بررسی آزمایشگاهی پدیده سخت شوندگی ناشی از مکش در خاک های رمبنده و شبیه سازی آن با استفاده از مدل سطح مرزی پلاستیک

تکنیک های آزمایشگاهی در خاک های غیر اشباع، در حال گسترش و توسعه هستند. یکی از مباحث مهم در این زمینه، رفتار تغییر حجمی خاک های غیر اشباع، در برخورد با تغییرات رطوبت می باشد، که تاکنون مورد بررسی بسیاری از پژوهشگران واقع شده است. رفتار خاک های غیر اشباع، خصوصاً مقاومت و تغییر حجم خاک تحت اثر بارها و تنش ها، کاملاً متمایز بوده و به عوامل متعددی بستگی دارد و تنش موثر، قادر به توجیه پدیده های مختلفی، از جمله رمبش در خاک های غیر اشباع، می باشد. رمبندگی، کاهش حجم خاک غیر اشباع، تحت اثر تنش ثابت است، به علت اشباع شدن خاک. تحقیقات انجام شده قبلی در زمینه خاک های رمبنده، نشان می دهد که دانه بندی خاک، درصد رطوبت اولیه خاک، وزن مخصوص خشک اولیه خاک و تنش هنگام اشباع، عوامل اصلی موثر بر رمبندگی هستند. روابط موجود برای تعیین پتانسیل رمبندگی خاک ها، عمدتاً برای یک خاک خاص مورد بررسی قرار گرفته، صادق هستند و روابطی هم که با توجه به نتایج آزمایش های مربوط به چند خاک مختلف حاصل شده اند، قادر به پیش بینی مناسبی از تغییرات پتانسیل رمبندگی برای یک خاک متفاوت نمی باشند. هدف از انجام این تحقیـق، به دست آوردن درک کامل تری از رفتـار تنـش – کرنـش خاک های غیر اشباع، می باشد.در این تحقیق، ابتدا تعداد 88 آزمایش تحکیم یگانه، روی نمونه خاک شهر شیراز، صورت گرفت و برای مقادیر مختلف درصد رطوبت اولیه و وزن مخصوص خشک اولیه، مقدار پتانسیل رمبندگی به دست آمد. نتایج به دست آمده نشان دادند که خاک شیراز، خاکی رمبنده نبوده و مقدار پتانسیل رمبندگی خاک، علاوه بر دانه بندی خاک، درصد رطوبت اولیه خاک، وزن مخصوص خشک اولیه خاک و تنش هنگام اشباع، به عامل موثرتر و مهم تری، که نوع خاک و ساختار کانی شناسی آن می باشد، بستگی دارد. پس از این که این نتیـجه حاصل شد که خاک شیـراز خاصیت رمبندگی ندارد، خاک سیوند، برای ادامه آزمایش ها، مورد استفاده قرار گرفت. مشابه با آزمایش های مربوط به خاک شیراز، تعداد 88 آزمایش تحکیم یگانه، روی نمونه خاک سیوند، صورت گرفت و برای مقادیر مختلف درصد رطوبت اولیه و وزن مخصوص خشک اولیه، مقدار پتانسیل رمبندگی به دست آمد. پس از آن، آزمایش های تعیین خصوصیات اولیه خاک، نظیر آزمایش دانه بندی با استفاده از الک و هیدرومتری و آزمایش تعیین حدود اتربرگ و آزمایش های متنوعی نظیر آزمایش تراکم و آزمایش به دست آوردن منحنی مشخصه آب - خاک، بر روی نمونه خاک سیوند صورت پذیرفت. سپس، آزمایش های اصلی غیر اشباع، طبق مسیرهای تنش پیشنهادی، با استفاده از دستگاه تحکیم غیر اشباع انجام شدند، که در حین انجام این آزمایش ها، پدیده تسلیم، پدیده سخت شوندگی ناشی از مکش و همچنین پدیده رمبش، ملاحظه شد، که منجر به نتایج قابل تأملی در این زمینه گردید. در نهایت، یک مدل سطح مرزی، با استفاده از داده های آزمایشگاهی کالیبره شد. شبیه سازی هایی که با استفاده از این مدل و بر مبنای تئوری تنش موثر انجام شد، تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشت.