیات

1-1- مقدمه
با توجه به توسعهی چشمگیر اقدامات سازهای و ساختمان‌سازی در ایجاد فرودگاهها، تونلهای زیرزمینی، احداث اسکلههای عظیم، بزرگراهها، احداث سدها و سازههای مربوط به آنها، شبکههای عظیم آبیاری و زهکشی و …، نیاز به مصالح ساختمانی تا حد زیادی افزایش پیدا کرده است.
ازجمله مهمترین مصالحی که در پروژههای مختلف عمرانی مانند احداث کانالهای خاکی، سدهای خاکی و غیره مورد استفاده قرار میگیرد، خاک است. خاکهای رسی1 مواد طبیعی شدیداً پیچیدهای شامل مقدار زیادی از دانههای رسی پراکنده با قطر کوچکتر از 0/002 میلیمتر هستند که تأثیر زیادی را در فرایندهای فیزیکی، مکانیکی و شیمی-فیزیک واقع در درون این مواد دارند. خاکهای رسی تمام خواص رئولوژیکی را دارا میباشند که خزش2 خاکهای رسی یکی از متداولترین، آشکارترین و قابل‌لمس‌ترین این خواص است. به دلیل طبیعت پیچیده خاک رسی، جنبههای زیادی بر روی رفتار خزشی آنها تأثیر می‌گذارد، مانند ترکیب (مثلاً حجم دانههای رسی)، تاریخچه تنش، تغییرات دما، محیط بیوشیمیایی و دگرگونی‌های خاک. در مقایسه با مواد ماسهای، خاکهای رسی معمولاً تغییرشکلهای خرشی بالایی را از خود نشان میدهند. به‌عنوان‌مثال میتوان به نشستهای بلندمدت، تغییرمکانهای شیبدار و افقی ساختمانها و سازههای ژئوتکنیکی، یا لغزش آرام شیب‌های طبیعی و توده‌های خاک اشاره نمود.
ازجمله عواملی که باعث رفتار غیرخطی مصالح میشود، وابستگی رفتار آنها به زمان است که گونه نظریهپردازی شده آن به‌صورت شناخته شده پدیده خزش یا تحکیم ثانویه3 میباشد.
خزش یا وارفتگی عبارت است از افزایش تدریجی تغییرشکل یک ماده در طول زمان که در حالت ساده تحت اثر بار ثابت قرار دارد. بسیاری از مصالح مانند فولاد، بتن، خاک، سنگ و… در رفتارشان خزش نشان میدهند.
بر اساس مشاهدات واقعی سازههای قدیمی و شیبهای طبیعی، وجود خزش در خاک‌های رسی از زمانهای قدیم شناخته شده است. بااین‌حال، بررسی جدی این پدیده در اواسط قرن 19 ام و به دلیل فعالیتهای ساختمان‌سازی شدید، شروع شده است. میتوانیم بگوییم که در طول قرن اخیر و بهطور عمده در طول سالهای اخیر، تغییرشکلهای خزشی و خزشهای برشی در خاکهای رسی به یکی از مهمترین مسائل مکانیک خاک تبدیل شده است.
مثالهای مستند متعددی از رفتار خزشی میتوان بیان نمود که برخی از آنها درنهایت منجر به گسیخته شدن و تخریب سازه شدهاند؛ مانند برج کج پیزا و فاجعه مخزن Vayount در ایتالیا.
میتوان دریافت که مطالعه رفتار خزشی خاکها به‌طورکلی و رفتار خزشی خاکهای رسی به‌طور خاص برای پیشبینی بهتر رفتار صحرایی سازهها و دامنهها خیلی مهم است. این کار همچنین برای اجتناب از مسائل تغییرشکل بلندمدت قابل‌توجه که میتواند منجر به شکست سازهها شود، ضروری است.

