‏‫ﺗﻌﻴﻴﻦ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ در آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎه ‏

‏‫در آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎه، ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ ﺧﺎك ﺑﺎ دو روش آزﻣﺎﻳﺸﻲ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻲ ﮔﺮدد: آزﻣـﺎﻳﺶ ﺑـﺮش ﻣﺴـﺘﻘﻴﻢ و آزﻣـﺎﻳﺶ ﺳـﻪ‬ ‫ﻣﺤﻮري، در اداﻣﻪ ‏آزﻣﺎﻳﺸﻬﺎي ﻓﻮق ﺗﺸﺮﻳﺢ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ.‬‏

‏‫آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ‬‏

‏‫اﻳﻦ آزﻣﺎﻳﺶ ﻗﺪﻳﻤﻲ ﺗﺮﻳﻦ و ﺳﺎده ﺗﺮﻳﻦ آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮﺷﻲ اﺳﺖ. در ﺷﻜﻞ 8-4 ﺷﻜﻞ ﺷﻤﺎﺗﻴﻚ وﺳﻴﻠﻪ آزﻣﺎﻳﺶ ﻧﺸـﺎن داده ﺷـﺪه ﻛـﻪ‬ ﺗﺸﻜﻴﻞ ﻳﺎﻓﺘﻪ اﺳﺖ از: دو ﺟﻌﺒﻪ ‏ﺑﺮﺷﻲ ﻓﻠﺰي ﻛﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ آزﻣﺎﻳﺶ در داﺧﻞ آﻧﻬﺎ ﻗﺮار ﻣﻲ ﮔﻴﺮد. ﺷﻜﻞ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧـﺎك در ﭘـﻼن، ﻣﻤﻜـﻦ‬ اﺳﺖ ﻣﺮﺑﻊ (ﺷﻜﻞ 8-4-ب) ﻳﺎ داﻳﺮه ﺑﺎﺷﺪ. ﺿﺨﺎﻣﺖ ﻧﻤﻮﻧﻪ ‏آزﻣﺎﻳﺸﻲ 1 اﻳﻨﭻ (25.4 ﻣﻴﻠﻴﻤﺘﺮ) و ﻣﺴﺎﺣﺖ آن در ﭘﻼن 3 ﺗـﺎ 4 اﻳـﻨﭻ‬ ﻣﺮﺑﻊ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از وزﻧﻪ ﻫﺎﻳﻲ از ﺑﺎﻻ ﻧﻴﺮوي ﻗﺎﺋﻢ ﺑﺮ ﻧﻤﻮﻧـﻪ ﻗﺎﺑـﻞ اﻋﻤـﺎل ‏اﺳـﺖ.‬‏

‏‫

ﺷﻜﻞ 8-4 ﺷﻜﻞ ﺷﻤﺎﺗﻴﻚ دﺳﺘﮕﺎه آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ‬‏ ‏‫(اﻟﻒ) ﻣﻘﻄﻊ ﻋﺮﺿﻲ ﺟﻌﺒﻪ ﺑﺮش (ب) ﻣﻘﻄﻊ ﺳﻪ ﺑﻌﺪي ﺟﻌﺒﻪ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﺑﺎ ﭘﻼن ﻣﺮﺑﻊ ﺷﻜﻞ‬‏

‏‫ﻣﻘﺪار ﺗﻨﺶ ﻗﺎﺋﻢ وارده ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﺗﺎ ﻣﻘﺪار 1 ﻧﻴﻮﺗﻦ ﺑﺮ ﻣﻴﻠﻴﻤﺘﺮ ﻣﺮﺑﻊ (1000 ﻛﻴﻠﻮ ﻧﻴﻮﺗﻦ ﺑﺮ ﻣﺘﺮ ﻣﺮﺑﻊ) ﺑﺎﺷﺪ. ﻧﻴﺮوي ﺑﺮﺷـﻲ ﺗﻮﺳـﻂ‬ ‫وزﻧﻪ ﻫﺎﻳﻲ ﺑﺮ ﻧﻴﻤﻪ ‏ﻓﻮﻗﺎﻧﻲ ﺟﻌﺒﻪ ﺑﺮﺷﻲ ﺗﺎ ﻟﺤﻈﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﻧﻤﻮﻧﻪ اﻋﻤﺎل ﻣﻲ ﺷﻮد.‬‏

‏‫ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ﺗﺠﻬﻴﺰات ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده، آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮﺷﻲ ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﺎ ﻛﻨﺘﺮل ﺗﻨﺶ و ﻳﺎ ﻛﻨﺘﺮل ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﻜﻞ ﺑﺎﺷﺪ.‬‏

