عنوان
بررسي مقاومت برشي ماسه كربناته در شرايط غيراشباع
نويسنده اصلي
سعيد كوزه گران
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
خاك¬هاي كربناته اسكلتي به خاك¬هايي اطلاق مي¬گردد كه از بقاياي اسكلتي موجودات زنده تشكيل شده¬اند و اين خاك¬ها در سواحل مناطق حاره‌اي به‌وفور يافت مي‌شوند. تفاوت‌هاي رفتاري قابل‌توجهي بين خاك-هاي كربناته با سيليكاته به لحاظ رفتار مكانيكي، مقاومت برشي، مقاومت در برابر روانگرايي و... مشاهده شده است كه اغلب تحت تأثير وجود منافذ درون¬دانه¬اي قابل‌ملاحظه‌اي منحصربه‌فرد در اين خاك مي¬باشد. در اين ميان عليرغم، گستردگي قابل‌توجه اين نهشته¬ها در مناطق حاره‌اي سراسر جهان، مطالعاتي در زمينه رفتار آن¬ها در شرايط غيراشباع صورت نگرفته است. در چنين شرايطي (شرايط غيراشباع)، پتانسيل نگهداشت آب، پارامتري اساسي در مسائل ژئوتكنيكي، محيط زيستي و كشاورزي محسوب مي¬شود و براي خاك¬هاي كربناته نيز انتظار مي¬رود كه پتانسيل نگهداشت آب و متعاقب آن مقاومت برشي اين خاك متأثر از منافذ درون¬دانه¬اي قابل‌ملاحظه¬ اين خاك باشد كه اين امر نيازمند مطالعه و بررسي است.
لذا در اين پژوهش ساختار متخلخل خاك كربناته و تأثيرگذاري آن بر رفتار نگهداشت آب و مقاومت برشي اين خاك در شرايط غيراشباع مورد مطالعه قرار گرفت. به اين هدف، ابتدا ساختار متخلخل خاك كربناته با تصاوير ميكروسكوپي الكتروني (SEM) و آزمايش تخلخل¬سنجي جيوه¬اي (MIP) مورد مطالعه و ارزيابي قرار گرفت. نتايج اين بررسي¬ها مؤيد ساختار منحصربه‌فرد ذرات اين خاك مي¬باشد. جهت مطالعه پتانسيل نگهداشت آب و رفتار هيسترزيس هيدروليكي دانه¬بندي¬هاي مختلف خاك كربناته اسكلتي جزيره هرمز و مقايسه آن با يك خاك سيليكاته مرجع (خاك سيليكاته هلند)، مجموعه¬اي از آزمايش¬هاي صفحه فشار و ادومتر با قابليت كنترل مكش انجام شد. در ادامه جهت يافتن روشي براي پيش¬بيني نمودار نگهداشت آب براي دانه¬بندي¬هاي مختلف خاك كربناته تعدادي از توابع انتقالي (PTFs) موجود مورد ارزيابي قرار گرفت و دقيق¬ترين آن¬ها معرفي گرديد. نهايتاً جهت مطالعه رفتار برشي خاك¬هاي كربناته در شرايط غيراشباع و مقايسه آن با خاك سيليكاته مرجع، آزمايش¬هاي سه محوري در شرايط رطوبت ثابت (CW) براي دو دانه-بندي مختلف هر دو خاك انجام شد. آزمايش¬هاي سه¬محوري در شرايط اشباع نيز به هدف بدست آوردن پارامترهاي مقاومت برشي اشباع بر روي هر دو خاك صورت گرفت.
كليه آزمايش¬هاي غيراشباع (شامل آزمايش¬هاي صفحه فشار، ادومتر با قابليت كنترل مكش و آزمايش-هاي سه¬محوري با كنترل مكش) در آزمايشگاه مكانيك خاك (LMS) دانشگاه پليتكنيك فدرال لوزان (EPFL) در كشور سوئيس و آزمايش¬هاي سه محوري اشباع نيز در مركز تحقيقات ژئوتكنيك دانشگاه علم و صنعت ايران انجام شد.
نتايج آزمايش¬ها نشان داد كه براي دانه¬بندي يكسان خاك كربناته و سيليكاته مورد مطالعه، منحني نگهداشت آب-خاك (SWRC) براي اين دو خاك در مكش¬هاي كم تقريباً يكسان بوده اما در مكش¬هاي بالا، خاك¬هاي كربناته به جهت وجود منافذ درون¬دانه¬اي، قابليت نگهداشت آب بالاتري از خود بروز مي-دهند. نتايج آزمايش¬هاي سه محوري غيراشباع CW نيز نشان داد كه به دليل جذب آب بالاتر، پارامتر تنش مؤثر، چسبندگي مويينگي و سهم آن در مقاومت برشي خاك در شرايط غيراشباع براي خاك¬ كربناته بزرگتر از خاك سيليكاته مي¬باشد و در حقيقت مقاومت برشي خاك كربناته در شرايط غيراشباع به‌صورت غيرمستقيم تحت تأثير ساختار متخلخل و منحصربه‌فرد اين خاك قرار دارد. بعلاوه مشاهده گرديد كه مشابه خاك¬هاي سيليكاته، خط حالت بحراني (CSL)، صرف¬نظر از مقدار مكش اعمالي، براي خاك كربناته نيز در شرايط غيراشباع يكسان بوده و نزديك به خط حالت بحراني در شرايط اشباع مي¬باشد.
شماره ركورد
194165
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
استاد مشاور
دكتر ياسر جعفريان
رشته تحصيلي
ژئوتكنيك
استاد راهنما
دكتر حبيب شاه نظري - دكتر ليسه لالويي