برنامه های درس مکانیک خاک و پی
برنامه های درس مکانیک خاک و پی شامل موارد زیر است:
در آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻧﻴﺎﻓﺘﻪ زﻫﻜﺸﻲ ﻧﺸﺪه، در ﺣﻴﻦ اﻋﻤﺎل ﻓﺸﺎر ﻣﺤﻔﻈﻪ اي σ3 ، اﺟﺎزه زﻫﻜﺸﻲ ﺑﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ داده ﻧﻤـﻲ ﺷـﻮد. ﺳـﭙﺲ ﺑﺪون اﻳﻨﻜﻪ اﺟﺎزه زﻫﻜﺸﻲ داده ﺷﻮد، ﺗﻨﺶ اﻧﺤﺮاﻓﻲ Δσ d اﻋﻤﺎل ﺷﺪه و ﻣﻘﺪار آن اﻓﺰاﻳﺶ داده ﻣﻲ ﺷﻮد ﺗﺎ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﻪ ﺷـﻮد. از آﻧﺠﺎﻳﻲ ﻛﻪ در ﻫﻴﭻ ﻳﻚ از ﻣﺮاﺣﻞ آزﻣﺎﻳﺶ اﺟﺎزه زﻫﻜﺸﻲ داده ﻧﻤﻲ ﺷﻮد، آزﻣﺎﻳﺶ ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﻪ ﺳﺮﻋﺖ اﻧﺠـﺎم ﺷـﻮد. ﺑـﺎ اﻋﻤـﺎل ﻓﺸﺎر ﻣﺤﻔﻈﻪ اي ﻣﺤﺪود ﻛﻨﻨﺪه σ3 ، ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي در ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧﺎك ﺑﻪ اﻧﺪازه u cاﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ. ﺑـﺎ اﻋﻤـﺎل ﺗـﻨﺶ اﻧﺤﺮاﻓـﻲ Δu d ، اﻓﺰاﻳﺶ دﻳﮕﺮي ﺑﻪ اﻧﺪازه Δu d در ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي ﺑﻪ وﺟﻮد ﻣﻲ آﻳﺪ. ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي ﻛﻞ uدر ﻧﻤﻮﻧﻪ در ﻫـﺮ ﻣﺮﺣﻠﻪ از اﻋﻤﺎل ﺗﻨﺶ اﻧﺤﺮاﻓﻲ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻧﻮﺷﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد:
u = u c + Δu d
ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از رواﺑﻂ ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ:
Δu d = AΔσdو u c = Bσ3
ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ:
u = Bσ 3 + AΔσ d = Bσ 3 + A (σ1 – σ3)
اﻳﻦ آزﻣﺎﻳﺶ ﻣﻌﻤﻮﻻً روي ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎي رﺳﻲ اﻧﺠﺎم ﻣﻲ ﺷﻮد و ﻳﻚ ﻣﻔﻬﻮم ﻋﻤﻴﻖ ﻣﻘﺎوﻣﺘﻲ ﺑﺮاي ﺧﺎﻛﻬﺎي ﭼﺴﺒﻨﺪه اﺷﺒﺎع دارد. در اﻳﻦ آزﻣﺎﻳﺶ، ﺑﺮاي ﻓﺸﺎرﻫﺎي ﻣﺤﺪود ﻛﻨﻨﺪه ﻣﺤﻔﻈﻪ اي ﻣﺨﺘﻠﻒ، ﺗﻨﺶ ﻣﺤﻮري اﻧﺤﺮاﻓﻲ در ﻟﺤﻈـﻪ ﮔﺴـﻴﺨﺘﮕﻲ (Δσ d)f ﻋﻤـﻼً ﻳﻜﺴﺎن ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. اﻳﻦ ﻣﻮﺿﻮع در ﺷﻜﻞ 8-26 ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ. ﭘﻮش ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﺑﺮاي دواﻳﺮ ﻣﻮر ﺗﻨﺶ ﻛﻞ ﺑـﻪ ﺻـﻮرت ﻳـﻚ ﺧﻂ اﻓﻘﻲ در ﻣﻲ آﻳﺪ و ﺑﻪ ﻫﻤﻴﻦ ﻋﻠﺖ ﺑﻪ آن ﺷﺮاﻳﻂ 0 = φ ﻣﻲ ﮔﻮﻳﻨﺪ. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ، راﺑﻄﻪ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷـﻲ ﺑـﻪ ﺻـﻮرت زﻳﺮ ﻧﻮﺷﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد:
τ f = cu
در راﺑﻄﻪ ﻓﻮق ، c uﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ زﻫﻜﺸﻲ ﻧﺸﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ﻣﺴﺎوي ﺷﻌﺎع داﻳﺮه ﻣﻮر ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ.