1-2- اهداف
هدف کلی این پژوهش، بررسی آزمایشگاهی رفتار خزشی خاکها تحت تنش برشی ثابت است. استفاده از دستگاه آزمایش تحکیم یک‌بعدی از دیرباز در تعیین تحکیم ثانویه خاکها مورد استفاده بوده است. واقعیت این است که اثرات خزش در خاکها در تنش انحرافی (خزش برشی4) از اولویت بالایی نسبت به تنشهای همسان و حالت تنش ادئومتری برخوردار است. اگر تنش انحرافی اعمال شده در حد زیادی باشد، اثرات خزش ممکن است منجر به گسیختگی خاک گردد و از سوی دیگر محدودیتهای این آزمایش ازلحاظ شرایط مرزی در تنش و تغییرشکل موجب شده است که از تجهیزات دیگری مانند دستگاه برش مستقیم5 با نیروی برشی ثابت جهت تخمین خزش استفاده کنیم.
دانهبندی خاک مورد استفاده در این تحقیق خاک رسی رد شده از الک شماره 40 است. با استفاده از آزمایشهای تحکیم و برش مستقیم با نیروی برشی ثابت، نمودارهای کرنش- زمان6 استخراج و بررسیهایی در مورد تغییرات پارامترها و مؤلفه‌های تحکیمی و خزشی خاک رسی در طول تحکیم ثانویه و خزش انجام شده است؛ و نهایتاً آستانهی گسیختگی خاک تحت تنشهای برشی ثابت، برحسب آستانهی تنش برشی ثابت وارد بر نمونه و به‌صورت درصدی از مقاومت برشی حداکثر خاک بیان گردیده است.

1-3- ترتیب پایاننامه
در فصل دوم پیشینه تحقیق درباره تحکیم، برش، خزش، پارامترها و مؤلفه‌های خزشی خاکهای رسی در طول فرایند تحکیم ثانویه و خزش برشی مورد بررسی قرار میگیرد.
فصل سوم ابتدا به بررسی مفاهیم اولیه مربوط به تغییرات حجم و عوامل مؤثر بر آن و در ادامه به بررسی روابط تنش-کرنش خاک میپردازد. در ادامه فرایند تحکیم و برش تشریح میگردد. در پایان نیز مفاهیم خزش و الگوهای خزش و رفتار خزشی خاکها تحت برش مورد بررسی قرار میگیرد.
در فصل چهارم نتایج آزمایشهای تجربی صورت گرفته در حوزههای تحکیم، برش و خزش تحلیل و بررسی شده است. نمودارهای بیان‌کننده رفتار تنش-کرنش-زمان خاک موردنظر نیز رسم شده و خصوصیات آنها تشریح گردیده است.
در فصل پنجم نیز نتایج پایاننامه حاضر به‌صورت اجمالی اراده گردیده است.

فصل دوم:
پیشینه تحقیق

2-1- تحکیم7
اولین پژوهشها دربارهی رفتار تنش-کرنش در طول تحکیم یک‌بعدی توسط کارل ترزاقی8 انجام گرفت. او در سال 1923 نظریهی خود دربارهی تحکیم یک‌بعدی را منتشر کرد که اساس مطالعات بعدی دراین‌باره گشت. این نظریه امروزه به‌عنوان نظریهی کلاسیک یا نظریهی تحکیم نشت شناخته میشود. نظریهی ترزاقی برای پیشبینی نشست طولانی‌مدت سازهها توسعه یافت و بر این باور است که تغییرشکل یک لایهی خاک اشباع تنها با آهنگ نشت آب منفذی، تحت اعمال یک بار خارجی، تعیین میشود. اسکلت خاک یک جسم شکلپذیر خطی با مشخصهی تغییرشکل آنی در نظر گرفته میشود (مسچیان9، 1995). نظریهی ترزاقی بر فرضیات زیر استوار است:
• خاک به‌صورت کامل اشباع است.
• سیستم خاک – آب همگن10 و همسان11 (ایزوتروپ) است.
• آب غیرقابل تراکم فرض میشود.
• تراکمپذیری دانهها نادیده گرفته میشود.
• رابطهای خطی بین تنش مؤثر قائم و نسبت تخلخل12 وجود دارد.
• جریان آب تنها در یک راستا است.
قانون نشت خطی دارسی13 معتبر است.
• ضریب نفوذپذیری در طول تحکیم ثابت فرض شده است.
بر اساس این فرضیات و با استفاده از یک قیاس بین نظریهی تحکیم و نظریهی انتقال حرارت، ترزاقی معادلهی دیفرانسیل مبتنی بر فشار منفذی را پیشنهاد داد:
(2-1)
که در آن فشار آب منفذی، زمان، عمق و ضریب تحکیم است که با نفوذپذیری به‌صورت رابطهی 2-2 رابطه دارد:
(2-2)
که در آن ضریب تراکمپذیری حجمی بوده و به‌صورت تغییر حجم بر حجم واحد بر افزایش تنش مؤثر واحد تعریف میشود، یعنی:
(3-2)
حل معادلهی 2-1 برای دو شرط زهکشی دوطرفه، یعنی شرایط مرزی زیر منجر به معادلهی 2-4 میشود:

