برنامه های درس مکانیک خاک و پی
برنامه های درس مکانیک خاک و پی شامل موارد زیر است:
آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ زﻫﻜﺸﻲ ﻧﺸﺪه ﻣﻌﻤﻮﻟﺘﺮﻳﻦ ﻧﻮع آزﻣﺎﻳﺶ ﺳﻪ ﻣﺤﻮري اﺳﺖ. در اﻳﻦ آزﻣﺎﻳﺶ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧﺎك اﺷـﺒﺎع اﺑﺘـﺪا ﺗﻮﺳـﻂ ﻓﺸﺎر ﻣﺤﻔﻈﻪ اي ﻫﻤﻪ ﺟﺎﻧﺒﻪ σ3 ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ (ﺷﻴﺮ زﻫﻜﺸﻲ ﺑﺎز اﺳﺖ). ﺑﻌﺪ از زاﻳﻞ ﺷﺪن ﻛﺎﻣﻞ اﺿﺎﻓﻪ ﻓﺸـﺎر ﺣﻔـﺮه اي اﻳﺠـﺎد ﺷﺪه ﺗﻮﺳﻂ ﻓﺸﺎر ﻣﺤﻔﻈﻪ اي ( ﻳﻌﻨﻲ 0 = u c = Bσ3)، ﺗﻨﺶ اﻧﺤﺮاﻓﻲ ﻗـﺎﺋﻢ Δσ d اﻓـﺰاﻳﺶ داده ﻣـﻲ ﺷـﻮد ﺗـﺎ ﺟـﺎﻳﻲ ﻛـﻪ ﺑﺎﻋـﺚ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﺷﻮد. در ﺣﻴﻦ اﻳﻦ ﻣﺮﺣﻠﻪ از آزﻣﺎﻳﺶ، ﺷﻴﺮ زﻫﻜﺸﻲ ﺑﺴﺘﻪ اﺳﺖ. از آﻧﺠﺎﻳﻲ ﻛﻪ زﻫﻜﺸـﻲ اﺟـﺎزه داده ﻧﺸـﺪه، ﻓﺸـﺎر آب ﺣﻔﺮه اي، Δu d اﻓﺰاﻳﺶ ﺧﻮاﻫﺪ ﻳﺎﻓﺖ. در ﺣﻴﻦ آزﻣﺎﻳﺶ، ﻣﻘﺎدﻳﺮ Δσ d و Δu d ﺑﻪ ﻃﻮر ﻫﻤﺰﻣﺎن ﻗﺮاﺋﺖ ﻣﻲ ﺷـﻮﻧﺪ. اﻓـﺰاﻳﺶ ﻓﺸـﺎر ﺣﻔﺮه اي Δu d ، در ﺷﻜﻞ ﺑﺪون ﺑﻌﺪ، ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻧﺸﺎن داده ﻣﻲ ﺷﻮد:
ﻛﻪ در آن A ﭘﺎراﻣﺘﺮ ﻓﺸﺎر ﺣﻔﺮه اي اﺳﻜﻤﭙﺘﻮن (1954) ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ.
ﺷﻜﻞ ﻋﻤﻮﻣﻲ ﺗﻐﻴﻴﺮات Δσ d و Δu d در ﻣﻘﺎﺑﻞ ﻛﺮﻧﺶ ﻣﺤﻮري ﺑﺮاي ﻣﺎﺳﻪ و رس در ﺷﻜﻞ 8-23 ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ. در ﻣﺎﺳﻪ ﺷﻞ و رس ﻋﺎدي ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﻛﺮﻧﺶ، ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ. در ﻣﺎﺳﻪ ﻣﺘﺮاﻛﻢ و رس ﭘﻴﺶ ﺗﺤﻜـﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ، ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﻛﺮﻧﺶ، ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي اﺑﺘﺪا اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ ﻟﻴﻜﻦ ﭘﺲ از ﮔﺬر از ﺣﺪ ﻣﺸﺨﺼﻲ، ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔـﺮه اي ﻛـﺎﻫﺶ ﻳﺎﻓﺘﻪ و ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻓﺸﺎر اﺗﻤﺴﻔﺮ، ﻣﻨﻔﻲ ﻣﻲ ﺷﻮد. اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﺗﻤﺎﻳﻞ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﻪ اﺗﺴﺎع اﺳﺖ.
