مطالعه آزمایشگاهی و تحلیلی رفتار همبسته هیدرومکانیکی در خاک های غیر اشباع

مطالعه تاثیر رفتارهای مختلف هیدرولیکی همچون جریان و نفوذپذیری و یا منحنی مشخصه بر روی رفتار مکانیکی و بالعکس تاثیر جنبه های مختلف رفتار تنش کرنشی بر روی رفتار هیدرولیکی مورد توجه محققین در سالیان اخیر واقع شده است. در این تحقیق به مطالعه آزمایشگاهی و تحلیلی رفتار همبسته هیدرومکانیکی با تکیه بر رفتارهای جریان و نفوذپذیری، منحنی مشخصه آب - خاک و تراکم پذیری در خاک های غیر اشباع پرداخته شده است. مجموعه ای از آزمایش های تعیین منحنی مشخصه در راستای مطالعه تاثیر تراکم پذیری بر روی اجزای مختلف منحنی مشخصه آب - خاک شامل شیب منحنی های تر و خشک شدگی، عدد ورودی هوا، عدد خروجی هوا و اندازه هیسترسیس هیدرولیکی انجام پذیرفت. این آزمایش ها بر روی نمونه های خاک متراکم شده مختلف از نوع ماسه و رس در بازه ای از مقادیر مکش بافتی با استفاده از روش جابجایی محوری انجام پذیرفت. بر پایه نتایج حاصل به بررسی تاثیر تراکم پذیری بر روی اجزای منحنی مشخصه آب - خاک پرداخته شده است. با توجه به مشاهدات آزمایشگاهی، تغییرات عدد ورودی هوا، عدد خروجی هوا و اندازه هیسترسیس هیدرولیکی به صورت توابعی از نسبت تخلخل بیان شده اند. با استفاده از نتایج حاصل از آزمایش های منحنی مشخصه، یک مدل هیسترتیک منحنی مشخصه برای خاک های تغییر شکل پذیر با گسترش مدل پیشنهادی بروکس و کوری (1964) ارائه گردید. با استفاده از منحنی مدل منحنی مشخصه پیشنهادی، امکان پیش بینی تغییرات درجه اشباع بر روی بازه های تر و خشک شدگی به صورت تابعی همبسته از مکش بافتی و نسبت تخلخل میسر شده است. همچنین تغییرات عدد ورودی هوا، عدد خروجی هوا و اندازه هیسترسیس هیدرولیکی به صورت توابعی از نسبت تخلخل مدل سازی شده اند. صحت کارایی مدل پیشنهادی بر روی نتایج بدست آمده توسط محققین بر روی چهار نوع خاک مختلف بررسی شده است. همچنین مجموعه ای از آزمایش های تعیین ضریب نفوذپذیری در راستای بررسی تاثیر تنش های همه جانبه بر روی ضریب نفوذپذیری خاک نسبت به جریان آب انجام پذیرفت. آزمایش های مذکور بر روی سه گونه خاک مختلف ماسه، لای و رس در مقادیر مختلف درجه اشباع انجام پذیرفت. بر پایه نتایج حاصل مشاهده گردید که تاثیر تنش های همه جانبه بر روی ضریب نفوذپذیری خاک های غیر اشباع دارای روند متفاوتی با روند مشاهده شده در خاک های اشباع بوده است. در ادامه، روند متفاوت مشاهده شده با توجه به جابجایی منحنی مشخصه آب - خاک بیان شده است. در پایان، روابطی برای بیان تغییرات ضریب نفوذپذیری خاک نسبت به جریان آب به صورت توابعی همبسته از نسبت تخلخل و مکش بافتی بدست آورده شده اند. این روابط با استفاده از مدل منحنی مشخصه پیشنهادی در این تحقیق و معادله پوازیل بدست آورده شده اند. صحت روابط تحلیلی بدست آمده بر روی نتایج آزمایش های نفوذپذیری این تحقیق بر روی خاک های ماسه، لای و رس بررسی شده است.