(2-4)
که در آن:
یک عدد صحیح است،
به‌صورت رابطهی 2-5 تعریف میشود:
(2-5)
ارتفاع نمونه،
فشار منفذی اولیه
عامل زمان است که به‌صورت رابطهی 2-6 تعریف میشود:
(2-6)
نهایتاً درجه تحکیم میانگین () برای تمام عمق لایهی رسی در هر زمان میتواند به‌صورت رابطهی 2-7 تعریف شود:
(2-7)
اطلاعات بیشتر در مورد نظریهی کلاسیک تحکیم را میتوان در کتابهای داس14 (2000)، ترزاقی و پک (1967) و پژوهشی که توسط استپانیان (1975) انجام گرفته است، یافت. هرچند نظریهی تحکیم نشست دارای چندین فرض غیرواقعی است و تحکیم ثانویه را شامل نمیشود، اما هنوز هم به‌طور گسترده در کارهای مهندسی برای پیشبینی آهنگ تراکم و فشار آب منفذی در رسها کاربرد دارد. مطابق با نظریهی کلاسیک ترزاقی، نظریهی تحکیم مبتنی بر کرنش توسط جانبو15 در سال 1960 توسعه یافته است.
نظریهی عمومی تحکیم سهمحوری توسط بایوت16 (1941) پیشنهاد شده است. بایوت فرض کرده است که خاک، یک اسکلت متخلخل با سیال درون این حفرات است و این اسکلت متخلخل ایزوتروپ و الاستیک و سیال درون آن نیز غیرقابل تراکم است. معادلات تعادل زیر تنشهای قائم و برشی کل را ارضا مینماید:
(2-8)
که در آن ، و مؤلفه‌ی نیروی جسم بر واحد حجم هستند. این معادلات باید با معادلهی پیوستگی جریان بایوت، رابطه 2-9 که بر اساس قانون دارسی است، ترکیب شود:
(2-9)
که در آن کرنش حجمی، وزن مخصوص آب، ، فشار منفذی و عمق است. اطلاعات کاملی دربارهی این نظریه در کتاب «نظریهی کلی تحکیم سهبعدی» بایوت قابل دسترسی و مطالعه است. فرمولبندی المان محدود تحکیم برای مسائل ترکیبی بر اساس نظریهی بایوت نیز در کتاب «کاربرد تحلیل المان محدود در مهندسی ژئوتکنیک» نوشته شده توسط پاتس17، قابل مطالعه است.
در سال 1938 پوکروسکی18 آزمایشهای تحکیم مختلفی بر روی نمونههای خاک اشباع با ارتفاع (ضخامت) های مختلف، 1 و 4 سانتیمتر، انجام داد. بر اساس این آزمایشها، او دریافت که مدت‌زمان تغییرشکل در این دو ضخامت، چندان تغییر نمیکند؛ یعنی ارتفاع نمونه تأثیر زیادی در زمان تحکیم ندارد (مسچیان، 1995). این واقعیت با نظریهی کلاسیک ترزاقی تناقض داشت. تیلور19 و مرچنت20 نظریه کلاسیک را دوباره آزمایش کردند و مسئله‌ی تحکیم یک‌بعدی خاکهای رسی اشباع را با مشارکت تحکیم ثانویه، یعنی تغییرشکل بلندمدت اسکلت خاک، حل کردند (هاول21، 2004). در سال 1953، فلورین22 نظریهی خود دربارهی تحکیم خاک متخلخل خزشی اشباع را منتشر کرد. در این نظریه فرض شده است که نشت و خزش اسکلت، مطابق نظریهی خطی خزش ارثی مواد کهنه شونده، از آغاز فرایند تحکیم به‌صورت همزمان عمل مینمایند. این نظریه بعدها با مطالعات تجربی متعددی که توسط گیبسون23 و لوو24 (1961) و لوو (1961) انجام گرفت، تأیید شد.
مفهوم مقاومت در برابر زمان توسط جانبو توسعه یافته است تا رفتار تنش-کرنش-زمان خاک را بررسی و ارزیابی نماید. بر اساس این مفهوم، مطالعهی ترکیبی رفتار خزشی رسهای Norwegian Eberg و Troll با استفاده از آزمایشهای ادئومتر توسط کریستینسن (1985) انجام گرفت.
مطالعات متعددی توسط سایر پژوهشگران دراین‌باره انجام شده است. متأسفانه زمان کافی برای توصیف همهی آنها در این پایاننامه وجود ندارد. به‌صورت مختصر میتوان به پژوهشهای مصری25 (1973)، مصری و رخسار26 (1974)، مصری و چوی27 (1979، 1981)، مصری و گودلوسکی28 (1977)، بررسیهای تحکیم اولیه و ثانویه رسهای فنلاند توسط ناتانن، لجاندر29 و پومالانن30 (1995)، مطالعهی تحکیم رس و خاک نباتی توسط باردن31 (1968)، پژوهشهای لرویل32 و همکاران (1985)، یا تفسیر منحصربه‌فرد تحکیم ثانویه رس به‌عنوان یک فرایند آب‌زدایی با ارائهی یک مدل جدید توسط ناوارو33 و آلونسو34 (2001) اشاره نمود. تأثیر تحکیم ثانویه بر مقاومت برشی زهکشینشدهی رس توسط بجریوم35 و لوو (1963) معرفی شده است. بررسیهای مشابهی دربارهی تأثیر تحکیم بلندمدت بر را نیز میتوان در پژوهش یاشوهارا36 و هیرائو37 (1988) مشاهده نمود.

