16064

16064

بررسي كرنش حجمي پس از وقوع بار سيكليك، در خاك هاي كربناته اشباع

دكتري

خاك و پي

خرداد ماه 1395

خرداد ماه 1395

دكتر حبيب شاه نظري

دكتر حسين صالح زاده

عمران

چكيده نشست توده خاك در اثر اعمال بار هاي ديناميكي مانند زلزله و امواج دريا، از جمله موضوعاتي است كه از گذشته مورد توجه محققين بسياري بوده است. در خاك هاي اشباع، در اثر وارد شدن بار ديناميكي، فشار آب حفره اي افزايش مي يابد و اين افزايش، تا هنگام وجود بار ادامه پيدا مي كند. گاهي مقدار افزايش فشار آب حفره اي، به اندازه تنش همه جانبه وارده بر خاك مي باشد كه به اين حالت به اصطلاح روانگرايي مي¬گويند. پس از اتمام بارگذاري، فشار آب حفره اي اضافي بوسيله خارج شدن آب از محيط خاكي، زايل شده و بدليل كاهش حجم ايجاد شده، توده خاك نشست مي كند. اين نشست با توجه به شرايط موجود در محل و نوع خاك، در مدت زمان متغيري به طول مي انجامد تا سرانجام فشار آب حفره اي، به مقدار قبل از وقوع بار سيكلي برسد. در اين تحقيق نشست خاك هاي كربناته اشباع غيرسيمانه پس از وقوع بارهاي سيكلي، از قبيل زلزله و يا امواج دريا مورد بررسي قرار مي گيرد. خاك هاي كربناته به خاك هايي گفته مي شود كه داراي تركيبات كربناتي باشند و نيز رسوبات كلسياتي داراي كربنات كلسيم هستند. اين نوع نهشته ها در نقاط مختلف دنيا به ويژه در مناطق با آب و هواي گرم و استوايي (مانند خليج فارس، سواحل استراليا و امريكا) به وفور يافت مي شوند و حدود يك سوم از سطح اقيانوس ها را تشكيل مي دهند. تحقيقات گذشته نشان داده است كه رفتار مهندسي اين گونه خاك ها متفاوت با رفتار خاك هاي سيليكاته متداول مي باشد. همچنين بدليل متفاوت بودن موجودات تشكيل دهنده اين نوع خاك¬ها، رسوبات كربناته در نقاط مختلف دنيا از لحاظ فيزيكي و مهندسي با يكديگر متفاوت هستند و رفتار مهندسي و مقاومتي آن¬ها به ويژگي ها و خصوصيات منطقه اي كه در آن قرار گرفته اند، وابسته بوده و در مناطق مختلف متفاوت مي باشد. در اين تحقيق به بررسي رفتار سيكلي ماسه كربناته جزيره هرمز، واقع در شمال خليج فارس پرداخته شده و نشست پس از وقوع بار سيكلي در اين نوع خاك مورد ارزيابي قرار مي گيرد. جهت شناخت خصوصيات فيزيكي و مكانيكي ماسه مورد استفاده، آزمايش هاي اوليه همچون درصد كربنات كلسيم، چگالي دانه هاي جامد، وزن مخصوص حداقل و حداكثر و ... به همراه عكس¬برداري از دانه هاي خاك با استفاده از ميكروسكوپ¬هاي نوري و الكتروني، انجام شد. آزمايش هاي برش پيچشي با استفاده از دستگاه استوانه توخالي واقع در مركز تحقيقات مهندسي ژئوتكنيك دانشگاه علم و صنعت ايران، بر روي نمونه هاي ساخته شده از ماسه جزيره هرمز تحت شرايط مختلف انجام گرديد. نمونه هاي خاك جزيره هرمز در سه تراكم نسبي مختلف سست، متوسط و متراكم ساخته شده و تحت تنش همه جانبه 150 كيلوپاسكال تحكيم يافتند. بارگذاري سيكلي بصورت تنش-كنترل و تحت نسبت تنش هاي سيكلي مختلف و در شرايط زهكشي نشده بر روي نمونه ها اعمال گرديد و پس از حصول نسبت فشار آب حفره اي معين، بارگذاري قطع شده و به نمونه اجازه زهكشي داده شد. با استفاده از نتايج اين تحقيق و بررسي نمودار هاي مقايسه اي در حالات مختلف تراكم نمونه و بارگذاري، اثر پارامتر هاي مهم از جمله تراكم نسبي، نسبت تنش سيكلي، نسبت فشار آب حفره اي، كرنش برشي و انرژي كرنشي مستهلك شده بر روي نشست پس از وقوع بار سيكلي در مصالح كربناته جزيره هرمز مورد بررسي قرار گرفت. بطور كلي مي¬توان نتيجه گرفت كه نسبت فشار آب حفره اي و كرنش برشي سيكلي دو پارامتر مهم و تاثيرگذار روي مقدار كرنش حجمي پس از وقوع بار سيكلي مي باشند و ارتباط مناسبي بين اين دو پارامتر و مقدار نشست توده خاك پس از وقوع بار سيكلي وجود دارد. لازم بذكر است كه بدليل وجود محدوديت در مقادير نسبت فشار آب حفره اي، اين پارامتر قادر به تخمين كرنش حجمي تحكيم مجدد در حالت هاي وقوع روانگرايي و بعد از آن نمي¬باشد. رفتار سيكلي خاك كربناته جزيره هرمز نشان دهنده مقاومت بالاي اين نوع ماسه در مقابل بار هاي سيكلي بوده و مقدار كرنش حجمي پس از وقوع بار سيكلي در ماسه كربناته جزيره هرمز نسبت به خاك هاي سيليكاته در حالت هاي مشابه تراكم و بارگذاري، كمتر است. كه اين موضوع با ارائه نمودار هاي مقايسه اي نتايج آزمايش هاي اين تحقيق و مطالب موجود در ادبيات فني نشان داده شده است. واژه هاي كليدي: كرنش حجمي پس از وقوع بار سيكلي، كرنش حجمي تحكيم مجدد، خاك كربناته هرمز، آزمايش استوانه پيچشي توخالي.