تأثیر نوع کانی رسی و خصوصیات آب حفره ای بر خطای نتایج آزمایش های مکانیک خاک

استفاده از نتایج آزمایش های مکانیک خاک یکی از پایه های اصلی در انجام طراحی های سازه ای، تحقیقات آزمایشگاهی و ‏مدل سازی نظری است. اندازه خطاهای موجود در نتایج آزمایشات بر قابل اعتماد بودن نتایج و تحقیقات انجام شده تأثیر ‏مستقیم می گذارد. در طراحی های پروژه های ژئوتکنیکی و خصوصاً در پروژه های ژئوتکنیک زیست محیطی، استفاده از نتایج ‏آزمایش های مکانیک خاک به طور مستقیم بر نتایج طراحی اثر می گذارد. علاوه بر خطاهای ناشی از آزمایش گر و دستگاه های ‏انجام آزمایش، نوع کانی های رسی موجود در خاک و مشخصات آب حفره ای خاک بر حدود تغییرات نتایج آزمایش های مکانیک ‏خاک در صورت تکرار آزمایش، تأثیرگذار است. در این راستا مشخص کردن تعداد آزمایش های مورد نیاز همواره مورد توجه ‏محققین بوده است. ‏ در خصوص نقش خطاهای مطالعات آزمایشگاهی بر نتایج اخذ شده از آزمایش ها در علوم مختلف مهندسی، تحقیقات وسیعی ‏صورت گرفته است. تاکنون در خصوص حدود و شدت این تأثیر، تحقیقات جامعی صورت نگرفته است. لازم است میزان این ‏تأثیر در آزمایش های مکانیک خاک مشخص شود تا از شکل گیری پیش بینی های نادرست در محاسبات جلوگیری شود. براین ‏اساس محاسبه محدوده اطمینان و فاصله اطمینان برای میانگین محاسبه شده، تعیین محدوده قابل قبول ضریب تغییرات ‏cov، نوع توزیع آماری، مقدار چولگی ‏ و‎ ‎کشیدگی2، تعداد تکرار لازم آزمایش ها برای کانی های مختلف رسی با درصدهای ‏مختلف ماسه و خصوصیات مختلف آب حفره ای بسیار قابل توجه است. مقادیر و نمودارهای به دست آمده می توانند یک الگوی ‏بسیار ارزنده مهندسی- اقتصادی- آماری در کارهای اجرایی مهندسی، تحقیقات و مطالعات آزمایشگاهی ژئوتکنیکی و ‏ژئوتکنیک زیست محیطی باشند. در مطالعه حاضر، تأثیر نوع کانی رسی و خصوصیات آب حفره ای بر خطای آزمایش های حدود ‏اتربرگ، تحکیم یک بعدی و برش مستقیم مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا حدود 500 آزمایش حدود اتربرگ، حدود ‏‏200 آزمایش برش مستقیم و حدود 300 آزمایش تحکیم انجام شده است. یک سری از این آزمایش ها بر روی نمونه هایی با ‏درصدهای مختلف کائولینیت، بنتونیت و ماسه شاهد با دانه بندی مشخص انجام شده است و سری دوم بر روی نمونه های ‏بنتونیتی حاوی غلظت های مختلف آلاینده سرب (‏pb(no3)2‎‏) انجام شده است. نتایج بخشی از آزمایش های ژئوتکنیکی انجام ‏شده بر روی خاک منطقه ویژه اقتصادی جهان آباد واقع در شمال شهرستان همدان نیز در این رساله مورد تجزیه و تحلیل ‏قرار گرفته است. این نتایج در دو بخش پارامترهای شناسایی و مقاومتی مورد بحث و تجزیه و تحلیل واقع شده است. نتایج ‏خاک جهان آباد نشان می دهد، انجام مطالعات مشابهی برای سایر خاک های کشور، مخصوصاً خاک های مسئله دار ضروری است.‏ نتایج این تحقیق بیانگر آن است که، علاوه بر خطاهای متعارف در نتایج آزمایش های مکانیک خاک، نوع کانی رسی و ‏خصوصیات آب حفره ای خاک ها، تأثیر بسزایی بر خطاهای موجود، توزیع خطا، مقدار چولگی ‏ و کشیدگی2، مقدار ضریب ‏تغییرات ‏cov، مقدار واریانس و سایر پارامترهای دیگر آماری دارد. تغییرات خصوصیات آب حفره ای که سبب تغییر در ‏خصوصیات لایه دوگانه می شود در خواص خاک و همچنین در نتایج اخذ شده از آزمایش های مکانیک خاک تأثیر مستقیم دارد ‏و موجب بروز تغییر در خطاهای آزمایش های مختلف مکانیک خاک می شود. با توجه به نتایج آماری و ژئوتکنیکی موجود به نظر ‏می رسد در انتخاب پارامترهای کلیدی متعارف در تحلیل و طراحی های ژئوتکنیکی و ژئوتکنیک زیست محیطی، علاوه بر معیار ‏متعارف استفاده از میانگین، ضروری است سایر پارامترهای دیگر آماری مانند چولگی، کشیدگی، ضریب تغییرات، نوع توزیع ‏آماری، مد و میانه نیز مورد نظر قرار گیرند. در این رساله محدوده معقولی از مقادیر ‏cov، برای آزمایش های انجام شده، ‏پیشنهاد شده است. همچنین در این رساله، به منظور تعیین توزیع آماری مناسب برای پراکندگی نتایج، چند توزیع آماری ‏رایج همچون توزیع های خانواده نرمال، توزیع های خانواده لجستیک، توزیع های خانواده گاما، توزیع های خانواده ویبول، ‏توزیع های گامبل و توزیع نمایی مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهند که توزیع های نرمال، ویبول و و‎ ‎لجستیک ‏توزیع های مناسب تری جهت برازش پراکندگی نتایج هستند. نتایج آماری به دست آمده از خاک جهان آباد با سایر نتایج ‏تحقیقات انجام شده مقایسه کمی شده است. نتایج تجزیه و تحلیل آماری و ژئوتکنیکی خاک جهان آباد نشان می دهد، خاک ‏منطقه نشست پذیر بوده و دارای ظرفیت باربری بسیار کمی است، لذا برای احداث سازه های سنگین، راهکارهای مختلف اصلاح ‏مهندسی خاک ضروری به نظر می رسد.‏