بررسی مقاومت برشی خاک های غیر اشباع توسط دستگاه برش مستقیم

علم مکانیک خاک غیر اشباع از جمله مباحث مطرح روز در مجامع علمی بین المللی در حیطه مهندسی ژئوتکنیک می باشد که سالیانه نتایج مطالعات و تحقیقات در این زمینه بصورت مقالات و کتب مختلف ارائه می گردد. با این وجود تقریباً مطالعات نسبتاً محدودی بر روی خاکهای غیر اشباع صورت گرفته است. تمامی روابطی که در حیطه خاکهای غیر اشباع بیان شده اند، بر پایه دو متغیر مستقل مکش بافتی و تنشهای ویژه می باشند. در اکثر این روابط توده خاک صلب فرض شده و از تاثیر پارامترهای مکش بافتی، نسبت تخلخل و درجه اشباع خاک صرفنظر شده است. در این پایان نامه به مطالعه رفتار مکانیکی یک نوع خاک ماسه ای رس دار با توجه به تاثیر توام متغیرهای درجه اشباع و مکش بافتی پرداخته شده است. برای مطالعه رفتار مکانیکی خاک مورد تحقیق مجموعه ای از آزمایشهای برش مستقیم در دو حالت کاملاً اشباع و غیر اشباع بر روی نمونه های مکعبی انجام شده است. آزمایشهای برش مستقیم اشباع در دو حالت تحکیم یافته زهکشی شده و تحکیم یافته زهکشی نشده در شرایط مختلف انجام شده و بر پایه نتایج بدست آمده پارامترهای مختلف رفتار مکانیکی، سختی برشی و رفتار تغییر حجمی خاک در حالت اشباع مورد مطالعه قرار گرفته اند. برای انجام آزمایشهای برش مستقیم غیر اشباع، یک دستگاه برش مستقیم غیر اشباع برای اولین بار در ایران با حمایت مالی معاونت پژوهشی دانشگاه تربیت مدرس طراحی و ساخته شده است. امروزه دستگاههای برش مستقیم غیر اشباع توسط شرکتهای معدودی بطور انحصاری در برخی از کشورهای اروپایی تولید می-شوند. بیشتر دستگاههای برش مستقیم موجود در داخل کشور تنها قادر به انجام آزمایشهای برش مستقیم اشباع هستند و به همین دلیل تاکنون پژوهش و یا مطالعات آزمایشگاهی گسترده ای بر روی پارامترهای مکانیکی خاکهای غیر اشباع در داخل کشور انجام نگرفته است. اگر چه با توجه به امکانات صنعتی در داخل کشور و با داشتن یک طرح مناسب می توان گونه های مختلف دستگاههای برش مستقیم غیر اشباع را تولید نمود. از بارزترین موارد کاربردی این دستگاه، مطالعه رفتار مهندسی خاکهای بستر دریاها است که در واقع بدلیل وجود گازهای مختلف، خاک در اعماق بستر دریاها در حالت غیر اشباع قرار دارد. از جمله پروژه های مهم و استراتژیک که امروزه در اعماق بستر دریاها اجرا می شود، دفن زباله های هسته ای است. با توجه به دستیابی کشور ایران به انرژی هسته ای، در آینده ای نزدیک به اجرای پروژه های دفن زباله های اتمی در بستر دریاها نیاز مبرم خواهیم داشت. این موضوع و موضوعاتی از این قبیل، اهمیت طراحی و ساخت اینگونه دستگاهها را در داخل کشور نشان می دهد. با استفاده از این دستگاه تغییرات متغیرهای حالت تنش همچون تنشهای قائم ویژه، مکش بافتی، فشارهای آب و هوای حفره-ای، پارامترهای فازی درجه اشباع و نیز حجم آب و هوای حفره ای بطور مستقل در طول انجام آزمایشها کنترل و یا اندازه گیری شده-اند. آزمایشهای برش مستقیم غیر اشباع بصورت تحکیم یافته با مقدار آب ثابت در شرایط مختلف مکش بافتی، درجه اشباع و در تراکم نسبی ثابت انجام شده اند. بر پایه نتایج بدست آمده رفتار مکانیکی، سختی برشی، رفتار تغییر حجمی، تغییرات مکش بافتی و درجه اشباع خاک در حالت غیر اشباع بررسی شده اند.