مطالعه آزمایشگاهی اندرکنش بین دانه ای ماسه های رسدار برای رسیدن به حالت پایدار هم ارز

علاوه بر بررسی تاثیر عواملی مانند درصد ریزدانه خمیری یا بافت اولیه، ایجاد یک چهارچوب مفهومی مناسب برای تفسیر نتایج یا مقایسه آنها و از همه مهمتر بررسی امکان پیشبینی نتایج بدون انجام آزمایشات زیاد یکی از مطالب مورد توجه در زمینه رفتار زهکشی نشده ماسه ها در چند سال اخیر بوده است. آزمایشات این مطالعه با رویکرد بررسی نحوه تاثیر عواملی مانند درصد ریزدانه خمیری و بافت اولیه و در راستای ارائه یک چهارچوب مفهومی برای تعیین درصد مشارکت ریزدانه ها در تماسهای بین دانه ای، محاسبه نسبت تخلخل هم ارز و نهایتا امکان پیشبینی نتایج صورت گرفته است. ترکیبات ماسه با صفر تا 25 درصد ریزدانه خمیری، با چهار وزن مخصوص خشک 4/1، 45/1، 5/1 و 55/1 گرم بر سانتیمتر مکعب، تحت دو فشار همه جانبه 100 و 300 کیلوپاسکال که با استفاده از چهار روش نمونه سازی ریزش خشک (dd)، ریزش جریانی (ap)، رسوب در آب (ws) و تراکم مرطوب (wt) ساخته شده بودند، تحت آزمایشات سه-محوری به شیوه استاتیکی و نیز تناوبی قرار گرفتند. دستگاه سه محوری تناوبی مورد استفاده در راستای همین مطالعه طراحی و ساخته شد. از عکسهای میکروسکوپی نیز برای تفسیر بهتر نتایج استفاده شده است. نتایج نشان داده است که روش های (dd)، (ap) و (ws) بر خلاف روش (wt) تمایل به تولید بافت های مشابه با تمایلات اتساعی شدید دارند که حتی در درصدهای ریزدانه قابل توجه نیز تمایلات اتساعی خود را حفظ می کنند. در مقابل، نمونه های ساخته شده با روش (wt) تمایل به بروز رفتار نرم شوندگی کامل با کرنش دارند. با افزایش درصد ریزدانه خمیری تا حدود 20 درصد در تمام روشهای نمونه سازی ناپایداری افزایش یافته است. در حدود 20 درصد یک حد آستانه مشاهده شده که با گذشت درصد ریزدانه از آن مقاومت ترکیبات مجددا افزایش می یابد. این حد آستانه برای تمام روشهای نمونه سازی مورد استفاده در یک حدود بدست آمده و مستقل از روش نمونه سازی و همچنین نوع بارگذاری استاتیکی یا تناوبی نشان داده است. در مرحله بعد، نحوه اندرکنش بخش ریزدانه و درشت دانه، نسبت قطر دانه های درشت و ریز، خاصیت خمیری ریزدانه ها، حد آستانه تغییرات رفتاری و نحوه تغییرات نسبت تخلخل به کار گرفته شده اند تا یک چهارچوب مفهومی برای تفسیر نتایج ارائه شود. با در نظر گرفتن عوامل فوق و بر اساس مفهوم نسبت تخلخل هم ارز یک رابطه کاربردی به منظور محاسبه درصد مشارکت ریزدانه ها در تماسهای بین دانه ای (پارامتر b) ارائه شده است. با کمک این رابطه امکان پیشبینی رفتار ترکیبات مختلف ماسه و ریزدانه از روی رفتار ماسه تمیز فراهم شده است. با ترکیب نتایج آزمایشات مونوتنیک و تناوبی و یدست آوردن رابطه بین پارامتر حالت ( ) و مقاومت تناوبی، نشان داده شده است روند تغییرات پارامتر حالت در مقابل مقاومت تناوبی در حالت هم ارز بر روند این تغییرات در حالت معمول منطبق است و لذا می توان از نمودار ( ) به جای نمودار ( ) برای پیشبینی مقاومت تناوبی نمونه های مختلف استفاده کرد، ضمن آنکه این رابطه مستقل از درصد ریزدانه یا فشار همه جانبه موثر است. طبعا استفاده از پارامتر حالت هم ارز منجر به کاهش آزمایشات لازم خواهد شد.