‏‫در آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺎ ﻛﻨﺘﺮل ﺗﻨﺶ، ﻧﻴﺮوي ﺑﺮﺷﻲ اﻋﻤﺎﻟﻲ ﺑﺎ اﻓﺰودن وزﻧﻪ ﻫﺎ ﺑﺎ ﮔﺎم ﻣﺴﺎوي ﺗﺎ ﻟﺤﻈﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﻧﻤﻮﻧـﻪ اﻓـﺰاﻳﺶ داده‬ ﻣﻲ ﺷﻮد. ﺷﻜﺴﺖ در اﻣﺘﺪاد ‏ﺻﻔﺤﻪ ﺟﺪاﻳﻲ دو ﻧﻴﻤﻪ ﻓﻮﻗﺎﻧﻲ و ﺗﺤﺘﺎﻧﻲ ﺟﻌﺒﻊ ﺑﺮﺷﻲ رخ ﻣﻲ دﻫﺪ (ﺷﻜﻞ 8-5). ﺑﻌـﺪ از اﻋﻤـﺎل ﻫـﺮ‬ ‫اﻓﺰاﻳﺶ ﺑﺎر، ﺗﻮﺳﻂ ﻳﻚ ﮔﻴﺞ ﻋﻘﺮﺑﻪ اي، ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻜﺎن ‏ﻧﻴﻤﻪ ﻓﻮﻗﺎﻧﻲ ﺟﻌﺒﻪ ﺑﺮﺷﻲ اﻧﺪازه ﮔﻴﺮي ﻣﻲ ﺷﻮد. ﺗﻐﻴﻴـﺮ در ارﺗﻔـﺎع ﻧﻤﻮﻧـﻪ (ﺑـﻪ‬ ‫ﻋﺒﺎرت دﻳﮕﺮ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺣﺠﻢ ﻧﻤﻮﻧﻪ) ﺑﺎ ﻗﺮاﺋﺖ ﻳﻚ ﮔﻴﺞ ﻛﻪ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻜﺎن ﻗﺎﺋﻢ ﻧﻴﻤﻪ ‏ﻓﻮﻗﺎﻧﻲ را اﻧﺪازه ﻣﻲ ﮔﻴﺮد، ﺑﻪ دﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ.‬‏

ﺷﻜﻞ 8-5 ﺷﻜﺴﺖ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﭘﺲ از ﭘﺎﻳﺎن آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ‬‏

‏‫در آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺎ ﻛﻨﺘﺮل ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﻜﻞ، ﺗﻮﺳﻂ ﻳﻚ ﻣﻮﺗﻮر اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ، ﻳﻚ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻜﺎن ﺑﺮﺷﻲ ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖ ﺛﺎﺑﺖ ﺑﺮ ﻧﻴﻤﻪ ﻓﻮﻗﺎﻧﻲ اﻋﻤﺎل‬ ﻣﻲ ﺷﻮد. ﻣﻘﺪار ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻜﺎن ‏ﺑﺮﺷﻲ ﺑﺎ ﻗﺮاﺋﺖ ﻳﻚ ﮔﻴﺞ ﻋﻘﺮﺑﻪ اي ﻛﻪ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻜﺎﻧﻬﺎي اﻓﻘﻲ را اﻧﺪازه ﮔﻴﺮي ﻣﻲ ﻛﻨﺪ، ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻲ ﮔﺮدد.‬ ﻧﻴﺮوي ﺑﺮﺷﻲ ﻣﻘﺎوم ﻧﻈﻴﺮ ﻫﺮ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻜﺎن ﺑﺮﺷﻲ ‏ﺗﻮﺳﻂ ﻳﻚ ﺣﻠﻘﻪ اﻧﺪازه ﮔﻴﺮ اﻓﻘﻲ ﻗﺎﺑﻞ اﻧـﺪازه ﮔﻴـﺮي اﺳـﺖ. ﻣﺸـﺎﺑﻪ آزﻣـﺎﻳﺶ ﺑـﺎ‬ ﻛﻨﺘﺮل ﺗﻨﺶ، ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺣﺠﻢ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺗﻮﺳﻂ ﻳﻚ ﮔﻴﺞ ﻗﺎﺋﻢ اﻧﺪازه ﮔﻴﺮي ﻣﻲ ﺷﻮد. در ‏ﺷﻜﻞ 8-6، ﺗﺼﻮﻳﺮي از دﺳﺘﮕﺎه ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﺑـﺎ‬ ‫ﻛﻨﺘﺮل ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﻜﻞ ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ.‬‏

‏‫ﺷﻜﻞ 8-6 دﺳﺘﮕﺎه آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﺑﺎ ﻛﻨﺘﺮل ﻛﺮﻧﺶ‬‏

