‏‫آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ زﻫﻜﺸﻲ ﺷﺪه ﺑﺮ روي رس و ﻣﺎﺳﻪ اﺷﺒﺎع‬‏

‏‫ﺟﻌﺒﻪ ﺑﺮﺷﻲ ﻛﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧﺎك در داﺧﻞ آن ﻗﺮار دارد، در داﺧﻞ ﻣﺤﻔﻈﻪ اي ﺟﺎي ﻣﻲ ﮔﻴﺮد ﻛﻪ ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﺮاي اﺷﺒﺎع ﻧﻤﻮدن ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺎ‬ آب ﭘﺮ ﺷﻮد. ﻳﻚ آزﻣﺎﻳﺶ ‏زﻫﻜﺸﻲ ﺷﺪه ﺑﻪ آزﻣﺎﻳﺸﻲ ﮔﻮﻳﻨﺪ ﻛﻪ در آن ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺎرﮔﺬاري روي ﻧﻤﻮﻧﻪ آﻧﻘﺪر ﭘـﺎﻳﻴﻦ اﺳـﺖ ﻛـﻪ اﺟـﺎزه‬ زﻫﻜﺸﻲ و زاﻳﻞ ﺷﺪن ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي اﺿﺎﻓﻲ ﺑﻪ ‏وﺟﻮد آﻣﺪه در ﻧﻤﻮﻧﻪ، داده ﻣﻲ ﺷﻮد. آب ﺣﻔﺮه اي ﻧﻤﻮﻧـﻪ از ﻃﺮﻳـﻖ دو ﺳـﻨﮓ‬ ‫ﻣﺘﺨﻠﺨﻞ واﻗﻊ در ﺑﺎﻻ و ﭘﺎﻳﻴﻦ آن زﻫﻜﺸﻲ ﻣﻲ ﺷﻮد.‬‏

‏‫از آﻧﺠﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذ ﭘﺬﻳﺮي ﻣﺎﺳﻪ ﺑﺎﻻﺳﺖ، ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي اﻳﺠﺎد ﺷﺪه ﺑﻪ وﺳﻴﻠﻪ ﺑﺎرﮔﺬاري (ﻗـﺎﺋﻢ و ﺑﺮﺷـﻲ) ﺳـﺮﻳﻌﺎً‬ زاﻳﻞ ﻣﻲ ﺷﻮد. ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺑﺮاي ‏ﺳﺮﻋﺘﻬﺎي ﺑﺎرﮔﺬاري ﻣﻌﻤﻮﻟﻲ، اﺳﺎﺳﺎً ﺷﺮاﻳﻂ زﻫﻜﺸﻲ ﻛﺎﻣﻞ ﺑﺮﻗﺮار اﺳﺖ. ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ زاوﻳـﻪ اﺻـﻄﻜﺎك ‪‏φ‬‬‎‏ ‫ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪه از ﻳﻚ آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ زﻫﻜﺸﻲ ‏ﺷﺪه ﺑﺮ روي ﻳﻚ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻣﺎﺳﻪ اﺷﺒﺎع، ﺑﺎ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣـﺪه ﺑـﺮاي ﻫﻤـﺎن‬ ‫ﻧﻤﻮﻧﻪ در ﺣﺎﻟﺖ ﺧﺸﻚ ﻳﻜﺴﺎن اﺳﺖ.‬‏