ﺑﺮﺧﻼف آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ زﻫﻜﺸﻲ ﺷﺪه، در آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ زﻫﻜﺸﻲ ﻧﺸﺪه، ﺗﻨﺸﻬﺎي اﺻﻠﻲ ﻛـﻞ و ﻣـﻮﺛﺮ ﺑـﺎ ﻫـﻢ ﻣﺴﺎوي ﻧﻴﺴﺘﻨﺪ. ﭼﻮن در ﺣﻴﻦ اﻳﻦ آزﻣﺎﻳﺶ، ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي در ﻟﺤﻈﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ اﻧﺪازه ﮔﻴﺮي ﺷﺪه اﺳﺖ، ﺗﻨﺸﻬﺎي اﺻﻠﻲ ﻛﻞ و ﻣﻮﺛﺮ را ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻧﻮﺷﺖ:
ﺗﻨﺶ اﺻﻠﻲ ﺣﺪاﻛﺜﺮ در ﻟﺤﻈﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ( ﻛﻞ) σ 3 + (Δσd)f = σ1
ﺗﻨﺶ اﺻﻠﻲ ﺣﺪاﻛﺜﺮ در ﻟﺤﻈﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ (ﻣﻮﺛﺮ) σ 3 − (Δσd)f = σ'1
ﺗﻨﺶ اﺻﻠﻲ ﺣﺪاﻗﻞ در ﻟﺤﻈﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ( ﻛﻞ) 3σ
ﺗﻨﺶ اﺻﻠﻲ ﺣﺪاﻗﻞ در ﻟﺤﻈﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ( ﻣﻮﺛﺮ) σ 3 − (Δσd)f = σ'3
ﻛﻪ در آن :
(Δσd)f = ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي در ﻟﺤﻈﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ
رواﺑﻂ ﻗﺒﻞ ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ ﻛﻪ:
σ1 − σ3 = σ'1 – σ'3
ﺑﺮاي ﺗﻌﻴﻴﻴﻦ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﺑﺮﺷﻲ ﺧﺎك، ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ از ﺧﺎك ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ ﺑﺎ ﻓﺸﺎرﻫﺎي ﻣﺤﻔﻈﻪ اي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻣﻮرد آزﻣﺎﻳﺶ ﻗﺮار ﻣﻲ ﮔﻴﺮﻧﺪ. در ﺷﻜﻞ 8-24 دواﻳﺮ ﻣﻮر ﺑﺮاي ﺗﻨﺸﻬﺎي ﻛﻞ و ﻣﻮﺛﺮ در ﻟﺤﻈﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ از ﻳﻚ آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘـﻪ زﻫﻜﺸـﻲ ﻧﺸﺪه ﺑﺮاي ﻣﺎﺳﻪ و رس ﻋﺎدي ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ ﺣﺎﺻﻞ ﺷﺪه اﻧﺪ، ﺑﻪ ﻧﻤﺎﻳﺶ درآﻣﺪه اﺳﺖ.
ﺗﻮﺟﻪ ﺷﻮد ﻛﻪ A و B دواﻳﺮ ﻣﻮر ﺗﻨﺶ ﻛﻞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از دو آزﻣﺎﻳﺶ ﻣﺨﺘﻠﻒ و C و D ﻧﻴﺰ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ دواﻳﺮ ﻣﻮر ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ ﻧﻈﻴﺮ ﻫﺴﺘﻨﺪ. ﻗﻄﺮ دواﻳﺮ A و C و ﻗﻄﺮ دواﻳﺮ B و D ﺑﺎ ﻳﻜﺪﻳﮕﺮ ﻣﺴﺎوي ﻣﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ.
در ﺷﻜﻞ 8-24، ﭘﻮش ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﺑﺮاي ﺗﻨﺸﻬﺎي ﻛﻞ از رﺳﻢ ﻣﻤﺎس ﺑﺮ دواﻳﺮ ﻣﻮر ﺗﻨﺸﻬﺎي ﻛﻞ ( Aو B) ﺑﻪ دﺳﺖ ﻣﻲ آﻳـﺪ. ﺑـﺮاي ﻣﺎﺳﻪ و رس ﻋﺎدي ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ، اﻳﻦ ﭘﻮش ﺗﻘﺮﻳﺒﺎً ﻳﻚ ﺧﻂ ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ اﺳﺖ ﻛﻪ از ﻣﺮﻛﺰ ﻣﺨﺘﺼﺎت ﮔﺬﺷﺘﻪ و ﻣﻌﺎدﻟﻪ آن ﺑﻪ ﺷﻜﻞ زﻳﺮ اﺳﺖ:
τ f = σ tan φ (cu)
ﻛﻪ در آن:
σ = ﺗﻨﺶ ﻛﻞ
( φ (cu = زاوﻳﻪ اي ﻛﻪ ﭘﻮش ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﺑﺮاي ﺗﻨﺶ ﻛﻞ ﺑﺎ ﻣﺤﻮر ﺗﻨﺶ ﻗﺎﺋﻢ ( ﻣﺤﻮر اﻓﻘﻲ ) ﻣﻲ ﺳـﺎزد و ﺑـﻪ زاوﻳـﻪ ﻣﻘﺎوﻣـﺖ ﺑﺮﺷـﻲ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ زﻫﻜﺸﻲ ﻧﺸﺪه ﻣﻌﺮوف اﺳﺖ.