‏‫ﺳﻮدﻣﻨﺪي آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺎ ﻛﻨﺘﺮل ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﻜﻞ در اﻳﻦ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﻪ وﺳﻴﻠﻪ آن ﺑﺮاي ﻣﺎﺳﻪ ﻫﺎي ﻣﺘﺮاﻛﻢ ﻫﻢ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷـﻲ ﺣـﺪاﻛﺜﺮ (در‬ ﻟﺤﻈﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ) و ﻫﻢ ‏ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ ﻛﻤﺘﺮي ﻛﻪ ﺑﻌﺪ از ﻧﻘﻄﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﺑﻪ وﺟﻮد ﻣﻲ آﻳﺪ و ﺑﻪ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ ﻧﻬـﺎﻳﻲ ﻣﻮﺳـﻮم‬ اﺳﺖ، ﻗﺎﺑﻞ ﻣﺸﺎﻫﺪه و اﻧﺪازه ﮔﻴﺮي اﺳﺖ (ﺷﻜﻞ 8-‏‏7– اﻟﻒ). در آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺎ ﻛﻨﺘـﺮل ﺗـﻨﺶ، ﺗﻨﻬـﺎ ﻣﻘﺎوﻣـﺖ ﺑﺮﺷـﻲ ﺣـﺪاﻛﺜﺮ ﻗﺎﺑـﻞ‬ ﻣﺸﺎﻫﺪه و ﺗﻌﻴﻴﻦ اﺳﺖ. اﻟﺒﺘﻪ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻋﺪم ﭘﻴﻮﺳﺘﮕﻲ و ﭘﻠﻪ اي ﺑﻮدن اﻓﺰاﻳﺶ ‏ﺑﺎرﮔﺬاري، ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷـﻲ ﺣـﺪاﻛﺜﺮ ﻧﻴـﺰ ﺑـﺎ‬ ﻣﻘﺪاري ﺗﻘﺮﻳﺐ ﻫﻤﺮاه اﺳﺖ. ﺑﺎ اﻳﻦ وﺟﻮد، آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺎ ﻛﻨﺘﺮل ﺗﻨﺶ ﻣﺪل واﻗﻊ ﺑﻴﻨﺎﻧﻪ ﺗﺮي از وﺿﻌﻴﺖ ‏ﺻﺤﺮاﻳﻲ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ آزﻣﺎﻳﺶ ﺑـﺎ‬ ‫ﻛﻨﺘﺮل ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﻜﻞ ﺑﻪ دﺳﺖ ﻣﻲ دﻫﺪ.‬‏

‏‫ﺷﻜﻞ 8-7 ﻧﻤﻮدار ﺗﻨﺶ ﺑﺮﺷﻲ و ﺗﻐﻴﻴﺮات ارﺗﻔﺎع ﻧﻤﻮﻧﻪ در ﻣﻘﺎﺑﻞ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻜﺎن ﺑﺮﺷﻲ ﺑﺮاي ﻣﺎﺳﻪ ﺧﺸﻚ ﺷﻞ و ﻣﺘﺮاﻛﻢ در آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ‬‏

‏‫ﺑﺮاي ﻳﻚ آزﻣﺎﻳﺶ ﻣﻌﻠﻮم ، ﺗﻨﺶ ﻗﺎﺋﻢ را ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻧﻤﻮد:‬‏

‏‫و ﺗﻨﺶ ﺑﺮﺷﻲ ﻣﻘﺎوم ﻧﻈﻴﺮ ﻧﻴﺰ از راﺑﻄﻪ زﻳﺮ ﻗﺎﺑﻞ ﺗﻌﻴﻴﻦ اﺳﺖ :‬‏

‏‫ﺷﻜﻞ 8-7 ﻳﻚ ﻧﻤﻮدار ﺗﻴﭗ از ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺗﻨﺶ ﺑﺮﺷﻲ و ﺗﻐﻴﻴﺮ ارﺗﻔﺎع ﻧﻤﻮﻧﻪ در ﻣﻘﺎﺑﻞ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻜﺎن ﺑﺮﺷﻲ ﺑﺮاي ﻣﺎﺳﻪ ﺧﺸﻚ ﻣﺘﺮاﻛﻢ و‬ ﺷﻞ اﺳﺖ. اﻳﻦ ﻧﻤﻮدارﻫﺎ ‏از ﻳﻚ آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺎ ﻛﻨﺘﺮل ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﻜﻞ ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪه اﻧﺪ. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺗﻨﺶ ﺑﺮﺷﻲ ﻣﻘﺎوم در ﻣﻘﺎﺑـﻞ‬ ‫ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻜﺎن ﺑﺮﺷﻲ، ﻧﺘﺎﻳﺞ زﻳﺮ ﻗﺎﺑﻞ ﺣﺼﻮل اﺳﺖ:‬‏