‏‫در ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺑﺎ ﻣﺎﺳﻪ، ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذ ﭘﺬﻳﺮي رس ﺧﻴﻠﻲ ﻛﻮﭼﻚ اﺳﺖ. وﻗﺘﻲ ﻛﻪ ﻳﻚ ﺑﺎر ﻗﺎﺋﻢ ﺑﺮ روي ﻳﻚ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧﺎك رﺳﻲ وارد‬ ﻣﻲ ﺷﻮد، ﺑﺮاي ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻛﺎﻣﻞ ‏‏(ﻳﻌﻨﻲ زاﻳﻞ ﺷﺪن ﻛﺎﻣﻞ ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي) زﻣـﺎن ﻛـﺎﻓﻲ ﺑﺎﻳـﺪ در اﺧﺘﻴـﺎر ﺑﺎﺷـﺪ. ﺑـﻪ ﻫﻤـﻴﻦ ﻋﻠـﺖ‬ ﺑﺎرﮔﺬاري ﺑﺮﺷﻲ ﺑﺎﻳﺪ ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖ آﻫﺴﺘﻪ اي اﻋﻤﺎل ﮔﺮدد. ‏آزﻣﺎﻳﺶ ﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ 2 ﺗﺎ 5 روز ﻃﻮل ﺑﻜﺸﺪ. ﺷـﻜﻞ 8-9 ﻧﺘـﺎﻳﺞ آزﻣـﺎﻳﺶ‬ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ زﻫﻜﺸﻲ ﺷﺪه را ﺑﺮ روي ﻧﻤﻮﻧﻪ رس ﭘﻴﺶ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ ﻧﺸﺎن ﻣـﻲ دﻫـﺪ. ‏ﺷـﻜﻞ 8-10 ﻧﻴـﺰ ﻧﺸـﺎن دﻫﻨـﺪه ﻧﻤـﻮدار‬ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ ‪ ‏τf‬‎در ﻣﻘﺎﺑﻞ ′‪ ‏σ‬‎‏ ﺣﺎﺻﻞ از ﻳﻚ ﺗﻌﺪاد آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ زﻫﻜﺸﻲ ﺷﺪه ﺑﺮ روي رس ﻋـﺎدي ﺗﺤﻜـﻴﻢ ‏ﻳﺎﻓﺘـﻪ در‬ ﺣﺎﻟﺖ زﻫﻜﺸﻲ ﺑﺮ روي رس ﻋﺎدي ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ و ﭘﻴﺶ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ . ﺗﻮﺟﻪ ﺷﻮد ﻛﻪ ′ ‪ ‏σ = σ‬‎‏ و ﺑﺮاي رس ﻋﺎدي ﺗﺤﻜﻴﻢ‬ ‫ﻳﺎﻓﺘﻪ، در ﺣﺎﻟﺖ ‏زﻫﻜﺸﻲ ﺷﺪه 0 ≅ ‪ ‏c‬‎‏ اﺳﺖ.‬‏

ﺷﻜﻞ 8-9 ﻧﺘﺎﻳﺞ آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ زﻫﻜﺸﻲ ﺷﺪه ﺑﺮ‬ ‫روي رس ﭘﻴﺶ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ

‏‫ﺷﻜﻞ 8-10 ﭘﻮش ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﺧﺎك رس ﺣﺎﺻﻞ از آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ‫ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ زﻫﻜﺸﻲ ﺷﺪه‬ ‬‏

‏‫ﻧﻜﺎﺗﻲ در ﻣﻮرد آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ‬‏

‏‫آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ از ﻧﻘﻄﻪ ﻧﻈﺮ اﺟﺮاﻳﻲ ﻧﺴﺒﺘﺎً ﺳﺎده اﺳﺖ، ﻟﻴﻜﻦ داراي ﭼﻨﺪ ﻋﻴﺐ ذاﺗـﻲ ﻣـﻲ ﺑﺎﺷـﺪ و ﻗﺎﺑﻠﻴـﺖ اﻋﺘﻤـﺎد ﻧﺘـﺎﻳﺞ‬ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه، ﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ زﻳﺮ ‏ﺳﻮال رود. اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ ﻧﺎﺷﻲ از آن اﺳﺖ ﻛﻪ در آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ اﺟـﺎزه داده ﻧﻤـﻲ ﺷـﻮد ﻛـﻪ‬ ‫ﺧﺎك در اﻣﺘﺪاد ﺿﻌﻴﻒ ﺗﺮﻳﻦ ﺻﻔﺤﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﻪ ﺷﻮد و ‏ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ اﺟﺒﺎراً در ﺻﻔﺤﻪ ﺟﺪاﻳﻲ دو ﻧﻴﻤﻪ ﻓﻮﻗﺎﻧﻲ و ﺗﺤﺘﺎﻧﻲ ﺟﻌﺒـﻪ ﺑـﺮش‬ رخ ﻣﻲ دﻫﺪ. ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺗﻮزﻳﻊ ﺗﻨﺶ ﺑﺮﺷﻲ در روي ﺳﻄﺢ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﻳﻜﻨﻮاﺧﺖ ‏ﻧﻴﺴﺖ. ﻋﻠﻴﺮﻏﻢ اﻳﻦ ﻋﻴﻮب، آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ،‬ ‫ﺳﺎده ﺗﺮﻳﻦ و اﻗﺘﺼﺎدي ﺗﺮﻳﻦ آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮاي ﺧﺎﻛﻬﺎي ﻣﺎﺳﻪ اي ﺧﺸﻚ و اﺷﺒﺎع اﺳﺖ.‬‏

