استفاده از تابع ریاضی بسل در پیش بینی آزمایشگاهی ضریب تحکیم خاک های رسی

توده خاک در شرایط طبیعی در طی سالیان دراز به یک حالت ثابت و پایدار رسیده است. احداث ساختمان ها و سازه های مختلف نظیر سدها، این وضعیت پایدار خاک ها را به هم زده و باعث می شود که خاک از شکل طبیعی خود خارج گشته و تغییر شکل جدیدی را متحمل شود. به طورکلی، احداث این سازه ها باعث نشست و در نتیجه به هم فشرده شدن ذرات خاک می گردد. بنابراین قبل از اجرای هرگونه سازه، باید پتانسیل خاک پی از نظر مقدار و نوع نشست مشخص گردد. در مورد خاک های ریزدانه قسمت عمده به نشست ناشی از تحکیم مربوط می شود. نرخ تغییر حجم نمونه تحت بارگذاری به نفوذپذیری نمونه بستگی دارد، از این رو آزمایش تحکیم معمولاً در خاک های با نفوذپذیری کم (مانند رس) انجام می گیرد. آزمایش تحکیم در واقع آزمایشی جهت برآورد پارامترهای تحکیم یک بعدی ترزاقی است که از حل هم زمان دو معادله تعادل و پیوستگی به صورت یک بعدی حاصل شده است. پارامترهای مهم خاک که از آزمایش تحکیم به دست می آیند یکی اندیس های تراکم است که میزان تراکم پذیری نمونه خاک را مشخص می کند (cs و cc) و دیگری ضریب تحکیم (cv) می باشد که شدت تراکم به علت بارگذاری را تعیین می کند. تاکنون تئوری های مختلفی برای تعیین زمان نشست تحکیمی در خاک های ریزدانه ارایه گردیده اند. در اکثر این تئوری ها به ویژه در تئوری ترزاقی که ابتدایی ترین، ساده ترین و متداول ترین آنها می باشد، ضریب تحکیم در طول فرآیند تحکیم ثابت فرض گردیده است. در حالی که این ضریب با افزایش تنش موثر اعمال شده و کاهش نسبت پوکی متغیر است و معمولاً براساس نتایج آزمایش تحکیم یک بعدی که عمدتاً مبنای تجربی دارند، تعیین می گردد. از این رو، راه حل دیگری جهت تعیین زمان نشست تحکیمی در خاک های رسی اشباع ارایه گردیده است که تابع بسل نام دارد. در این روش تمامی فرضیات ترزاقی برقرار است با این تفاوت که ضرایب تراکم پذیری و نفوذپذیری ضمن آزمایش تحکیم ثابت باقی نمی ماند و در راستای عمق تغییر می کند. در نتیجه ضریب تحکیم در حین تحکیم ثابت نمی باشد. بدین ترتیب با لحاظ نمودن تغییرات ضریب نفوذپذیری (k) و هم چنین ضریب فشردگی حجمی (mv)، در اثر کاهش نسبت پوکی (پیشرفت تحکیم) معادله جدیدی به عنوان معادله حاکم بر پدیده تحکیم ارایه می گردد. در این تحقیق اثر استفاده از تابع ریاضی بسل در پیش بینی آزمایشگاهی ضریب تحکیم خاک های رسی مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور، ضرایب حاصل از آزمایش تحکیم یک بعدی ترزاقی بر روی خاک گچی-رسی تعیین گردید. سپس درصد درجه متوسط تحکیم با استفاده از دو روش تحلیلی ترزاقی (سری فوریه) و تابع بسل تعیین گردید. هم چنین نتایج حاصل از این دو روش مقایسه گردید. تأثیر تغییرات نفوذپذیری و فشردگی حجمی با دو ضریب تحکیم پایه و عامل غیرخطی تحکیم (?) بیان گردید. برای انجام آزمایشات، نمونه هایی دست خورده از خاک گچی مورد نظر با توجه به تراکم نسبی و رطوبت به کار رفته، تهیه گردید. آزمایشات با تراکم های نسبی 0/85، 0/95 و 1 در 5 رطوبت حد طبیعی 11/66%، 13/66%، 15/66%، 17/66% و 19/66% انجام گردید. نتایج نشان داد در تمامی نمونه ها در انتهای هر مرحله بارگذاری از آزمایش تحکیم، حالت عدم ایجاد نشست ثانویه مشاهده گردید. در تراکم نسبی 0/85 با افزایش رطوبت، مقادیر ضریب تحکیم کاهش می یابد. در حالی که در سایر تراکم های نسبی (0/95 و 1) با تغییر رطوبت، الگوی مناسبی جهت تغییرات ضریب تحکیم دیده نشد. با افزایش تراکم نسبی در هر رطوبت، ضریب تحکیم کاهش می یابد. هم چنین با مقایسه نتایج حاصل از محاسبات درجه متوسط تحکیم از دو روش ترزاقی و تابع بسل، بهترین نتایج در روش تابع بسل که تطابق بهتری با نتایج حاصل از تئوری ترزاقی دارد، در 0/05= ? بدست آمد. در حالی که محاسبات در تئوری ترزاقی در 0= ? صورت گرفته بود.