دستگاه تحکیم یک‌بعدی (ادئومتر)
در سال 1910 اولین معادله برای آزمایش تحکیم یک‌بعدی توسط فرونتار38 در فرانسه ارائه داده شد. در سال 1919 کمیسیون ژئوتکنیک سوئد یک آزمایش تحکیم یک‌بعدی را برای خاک رسی با زهکشی آب از دو طرف نمونه، از طریق لایههای ماسهای انجام داد (مسچیان، 1995). این روش بعدها توسط ترزاقی برای طراحی تحکیمسنج که امروزه به‌عنوان دستگاه تحکیم یا ادئومتر شناخته میشود، مورد استفاده قرار گرفت.

2-2- خزش
بر اساس مشاهدات واقعی سازههای قدیمی و دامنههای طبیعی، وجود خزش در خاکهای رسی از زمانهای قدیم شناخته شده است. بااین‌حال، بررسی جدی این پدیده در اواسط قرن نوزدهم میلادی و به دنبال اوجگیری فعالیتهای ساختمان‌سازی، شروع شده است. خزش خاکهای رسی بعد از مشاهدهی تغییرشکلهای بلندمدت بزرگ، مورد توجه دانشمندان و متخصصان قرار گرفت. اولین باری که پدیدهی خزش در خاکهای رسی به‌صورت برجسته مورد توجه قرار گرفت اثر «پایهها و فونداسیونها» از Karlovich در سال 1869 بود (هاول، 2004). میتوانیم بگوییم که در طول قرن اخیر و به‌طور عمده در طول سالهای اخیر، تغییرشکلهای خزشی در خاکهای رسی به یکی از مهمترین مسائل مکانیک خاک تبدیل شده است. بیشترین مطالعات مرتبط با پدیدهی خزش در نیمه دوم قرن بیستم و سالهای آغازین قرن اخیر انجام گرفته است (هاول، 2004).
سیتوویچ39 و مارتیروسیان40 (1966) روشی را برای تعیین پارامترهای خزشی خاکهای رسی نیمهاشباع بر اساس نتایج آزمایشهای زهکشینشده به دست آوردند. تعیین مشخصات تغییرشکل خاکها عموماً با وسایل آزمایشگاهی انجام میشود. در برخی حالتها این آزمایشها بایستی تا یک ماه نیز ادامه یابد. در این کار روشی برای کوتاه کردن زمان آزمایش تا حدود یک الی دو روز تشریح شده است. این روش بر اساس نتایج آزمایشهای خزشی زهکشینشده، تحت شرایط فشار تک‌محوری و بدون تغییرشکل جانبی خاک انجام شده است. نتایج این پژوهش به‌صورت خلاصه در زیر آمده است:
1- زمانی که یک بار استاتیک به یک خاک رسی نیمهاشباع وارد میشود، فشار آب منفذی باید با در نظر گرفتن مقاومت ویسکوز تغییرشکل (خزش) اسکلت خاک محاسبه شود که در برخی مواقع منجر به کاهش مقادیر فشار آب منفذی میگردد.
2-مقدار نهایی فشار آب منفذی زمانی که زهکشی نمونه امکانپذیر نیست، میتواند تا حد زیادی از مقدار اولیه آن بیشتر باشد (سیتوویچ و مارتیروسیان، 1966).
