چكيده
مطالبي كه در اين رساله ارائه مي گردد . مجموعه مباحثي است پيرامون مطالعات تئوري تحقيقات آزمايشگاهي و انجام يك سري آزمايشات روي مدل فيزيكي در ارتباط با نوعي خاك مسلح Randomly Distributed Fiber Reinforcement ) ( كه از اختلاط خاك با الياف نازك مواد پليمري كه بطور تصادفي توزيع مي گردند ساخته ميشود . دراين نوع خاك مسلح الياف و تريشه هاي كوتاه و نازك مواد پليمري اليافي ( مثل موكت ) با خاكهاي ضعيف ( مثل ماسه بادي كه عموما داراي دانه بندي يكنواخت بوده و حاوي ذرات لا ي مي باشد ) مخلوط و سپس متراكم گرديده و در نتيجه محيطي مركب ( composite) با مقاومت و شكل پذيري بهبود يافته حاصل مي شود . هدف اصلي از ارائه اين ايده بهسازي خواص مكانيكي ( مقاومت و شكل پذيري ) خاكهاي مسئله دار با استفاده از رشته هاي پليمري -اليافي بوده است . اين رشته ها را مي توان از برش دادن مواد پليمري -اليافي ( مثل موكت ) توليد نمود .ضمن اينكه در اين رابطه مواد زائد اين صنايع نيز جذب و مصرف مي شوند . براساس بررسي بعمل آمده در چرخه توليد و مصرف موكت در اثر برشكاري و اندازه دهي توليدات ،بيش از 5/. آنها بشكل نوارهاي باريك و غير فابل استفاده در مي آيد كه عموما بصورت ضايعات دور ريخته مي شوند . بديهي است كه با بكارگيري اين زوائد در تسليح خاك نه تنها م يتوان خواص مكانيكي خاك را با هزينه نسبتا كم بهبود بخشيد بلكه با استفاده از آنها تا حدودي به حفظ محيط زيست نيز كمك مي شود .براي تحقق ايده مورد نظر ابتدا تحقيقات نظري و كارهاي آزمايشگاهي كه توسط محققين ديگر در اين زمينه انجام شده است مطالعه ، بررسي و جمع بندي شده است . سپس بر اساس نتايج اين بررسي ها نوع آزمايشات آزمايشگاهي ، سيستم مدل فيزيكي و آزمياشات مربوط به آن مشخص گرديده است و بر اساس آنها مراحل مختلف تحقيق انجام شده است در حالت كلي در بخش تئوري تحقيق از مدلهاي رفتاري مواد مركب Composite با تكيه بر روشهاي تحليل آماري استفاده شده است و در بخش آزمايشگاهي نيز سه سري آزمايش به شرح زير انجام گرديده است .1_ آزمايشهاي كمكي :اين آزمايشات بمنظور تعيين مشخصات فيزيكي و مكانيكي مواد مصرفي در تحقيق انجام گرفته اند . اين آزمياشات عبارتند از دانه بندي ،هيدرومتري ،حدود اتربرگ ،درصد رطوبت بهينه ، خاك چگالي ذرات خاك ، چگالي الياف ، كشش مستقيم ( براي تعيين منحني رفتار الياف ) و برش مستقيم ( براي تعيين زاويه اصطكاك خاك و اليلف ) خلاصه نتايج آزمايشات در متن و جزئيات آنها در قسمت ضمائم منعكس گرديده است . 2- آزمايشات اصلي آزمايشگاهي : اين آزمايشات كه بمنظور ارزيابي و چگونگي تاثير الياف بر رفتار ،مقاومت و شكل پذيري خاك در حالتهاي مختلف انجام شده اند . عبارتند از آزمايش تك محوري ( ده آزمايش ) ، آزمايش CBR ( ده آزمايش ) آزمايش سه محوري روي نمونه هاي تحكيم شده زهكشي شده (يكصد و سي آزمايش ) و آزمايش سه محوري روي نمونه هاي مرطوب و متراكم ( ده آزمايش ) خلاصه نتايج اين آزمايشات در فصل سوم و مشروح آنها در فصل نهم ( ضمائم ) درج گرديده است . 3_ آزمايشات مدل فيزيكي ، هدف از انجام اين سري آزمايشات بررسي رفتار خاك مسلح پيشنهادي در مقياس كاربردي و مقايسه رفتار آن در عمل و آزمايشگاه بوده است . براي انجام اين سري از آزمياشات كه در زمينه ناپايداركردن سطوح شيبدار خاكي در دو حالت غرقاب و مرطوب مطرح گرديده است .