‏‫در ﻣﻮاردي از ﻣﺴﺎﺋﻞ ﻃﺮاﺣﻲ، ﺗﻌﻴﻴﻦ زاوﻳﻪ اﺻﻄﻜﺎك ﺑﻴﻦ ﺧﺎك و ﺳـﻄﺢ زﻳـﺮﻳﻦ ﺷـﺎﻟﻮده ﻻزم ﻣـﻲ ﮔـﺮدد (ﺷـﻜﻞ 8-11).‬ ﻣﺼﺎﻟﺢ ﺷﺎﻟﻮده اﻏﻠﺐ ﺑﺘﻦ اﺳﺖ، ‏ﻟﻴﻜﻦ در ﻣﻮاردي ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﻓﻮﻻد و ﻳﺎ ﭼﻮب ﻧﻴﺰ ﺑﺎﺷﺪ. ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷـﻲ در اﻣﺘـﺪاد ﻓﺼـﻞ ﻣﺸـﺘﺮك‬ ‫ﺷﺎﻟﻮده و ﺧﺎك ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﻃﺒﻖ راﺑﻄﻪ زﻳﺮ ﺗﻌﺮﻳﻒ ﺷﻮد:‬‏

τf = ca + σ ′ tan δ

ﻛﻪ در آن:‬‏
ca‏ = ‏‎‬‎ﭼﺴﺒﻨﺪﮔﻲ‬‏
δ‬‎‏ = زاوﻳﻪ اﺻﻄﻜﺎك ﺑﻴﻦ ﺧﺎك و ﻣﺼﺎﻟﺢ ﺷﺎﻟﻮده‬‏

‏‫ ﺷﻜﻞ 8-11 ﻓﺼﻞ ﻣﺸﺘﺮك ﺷﺎﻟﻮده و ﺧﺎك زﻳﺮ آن

ﺗﻮﺟﻪ ﺷﻮد ﻛﻪ راﺑﻄﻪ ﻓﻮق ﺷﺒﻴﻪ ﺑﻪ راﺑﻄﻪ 8-2 اﺳﺖ. ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﺑﺮﺷﻲ ﺑﻴﻦ ﺧﺎك و ﻣﺼﺎﻟﺢ ﺷﺎﻟﻮده ﺑﻪ راﺣﺘﻲ ﺗﻮﺳﻂ آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش‬ ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﻗﺎﺑﻞ ﺗﻌﻴﻴﻦ ‏اﺳﺖ. اﻳﻦ ﻛﺎر از ﻣﺰاﻳﺎي ﺑﺰرگ آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ اﺳﺖ. ﻣﻄﺎﺑﻖ ﺷﻜﻞ 8-12، در ﭼﻨﻴﻦ آزﻣﺎﻳﺸﻲ، ﻣﺼﺎﻟﺢ‬ ‫ﺷﺎﻟﻮده در ﻗﺎﻟﺐ ﺗﺤﺘﺎﻧﻲ و ﺧﺎك در ﻗﺎﻟﺐ ‏ﻓﻮﻗﺎﻧﻲ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ و آزﻣﺎﻳﺶ ﻃﺒﻖ روش ﻣﻌﻤﻮل اﻧﺠﺎم ﻣﻲ ﺷﻮد.‬‏

‏‫ﺷﻜﻞ 8-12 آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺮش ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﺑﺮاي ﺗﻌﻴﻴﻦ زاوﻳﻪ اﺻﻄﻜﺎك‬ ﻓﺼﻞ ﻣﺸﺘﺮك‬‏‏ ‫ ‬ ‫‏