مسچیان (1969) روابط توصیفکننده فرایند تغییرشکل خاکهای رسی در طول زمان را مورد بررسی قرار داد. در این پژوهش مسائل عمدهی خزش حجمی، کرنش زاویهای و مقاومت بلندمدت خاکهای رسی که اهمیت زیادی در هنگام تصمیمگیری در مسائل عملی و اجرایی دارد، بررسی شده است؛ و نیز قابلیت کاربرد نظریههای مختلف خزش، برای توصیف فرایند خزش ذرات خاک در طول تحکیم یکبعدی و تحت بارهای ثابت و متغیر تشریح شده است. ابتدا مفاهیم اساسی تغییرشکل حجمی (تحکیم) مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. خزش حجمی (تحکیم) به درجه اشباع خاک (G)، مشخصات تراوشی آن (K) و شرایط خاک (چگالی، درصد رطوبت، مقاومت سازهای) به دلیل خزش دانههای خاک، آهنگ تراکم و تراکمپذیری آب منفذی وابسته است (مسچیان، 1967)؛ بنابراین، مسائل مربوط به تحکیم خاکهای رسی اشباع معمولاً به مسئله ترکیبی نظریه خزش و تراوش که برای اولین بار توسط فلورین (1953) آزمایش شد، تقلیل می‌یابد. تأثیر وجود گازهای حلنشده در آب منفذی بر فشار اضافی موجود در آب منفذی نیز بررسی گردیده است. در ادامه تأثیر تنش انحرافی یا همان تنش برشی بر میرا شونده یا غیر میرا شونده بودن کرنشهای خزشی بررسی شده است. یک مثال از نمودار چنین کرنشهایی در شکل 2-1 آمده است. در پایان نیز مقایسهای بین نمودارهای خزش برشی تجربی و نظری صورت گرفته است.
مسچیان و بادالیان41 (1975) تأثیر حالت خاک بر روی کرنش خزشی در حین برش را مورد بررسی قرار دادند.

شکل 2-1: منحنیهای نمونه خزش کرنشی (مسچیان، 1969)

یکی از مهمترین عاملهای حالت خاک، تأثیر تغییرات حالت خاک در بارگذاری خارجی تحکیمی است. در طول برش، حالت خاک اساساً توسط مقدار و مدتزمان تنش اعمالی عمود بر صفحه برش تعیین میشود. درنتیجه در این پژوهش کمیت به‌عنوان شاخص انتگرالی حالت خاک در نظر گرفته شده است (مسچیان، 1960، 1967). مسئله‌ی محاسبهی تغییرپذیری حالت خاکهای رسی در کرنشهای خزشی در طول برش، برای اولین بار در سال 1960 در نظر گرفته شد. نمونههای استوانهای خاک رس اشباع در چهار حالت اولیه مختلف، یعنی های مختلف تحکیم داده شدند. نمونهها برای مدت 41 روز تحکیم شدند و سپس با تنشهای برشی ثابت و مختلف مورد آزمایش خزش قرار گرفتند. در این مطالعه، مجموعهی منحنیهای تجربی خزش از رابطهی 2-10 (آروتیونیان42، 1952) به‌دست‌آمده است:
(2-10)
که در آن: درجهی خزش (کرنش خزشی با ) و تابع تنش مماسی است که رابطهی غیرخطی بین کرنش خزشی و تنشهای مماسی را حساب میکند و شرایط را ارضا مینماید.

دسته بندی : پایان نامه

پاسخ دهید