‏‫1. در ﻣﺎﺳﻪ ﺷﻞ، ﺗﻨﺶ ﺑﺮﺷﻲ ﻣﻘﺎوم ﺑﺎ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻜﺎن ﺑﺮﺷﻲ اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ ﺗﺎ ﺗﻨﺶ ﺑﺮﺷﻲ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ‪ ‏τf‬‎‏ ﺣﺎﺻﻞ ﺷﻮد. ﺑﻌﺪ از آن،‬ ‫ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ ﺑﺮاي ‏اﻓﺰاﻳﺶ ﺑﻴﺸﺘﺮ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻜﺎن ﺑﺮﺷﻲ، ﺗﻘﺮﻳﺒﺎً ﺛﺎﺑﺖ ﻣﻲ ﻣﺎﻧﺪ.‬‏
‏‫2. در ﻣﺎﺳﻪ ﻣﺘﺮاﻛﻢ، ﺗﻨﺶ ﺑﺮﺷﻲ ﻣﻘﺎوم ﺑﺎ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻜﺎن ﺑﺮﺷﻲ اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ ﺗﺎ ﺗﻨﺶ ﺑﺮﺷﻲ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ‪ ‏τ f‬‎ﺣﺎﺻـﻞ ﺷـﻮد. اﻳـﻦ‬ ﻣﻘﺪار ‏τf، ‏‎‬‎ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ ‏ﺣﺪاﻛﺜﺮ ﻧﺎﻣﻴﺪه ﻣﻲ ﺷﻮد. ﺑﻌﺪ از ﺗﻨﺶ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ، ﺗﻨﺶ ﺑﺮﺷﻲ ﻣﻘﺎوم ﺑﻪ ﺗﺪرﻳﺞ ﺑـﺎ اﻓـﺰاﻳﺶ ﺗﻐﻴﻴـﺮ‬ ‫ﻣﻜﺎن ﺑﺮﺷﻲ، ﻛﺎﻫﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ ﺗﺎ ﺑﺎﻻﺧﺮه ﺑﻪ ﻳﻚ ﻣﻘﺪار ﺛﺎﺑﺘﻲ ‏ﺑﺮﺳﺪ ﻛﻪ ﺑﻪ آن ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ ﻧﻬﺎﻳﻲ ﻣﻲ ﮔﻮﻳﻨﺪ.‬‏

‏‫آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﺑﺮ روي ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ از ﻳﻚ ﻧﻮع ﺧﺎك ﺑﺎ ﺗﻨﺸﻬﺎي ﻗﺎﺋﻢ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺗﻜﺮار ﻣﻲ ﺷﻮد. ﺗﻨﺸﻬﺎي ﻗﺎﺋﻢ و‬ ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﻧﻈﻴﺮ ‪ ‏τf‏ ‏‎‬‎ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪه، ‏ﺑﺮ روي ﻧﻤﻮداري در ﻣﻘﺎﺑﻞ ﻳﻜﺪﻳﮕﺮ رﺳﻢ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ ﺗﺎ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ ﺑـﻪ دﺳـﺖ آﻳـﺪ.‬‏

‏‫ﺷﻜﻞ 8-8 ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪة ﭼﻨﻴﻦ ﻧﻤﻮداري ﺑﺮاي 6 آزﻣﺎﻳﺶ ﻳﺎ 6 ﺗﻨﺶ ﻗﺎﺋﻢ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﺮ روي ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎي ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪه از ﻳـﻚ ﺧـﺎك‬ ‫ﻣﺎﺳﻪ اي ﺧﺸﻚ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ‏راﺑﻄﻪ ﺧﻂ ﻣﺘﻮﺳﻂ ﻣﺎر ﺑﺮ ﻧﻘﺎط ﺗﺠﺮﺑﻲ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻧﻮﺷﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد:‬‏

τf = σ tan φ‎

‏‫(ﺗﻮﺟﻪ ﺷﻮد ﻛﻪ ﺑﺮاي ﻣﺎﺳﻪ 0 = ‪ ‏c‬‎و ′ ‪ ‏σ = σ‬‎اﺳﺖ) ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ زاوﻳﻪ اﺻﻄﻜﺎك داﺧﻠﻲ ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ:‬‏

‏‫ﺷﻜﻞ 8-8 ﺗﻌﻴﻴﻦ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ ﺑﺮاي ﻣﺎﺳﺔ ﺧﺸﻚ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺘﺎﻳﺞ آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ‬‏