بررسی آزمایشگاهی مقاومت برشی خاک های رسی نیمه اشباع

مقاومت برشی خاک ها یکی از پارامترهای مهم است که در طراحی سازه های خاکی، خاکریزی سدهای خاکی، دپو های خاکی، شیروانی های خاکی، آزادراه ها استفاده می شود. سالیان سال اغلب تحقیقات انجام شده روی مقاومت برشی خاک های اشباع شده می باشد؛ اما برخی از سازه های خاکی از خاک های نیمه اشباع تشکیل شده اند. در حین حفاری در یک پروژه، از خاک حاصل برای ساختن یک سازه خاکی به روش تراکم استفاده می شود، خاک در حالت خشک یا اشباع کامل نمی باشد. همچنین با تغییر شرایط آب و هوایی، بارندگی، تغییر سطح آب زیرزمینی و همچنین جذب آب توسط ریشه گیاهان، خاک در حالت نیمه اشباع قرار می گیرد. بنابراین بررسی رفتار مقاومتی خاک های نیمه اشباع در این مورد به نظر مهم می آمد. در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی پارامترهای اصلی موثر بر مقاومت برشی مانند درجه اشباع، درصد رطوبت، شاخص خمیری در خاک های رسی در حالت نیمه اشباع و مقایسه آن با حالت اشباع کامل پرداخته شده است. برای این هدف دو دستگاه متداول در آزمایشگاه ها و مراکز تحقیقاتی برای سنجیدن مقاومت برشی خاک ها، دستگاه برش مستقیم و دستگاه برش پره نوع آزمایشگاهی انتخاب شد. آزمایشات بر روی سه نوع خاک مختلف با شاخص خمیری متفاوت که از خاک پایه با ترکیب بنتونیت ساخته شده اند، در چهار درجه اشباع (مطابق کارهای انجام شده قبلی) انجام شده است: 1. کمتر از رطوبت بهینه (sr1) 2. حالت رطوبت بهینه (sr2) 3. حالت بین رطوبت بهینه و اشباع کامل (sr3) 4. حالت اشباع کامل (sr4) برای ایجاد درجات اشباع متفاوت مورد نظر در آزمایشگاه، نمونه های خشک را در آب به مدت معینی قرار داده و سپس با آزمون و خطا زمان لازم برای رسیدن به درجه اشباع مورد نظر در شرایط ایجاد شده را محاسبه می کنیم. این کار برای نمونه های قالب برش مستقیم و برش پره به صورت جداگانه انجام گرفته است. سپس آزمایشات بر روی نمونه های آماده شده انجام می گیرد. نتایج این تحقیق به طور کلی نشان می دهد که: با افزایش حد خمیری نمونه ها و کاهش وزن مخصوص حداکثر خاک ها، نرخ کاهش مقاومت برشی با افزایش درجه اشباع کاهش یافته و نمودارها به هم نزدیکتر می شوند. برای هر سه نوع خاک در درجات اشباع متفاوت، با افزایش تنش نرمال، تنش برشی حداکثر قابل تحمل در همه نمونه ها افزایش می یابد. همچنین این افزایش مقاومت در کرنش های بزرگتری رخ می دهد. با افزایش درجه اشباع، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی بطور کلی کاهش می یابد. ضریب سختی اولیه خاک با افزایش تنش نرمال در درجه اشباع های پایین تر افزایش و در درجه اشباع های بالاتر کاهش می یابد. برای کلیه نمونه ها، پارامترهای مقاومتی مهندسی از پارامترهای مقاومتی واقعی حاصل از برش مستقیم کوچکترند که این در جهت اطمینان است. با افزایش درجه اشباع مقاومت برشی حاصل از برش پره کاهش می یابد که این نتیجه با نتایج حاصل از برش مستقیم نیر همخوانی دارد. پارامترهای بدست آمده از آزمایش برش پره در حالت اشباع، چسبندگی و در حالت نیمه اشباع نماینده ای از چسبندگی خاک است. نسبت چسبندگی حاصل از برش پره آزمایشگاهی در حالت اشباع به چسبندگی بدست آمده از برش مستقیم بزرگتر از یک است و این نسبت با افزایش شاخص خمیری، افزایش می یابد. کلید واژه ها: مقاومت برشی، خاک های رسی، خاک اشباع و نیمه اشباع، شاخص خمیری، آزمایش برش مستقیم، آزمایش برش پره