سيستم هيدروليكي خاصي طراحي و ساخته شده است . جزئيات اين سيستم و نتايج حاصل از آزمايشات انجام شده روي دوازده مدل ساخته شده در فصل پنجم تشريح گرديده است . لازم به ذكر است كه تحقيقات آزمايشگاهي و آزمايشات مدل فيزيكي اين پژوهش طي چهل و هشت ماه در آزمايشگاههاي دانشگاه علم و صنعت ايران و همكاري كارخانه موكت لطيف كرمان صورت گرفته است و براي انجام آنها حدود 10 تن خاك از نوع ماسه بادي كه از محل پروژه شهرسازي هفت باغ علوي از حاشيه شهر كرمان ( ماهان ) تهيه و به محل آزمايشگاه حمل شده است و همچنين حدود 60 كيلوگرم تريشه موكت از ضايعات كارخانه موكت لطيف كرمان مصرف شده است . بطور خلاصه از جمع بندي نتايج بدست آمده از آزمايشهاي آزمايشگاهي و مدل فيزيكي و تجزيه و تحليل آنها در قالب مدلهاي تئوري ،موارد زير استنتاج گرديده است . -با مخلوط نمودن خاك و الياف محيطي مركب با زمينه خاك و عنصر تقويت كننده ( الياف ) بدست مي آيد . خصوصيات مكانيكي از جمله مقاومت ،شكل پذيري و رفتار اين محيط به مشخصات مكانيكي خاك و الياف ،ميزان درصد وزني الياف ( درصد وزن رشته ها به وزن خاك خشك ) نسبت اصلاح الياف ( نسبت طول رشته ها به عرض مقطع آنها ) تنشهاي همه جانبه و شرايط كاربرد آنها بستگي دارد . -در حالت كلي اضافه نمودن به خاك ( به هر ميزان ) مقاومت حداكثر و مقاومت باقيمانده آنرا افزايش ليكن اختلاف اين دو مقاومت را كاهش مي دهد . - اختلاط خاك با الياف موجب مي گردد كه رفتار ترد و شكننده ماسه هاي متراكم نرم و شكل پذيرتر گردد . اين فرايند در افزايش كرنش محوري در نقطه گسيختگي ، افزايش ميزان فشردگي حجمي ماكزيمم ، زيادترشدن كرنش حجمي حداكثر و همچنين كاهش سختي اوليه متجلي گردد . مقاومت خاك مخلوط شده با الياف تابع درصد وزني و همچنين نسبت اظلاع رشته هاي الياف بوده و با افزايش اين دو پارامتر تا حد مشخصي مقاومت افزايش ،اما بعد از آن حد كاهش مي يايد . از اينرو براي هر نوع خاك و الياف و شرايط كاربردي مقاديري خاص درصد وزني Wf و نسبت اضلاع AR وجود دارد كه به ازاء آنها حالت بهينه براي مقاومت فراهم مي شود . بعبارت ديگر با توجه به تئوري مواد مركب ميتوان مدلي تئوري تعريف نمود تا به كمك آن روند كلي و فراگير رفتار ، مقاومت و شكل پذيري را بر حسب پارامترهاي ذكرشده پيش بيني نمود . معيار گسيختگي خاك مسلح شده با الياف در سيستم تنشهاي اصلي تحت تاثير حضور عناصر تسليح قرار مي گيرد . بنحويكه از حالت تقريبا خطي ( براي خاك ) بصورت منحني با شيب كاهشي ( براي خاك مسلح )تغيير مي بايد . رابطه رياضي بدست آمده در اين تحقيق با دقت خوبي اين رفتار را مدل مي نمايد . محاسبه ضرائب اطمينان پايداري مدلهاي فيزيكي در هنگام گسيختگي بر اساس پارامترهاي مقاومتي خاك مسلح كه مدل رياضي پيش بيني نموده است نزديكي بسيار خوبي با عدد يك دارد . بر پايه مدلهاي تئوري بطور كلي ميتوان ادعا نمود كه يكي از روشهاي موثر و كارا در بهبود بخشيدن به خواص مهندسي خاكها و بهسازي خاكهاي مسئله دار اختلاط آنها با رشته هاي مواد از جمله تريشه هاي اليافي مي باشد كه نتايج بدست آمده از اين تحقيق نيز اين ادعا را براي خاك و الياف بكار گرفته شده در تحقيق بخوبي تاييد و اثبات مي نمايد .