ﺑﺎ ﻣﺮاﺟﻌﻪ ﻣﺠﺪد ﺑﻪ ﺷﻜﻞ 8-24، ﭘﻮش ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﻣﻤﺎس ﺑﺮ دواﻳﺮ ﻣﻮر ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ، ﺑﺮاي ﻣﺎﺳﻪ و رس ﻋﺎدي ﺗﺤﻜـﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘـﻪ ﻛﻪ آن ﻧﻴﺰ از ﻣﺮﻛﺰ ﻣﺨﺘﺼﺎت ﻣﻲ ﮔﺬرد ﺑﺎ ﻣﻌﺎدﻟﻪ τ f = σ ′ tan φﻧﻤﺎﻳﺶ داده ﻣﻲ ﺷﻮد ﻛﻪ ﻣﺸﺎﺑﻪ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪه از آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ زﻫﻜﺸﻲ ﺷﺪه اﺳﺖ.
در درﺳﻬﺎي ﭘﻴﺶ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ، ﭘﻮش ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﺗﻨﺶ ﻛﻞ ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪه از آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ زﻫﻜﺸﻲ ﻧﺸﺪه، ﻣﻄـﺎﺑﻖ ﺷﻜﻞ 8-25 ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد. ﺧﻂ ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﻛﻪ a'b'داراي ﻣﻌﺎدﻟﻪ زﻳﺮ اﺳﺖ:
( τf = c (cu) + σ tan φ1(cu
آزﻣﺎﻳﺸﻬﺎي ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ زﻫﻜﺸﻲ ﺷﺪه ﺑﺮ روي ﺧﺎﻛﻬﺎي رﺳـﻲ، ﺑﺴـﻴﺎر وﻗـﺖ ﮔﻴـﺮ ﻫﺴـﺘﻨﺪ. در ﻧﺘﻴﺠـﻪ ﺑـﻪ ﻣﻨﻈـﻮر ﺗﻌﻴـﻴﻦ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﺑﺮﺷﻲ زﻫﻜﺸﻲ ﺷﺪه ﺑﺮاي اﻳﻦ ﺧﺎﻛﻬﺎ، از آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ زﻫﻜﺸﻲ ﻧﺸـﺪه ﺑـﺎ اﻧـﺪازه ﮔﻴـﺮي ﻓﺸـﺎر آب ﺣﻔـﺮه اي اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲ ﺷﻮد. در اﻳﻦ ﻧﻮع آزﻣﺎﻳﺶ، از آﻧﺠﺎ ﻛﻪ در ﻫﻨﮕﺎم اﻋﻤﺎل ﺗﻨﺶ اﻧﺤﺮاﻓﻲ ﻗﺎﺋﻢ زﻫﻜﺸﻲ ﺻﻮرت ﻧﻤـﻲ ﮔﻴـﺮد، ﻣﺮاﺣـﻞ ﻛـﺎر ﻧﺴﺒﺘﺎً ﺳﺮﻳﻊ اﻧﺠﺎم ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ.
ﭘﺎراﻣﺘﺮ ﻓﺸﺎر ﺣﻔﺮه اي A اﺳﻜﻤﭙﺘﻮن قبلا ﺗﻌﺮﻳﻒ ﺷﺪ . در ﻟﺤﻈﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﭘﺎراﻣﺘﺮ A ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻧﻮﺷﺘﻪ ﺷﻮد :
ﺗﻐﻴﻴﺮات A f ﺑﺮاي اﻏﻠﺐ ﺧﺎﻛﻬﺎي رﺳﻲ ﺑﻪ ﺷﺮح زﻳﺮ اﺳﺖ:
ﺧﺎﻛﻬﺎي رس ﻋﺎدي ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ 0.5 ﺗﺎ 1
ﺧﺎﻛﻬﺎي رس ﭘﻴﺶ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ 0.5 ﺗﺎ 1