وضعیت گسیختگی خاک های ماسه ای لای دار غیر اشباع تحت تنش های محصورکننده کم

سازه های سبک و متوسط عمدتاً بر روی سطوح زمین و بالای سطح آب زیر زمینی ساخته می شوند. این نواحی که تا حد زیادی به صورت غیر اشباع هستند، با تر شدگی با باران یا دیگر عوامل دچار تغییر شکل ، انبساط یا رمبندگی می شوند که ممکن است باعث ایجاد صدمات مالی و جانی شوند. مهندسین همواره علاقه مند به شناخت رفتار مکانیکی خاک ها همچون رفتار تغییر حجم و برشی تحت تنش های موجود بوده اند. در گذشته رفتار حجمی و برشی خاک به صورت مستقل بررسی می-شد. اما بیشتر مسایل واقعی شامل برش همراه با تغییر حجم است، بنابراین بررسی این برهمکنش در مدل سازی رفتار خاک مطلوب است. تئوری حالت بحرانی با ادغام دو مولفه رفتار برشی و حجمی خاک ها توسط روسکو و همکارانش در سال 1958 گسترش یافت. در ابتدا تئوری های مکانیکی شامل تئوری های حالت بحرانی برای خاک های اشباع گسترش یافتند. اما به دلیل رویارویی با خاک غیر اشباع در بیشتر پروژه ها، احتیاج به اقتباس روابط جدید برای خاک های غیر اشباع احساس شد. تفاوت اصلی در رفتار فیزیکی خاک های اشباع و غیر اشباع بر اثر تنش داخلی بنام مکش بافتی است، که بر اثر سطح مشترک آب و خاک درون حفره های خاک ایجاد می شود. تئوری های ارایه شده برای خاک های غیر اشباع تاثیرمکش بافتی بر رفتار خاک را در بر داشته اند. مدل های رفتاری زیادی برای خاک های غیر اشباع تا کنون ارائه شده است ولی این مدل ها بر اساس داده های آزمایش گاهی محدودی پایه گذاری شده اند. تمامی روابطی که در حیطه خاک ها غیر اشباع بیان شده اند، بر پایه دو متغیر مستقل مکش بافتی و تنش های ویژه است. در این پایان نامه به مطالعه رفتار مکانیکی و حالت بحرانی یک نوع خاک ماسه سیلتی تحت تنش های محصور کننده کم پرداخته شده است. برای مطالعه رفتار مکانیکی و حالت بحرانی این خاک از آزمایش ها سه محوری در دو حالت کاملاً اشباع و غیر اشباع انجام شده اند. آزمایش های سه محور اشباع به صورت تحکیم یافته-زهکشی شده صورت گرفته و بر پایه نتایج بدست آمده، پارامترهای مختلف رفتار مکانیکی و حالت بحرانی خاک در حالت اشباع مطالعه شده اند. آزمایش های سه محوری غیر اشباع نیز به صورت تحکیم یافته با مقدار آب ثابت با مقادیر مکش بافتی مختلفی انجام شدند. روش جابجایی محوری و سلول دوجداره به ترتیب برای اندازه گیری مکش بافتی خاک و تغییرات حجم هوای حفره ای نمونه ها بکار رفته است. در واقع آزمایش های غیر اشباع با کنترل و اندازه گیری مکش بافتی برای شناخت اثرات آن بروی رفتار مکانیکی ماسه لای دار و پارامترهای حالت بحرانی صورت گرفته است. این گروه از آزمایش ها در بر روی نمونه ها با دو دانسیته متفاوت و همچنین با تنش های همه جانبه متفاوت انجام شد. نتایج این آزمایشات نشان می دهد که، مکش بافتی نقش مهمی را در رفتار برشی خاک ایفا می کند، به طوری که افزایش مکش بافتی باعث افزایش غیر خطی مقاومت برشی می شود. با این حال، تأثیر مکش بافتی کمتر از تأثیر تنش همه جانبه بر افزایش مقاومت است. همچنین نتایج حاکی از تأثیر دانسیته نسبی، تنش همه جانبه و مکش بافتی اولیه، بر روی رفتار تغییر حجمی خاک ها در طول بارگذاری است.در این تحقیق پارامتر های عمومی حالت بحرانی برای خاک مورد مطالعه نیز ارائه شده است. نتایج حاصله تغییرات غیر خطی این پارامتر ها را با مکش بافتی نشان می دهد. این دستاورد، نیاز به تعریف معادلات خطوط حالت بحرانی جدید در حالت غیر اشباع را نشان می دهد.