ﺷﻜﻞ 8-13 ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪه ﻧﺘﺎﻳﺞ ﭼﻨﻴﻦ آزﻣﺎﻳﺸﻲ ﺑﺮ روي ﻣﺎﺳﻪ ﻛﻮارﺗﺰي و ﺑﺘﻦ، ﭼﻮب و ﻓﻮﻻد ﺑﻪ ﻋﻨـﻮان ﻣﺼـﺎﻟﺢ ﺷـﺎﻟﻮده ﺑـﺎ‬ ﺗﻨﺶ ﻗﺎﺋﻢ ‏σ ′ = 100 kN/m2 ‎‏ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ﺷﻜﻞ 8-14 ﻧﺘﺎﻳﺞ آزﻣﺎﻳﺶ ﻓﻮق را ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺗﺎﺑﻌﻲ از ′ ‏σ‏ ‪ (‏‎(c a = 0 ‎، ‏‎‬‎ﺑﺎ ﺗﺮاﻛﻢ ﻧﺴﺒﻲ 45‬ درﺻﺪ ﺑﺮاي ﻣﺎﺳﻪ، ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ. ﻣﻼﺣﻈﻪ ﻣﻲ ‏ﺷﻮد ﻛﻪ ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﺗﻨﺶ ﻗﺎﺋﻢ ′‪ ‏σ‏ ، ‏‎‬‎ﻣﻘﺎدﻳﺮ ‪ ‏δ‬‎‏ و ‏φ‏ ‏‎‬‎ﻛﺎﻫﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ. ﻋﻠﺖ اﻳﻦ اﻣـﺮ‬ ‫ﺑﺎ ﻣﺮاﺟﻌﻪ ﺑﻪ ﺷﻜﻞ 8-14 ﻗﺎﺑﻞ ﺗﻮﺟﻴﻪ اﺳﺖ. در ﺑﺨﺶ 8-2 و ﺷﻜﻞ 8-1، ‏ﺗﺬﻛﺮ داده ﺷﺪ ﻛﻪ ﭘﻮش ﺷﻜﺴـﺖ ﻣـﻮر در واﻗﻌﻴـﺖ ﺑـﻪ‬ ﺻﻮرت ﻣﻨﺤﻨﻲ اﺳﺖ و رواﺑﻂ ارائه شده ﺗﻘﺮﻳﺒﻲ ﻫﺴﺘﻨﺪ. اﮔﺮ ﻳـﻚ آزﻣـﺎﻳﺶ ﺑـﺮش ﻣﺴـﺘﻘﻴﻢ ﺑـﺎ ‏‎(1)‎‏′ ‪ ‏σ ′ ‎‎= σ‬‎‏ اﻧﺠـﺎم ﺷـﻮد،‬ ‫ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ ﺑﻪ ﺻﻮرت ‏τf(1)‎ ‬‏‪‏ ﺑﻪ دﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ. در ﻧﺘﻴﺠﻪ

اﻳﻦ ﻣﻘﺪار در ﺷﻜﻞ 8-15 ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺑﻪ روش ﻣﺸﺎﺑﻪ، اﮔﺮ آزﻣﺎﻳﺸﻲ ﺑﺎ (2 (′ ‪ ‏σ ′ = σ‬‎اﻧﺠﺎم ﺷﻮد، ﺧﻮاﻫﻴﻢ داﺷﺖ:‬‏

‏‫

ﺷﻜﻞ 8-13 ﺗﻐﻴﻴﺮات ‪ ‏tan φ‬‎‏ و ‪ ‏tan δ‬‎‏ ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ‪‏‎ 1/δ‬‎ﺑﺮاي ‏σ ′ = 100 kN/m2‬‎‏ (‏e‏ ﻧﺴﺒﺖ ﺗﺨﻠﺨﻞ ﻣﺎﺳﻪ اﺳﺖ)‬‏

‏

‫ﺷﻜﻞ 8-14 ﺗﻐﻴﻴﺮات ‪ ‏φ‬‎و ‪ ‏δ‬‎ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ′ ‪ ‏σ‬‎ﺑﺎ ﺗﺮاﻛﻢ ﻧﺴﺒﻲ 45 ‫درﺻﺪ ﺑﺮاي ﻣﺎﺳﻪ ﻛﻮارﺗﺰي‬‏

ﺷﻜﻞ 8-15 ﻃﺒﻴﻌﺖ ﻣﻨﺤﻨﻲ ﭘﻮش ﺷﻜﺴﺖ ﻣﻮر در ﻣﺎﺳﻪ‬‏

در ﺷﻜﻞ 8-15 ﻣﻲ ﺗﻮان ﻣﻼﺣﻈﻪ ﻧﻤﻮد ﻛﻪ ﺑﺮاي‪ ‏σ ′(2) > σ'(1)‎‏ ﻣﻘﺪار ‪‏‎ δ2 < δ1‬‎اﺳﺖ. ﺑﺎ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﺘﻴﺠﻪ‬ ‫ﮔﺮﻓﺖ ﻛﻪ ﻣﻘﺎدﻳﺮ ‪ ‏φ‬‎‏ اراﺋﻪ ﺷﺪه در ﺟﺪول 8-1، ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﻣﺘﻮﺳﻂ ﻫﺴﺘﻨﺪ.‬‏