مقاله درمورد خزش، خزشی، (مسچیان،

دانلود پایان نامه ارشد

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.

شکل 2-2: مجموعه منحنیهای تجربی خزش (خطوط ساده) رس کیو برای چهار مقدار مختلف و نمودارهای به‌دست‌آمده آنها از معادله (2-11) (مسچیان، 1960)

در این پژوهش معادلهی نهایی برای کرنش خزشی خاک به‌صورت رابطهی 2-11 به‌دست‌آمده است:
(2-11)
علائم موجود در این رابطه، قبلاً تشریح گردیدهاند. در ادامه، تأثیر آهنگ تنش مماسی بر مقاومت خاکها مورد بررسی قرار گرفته است. شکل 2-3 نمودار مقاومت برشی خاک مورد آزمایش را نشان میدهد. آزمایشها نشان میدهد که کاهش آهنگ تنش مماسی منجر به کاهش مقاومت برشی خاک میشود. برای مثال در این آزمایشها شاهد کاهش حدوداً 20 درصدی زاویه اصطکاک داخلی و کاهش 7 درصدی چسبندگی هستیم.

شکل 2-3: منحنیهای مقاومت برشی رس کیو43 به‌دست‌آمده از روش برش سریع (1) و روش استاندارد (2) (مسچیان، 1975)

خلاصه نتایج به‌دست‌آمده در این پژوهش به‌صورت زیر است:
1- تابع تنش مماسی در حقیقت مستقل از حالت خاک است.
2- برای تنشهای مماسی نسبی یکسان نیز شاخص خزش درواقع مستقل از حالت خاک است.
3- حالت خاک، تأثیر عمدهای روی درجه خزش برشی خاک دارد. در محدوده بارهای تحکیمی ذکرشده، خزش برشی تقریباً با سه عامل تغییر میکند.
4- کاهش آهنگ برش (مدتزمان) منجر به کاهش مقاومت برشی خاک میشود؛ این عامل نشان میدهد که تأثیر آن روی زاویه اصطکاک داخلی بیشتر از تأثیرش روی چسبندگی میباشد.
مسچیان و بادالیان (1976) نقش مهم خزش خاکهای رسی تحت برش را مورد بررسی قرار دادند. در این پژوهش، برای مقایسه، مقاومت برشی نمونه‌های با ساختار دستخورده، با حفظ درصد رطوبت طبیعی و وزن مخصوص، تعیین شده است. آزمایشهایی بر روی نمونههای دستخورده و دستنخورده انجام گرفته است. نمونههای دستنخورده از یک توده خاک بریده شده است و نمونههای دستخورده نیز از باقیماندههای خاک توده ساخته شده است و درصد رطوبت اولیه و چگالی نمونههای دستخورده حفظ شده است. در این پژوهش، بار دیگر اثبات شده است که در تمام حالتها و با تنشهای نسبی برابر ، کرنش خزشی به‌صورت تجربی یک‌شکل هستند. با مقایسهی نمودارهای حاصل از هر دو سری نمونهها، مطابقت بین نمونههای دستخورده و دستنخورده به چشم میخورد؛ یعنی ضریب تبدیل دادههای آزمایش نمونههای دستخورده به دادههای نمونههای دستنخورده تقریباً واحد است (مسچیان و بادالیان، 1976). در انتها پیشنهاد شده است که الگوی خزش تحت برش برای خاکهای رسی مختلف دستخورده و دستنخورده بررسی شود و در صورت تصدیق نتایج، در تعیین مشخصات ریختشناسی خاکها این امر در نظر گرفته شود؛ یعنی امکان بررسی خزش در یک حالت چگالی-درصد رطوبت برای خاک وجود خواهد داشت (مسچیان و بادالیان، 1976).
مسچیان و آیرویان44 (1989) خزش برشی خاکهای متورم شونده را مورد بررسی قرار دادند. هدف اصلی آنها در این پژوهش بررسی امکان تعمیم قانون خزش برشی، به خاکهای متورم شونده میباشد. بررسیهایی روی نمونههای متورم شونده ترکیبی بنتونیت – ماسه حاوی 60% (جرمی) پودر بنتونیت و 40% ماسهی کوارتز انجام شده است. بر روی نمونهها آزمایشهای مقاومت برشی و خزش برشی در دستگاههای M-5 (مسچیان، 1985) در شرایط رطوبت اولیهی و که میتواند کمتر یا بیشتر از (حد خمیری) باشد، انجام شده است. در هرکدام از شرایط اولیهی چگالی و درصد رطوبت، فشارهای تورم آزاد () و مقاومت برشی () در شرایط حفظ رطوبت اولیه () در طول تراکم و برش نمونه‌ها به‌خوبی حالت اشباع ، تعیین شده‌اند. خزش خاک ترکیبی ذکر شده با آزمایش هفت سری از نمونههای جفتی در هفت حالت مختلف چگالی و درصد رطوبت اولیه، تعیین شده است. در هرکدام از حالتها، خزش برشی برای سه مقدار مختلف ثابت و افزایشی تعیین شده است. در شکل 2-4 نمودار خزش برشی برای حالتهای مختلف مخلوط مورد نظر نمایش داده شده است.

شکل 2-4: نمودارهای ترکیبی گروه منحنیهای تجربی برای خزش برشی ترکیب بنتونیت – ماسه، به‌دست‌آمده از آزمایش نمونهها تحت حالتهای مختلف درصد رطوبت – چگالی (مسچیان، 1989)

همانطوری که در شکل 2-4 مشاهده میشود، پراکندگی تغییرشکلهای خزش برشی به‌دست‌آمده برای مقدار تنش برشی در هفت حالت مختلف از ترکیب بنتونیت – ماسه، مقادیر هرکدام در بیش از پنج نقطه با بقیه تفاوت دارد، ولی بیش از 10% نیست.
نتایج به‌دست‌آمده در این پژوهش، به‌طور کامل، درستی قانون خزش برشی اثبات شده برای خاکهای رسی معمولی را تأیید میکند (مسچیان، 1989). متعاقباً برای به دست آوردن معادلات حالت تورم خاک تحت برش (لحاظ کردن تأثیر عوامل مختلف)، شکل دادن گروه منحنیهای خزشی تجربی در یک حالت انتخابی چگالی و درصد رطوبت و تعیین الزامی مقاومت برشی در تمام حالتهای چگالی و درصد رطوبت مورد نظر، با لحاظ کردن تأثیر عوامل مختلف روی آن (فشار تراکمی، شیوه خیساندن و غیره)، کافی است (مسچیان، 1989). اطلاعات ارائه شده در این پژوهش تأیید میکند که

پایان نامه
Previous Entries مقاله درمورد نفوذپذیری، ضریب نفوذپذیری Next Entries مقاله درمورد مدل ساختاری، قانون حاکم، دینامیکی