مطالعه رفتار تنش-تغییر شکل خاک های ماسه ای لای دار غیراشباع با نگرش ویژه بر کاربرد مفهوم حالت بحرانی

اغلب لایه های نزدیک به سطح زمین که رفتار مهندسی آن ها حائز اهمیت است، در حالت غیراشباع قرار دارند. در نتیجه استفاده از روابط مکانیک خاک کلاسیک به منظور بررسی رفتار مکانیکی خاک ها و تحلیل سازه ها در مهندسی ژئوتکنیک، نتایج صحیحی در بر نخواهد داشت. مطالعات مروری در این پایان نامه نشان می دهد، که تحقیقات بسیاری در بررسی رفتار تنش-تغییرشکل خاک های غیراشباع صورت گرفته است، با این وجود پراکندگی این تحقیقات از یک طرف و عوامل متعدد تأثیرگذار بر رفتار این گونه خاک ها از طرف دیگر، لزوم توسعه در مطالعات تجربی را به اثبات می رساند. براساس این مطالعات، توجه به خاک های ماسه ای مخلوط با ریزدانه (لای و رس) از اهمیت بیشتری برخوردار است. در این پایان نامه مجموعه ای از آزمایش های سه محوری زهکشی شده روی نمونه های اشباع و غیراشباع خاک ماسه ای لای دار با هدف بررسی رفتار تنش-تغییرشکل با تأکید ویژه بر اثر مکش بافتی بر مقاومت برشی، تحت تنش های محصور کننده کم تا متوسط، انجام شده است. برای بررسی تأثیر تراکم، آزمایش ها در دو دانسیته مختلف انجام شده است. در این آزمایش ها به منظور اندازه گیری مکش بافتی خاک مورد مطالعه، از روش جابجایی محوری و برای اندازه گیری تغییر حجم خاک از روش سلول دو جداره استفاده شده است. از نتایج آزمایش ها برای بررسی رفتار تنش-کرنش، تغییر حجم و جذب آب نمونه در حین بارگذاری و تأثیر مکش بافتی بر پارامترهای مقاومت برشی در مدل مور-کولمب استفاده شد. در این پژوهش رفتار خاک مذکور از دیدگاه مکانیک خاک حالت بحرانی مورد بحث و بررسی قرار گرفت. همچنین در این تحقیق برای بررسی تأثیر شرایط زهکشی بر رفتار مکانیکی خاک ها در شرایط غیراشباع و اشباع، نتایج حاصله، به ترتیب با نتایج آزمایش های تحکیم یافته با کنترل فشار هوای حفره ای (با مقدار آب ثابت) و آزمایش های تحکیم یافته زهکشی نشده، که در کار پژوهشی مستقلی بر روی همین خاک صورت گرفته، مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که مکش بافتی نقش مهمی در رفتار برشی خاک ایفا می کند، به طوری که با افزایش مکش بافتی، مقاومت برشی خاک به صورتی غیرخطی افزایش می یابد. با این حال، تأثیر تنش همه جانبه خالص بیشتر از تأثیر مکش بافتی بر افزایش مقاومت خاک است. همچنین مقاومت نهایی نمونه های اشباع و غیراشباع در شرایط زهکشی شده به ترتیب بیشتر از شرایط زهکشی نشده و شرایط کنترل فشار هوای حفره ای به دست آمد. مکش بافتی بر پارامترهای مقاومت برشی در مدل مور-کولمب تأثیرگذار بوده و افزایش آن سبب افزایش چسبندگی ظاهری و کاهش غیرخطی زاویه اصطکاک متناظر با مکش بافتی می شود. در این تحقیق پارامترهای حالت بحرانی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان دهنده تغییرات غیرخطی این پارامترها با مکش بافتی است. همچنین شیب خط حالت بحرانی در شرایط غیراشباع به مکش بافتی اولیه و دانسیته نمونه ها وابسته است. در این تحقیق نشان داده شده که برای رسیدن به یک خط حالت بحرانی مستقل از مکش بافتی، می توان از مفهوم تنش همه جانبه موثر به جای تنش همه جانبه خالص در بیان پارامترهای حالت بحرانی بهره برد.