ﻋﻠﺖ ﺑﻪ دﺳﺖ آوردن ﺗﻨﺶ ﻣﺤﻮري اﺿﺎﻓﻲ ﻳﻜﺴﺎن ﺑﺮاي ﻓﺸﺎرﻫﺎي ﻣﺤﻔﻈﻪ اي ﻣﺨﺘﻠﻒ را ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺗﺸﺮﻳﺢ ﻛﺮد.
اﮔﺮ ﻧﻤﻮﻧﻪ رﺳﻲ اﺷﺒﺎع ﺷﻤﺎره 1 ﺗﺤﺖ ﻓﺸﺎر ﻣﺤﻔﻈﻪ اي σ3 ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ و ﺳﭙﺲ ﺑﺪون اﺟﺎزه زﻫﻜﺸﻲ ﺗﺎ ﻧﻘﻄﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﺗﺤﺖ ﻓﺸﺎر ﻣﺤﻮري ﻗﺮار ﮔﻴﺮد، ﺷﺮاﻳﻂ ﺗﻨﺶ ﻛﻞ در ﻟﺤﻈﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﺗﻮﺳﻂ داﻳﺮه ﻣﻮر P در ﺷﻜﻞ 8-27 ﻧﺸﺎن داده ﺷﻮد. ﻓﺸﺎر ﺣﻔﺮه اي اﻳﺠﺎد ﺷﺪه در ﻧﻤﻮﻧﻪ در ﻟﺤﻈﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﻣﺴﺎوي (Δu d (fﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ﺑﻨـﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺗﻨﺸـﻬﺎي ﻣـﻮﺛﺮ اﺻـﻠﻲ ﺣﺪاﻛﺜﺮ و ﺣﺪاﻗﻞ در ﻟﺤﻈﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﺑﺮاﺑﺮﻧﺪ ﺑﺎ:
σ'1 = [σ3 + (Δσd)f ] − (Δud)f = σ1 − (Δud)f
σ'1 = σ3 − (Δud)f
ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺗﻨﺸﻬﺎي ﻣﻮﺛﺮ ﻓﻮق، داﻳﺮه ﻣﻮر Q در ﺷﻜﻞ 8-27 رﺳﻢ ﻣﻲ ﺷﻮد. ﺗﻮﺟﻪ ﺷﻮد ﻛﻪ ﻗﻄﺮﻫﺎي دواﻳﺮ P و Q ﻳﻜﺴﺎن اﺳﺖ.
ﺣﺎل ﻧﻤﻮﻧﻪ دﻳﮕﺮي از ﻫﻤﺎن ﺧﺎك رس (ﻧﻤﻮﻧﻪ 2) ﻛﻪ ﺗﺤﺖ ﻓﺸﺎر ﻣﺤﻔﻈﻪ اي 3 σ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﻳﺎﻓﺘﻪ، در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد. اﮔﺮ ﻓﺸﺎر ﻣﺤﻔﻈﻪ اي ﺑﺪون اﺟﺎزه زﻫﻜﺸﻲ ﺑﻪ اﻧﺪازه Δσ3 اﻓﺰاﻳﺶ ﻳﺎﺑﺪ، ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔـﺮه اي ﺑـﻪ اﻧـﺪازه Δu c اﻓـﺰاﻳﺶ ﻣـﻲ ﻳﺎﺑـﺪ. ﺑـﺮاي ﺧﺎﻛﻬﺎي اﺷﺒﺎع ﺗﺤﺖ ﺗﻨﺸﻬﺎي اﻳﺰوﺗﺮوﭘﻴﻚ (ﻫﻤﺴﺎﻧﮕﺮد)، اﻓﺰاﻳﺶ ﻓﺸﺎر ﺣﻔﺮه اي ﻣﺴﺎوي اﻓﺰاﻳﺶ ﺗـﻨﺶ ﻛـﻞ ﻣـﻲ ﺑﺎﺷـﺪ. ﺑﻨـﺎﺑﺮاﻳﻦ Δu c = Δσ3 اﺳﺖ. در اﻳﻦ ﻟﺤﻈﻪ ﻓﺸﺎر ﻣﺤﻔﻈﻪ اي ﻣﺤﺪود ﻛﻨﻨﺪه ﻣﻮﺛﺮ ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ:
σ3 + Δσ3 − Δu c = σ3 + Δσ3 − Δσ3 = σ3
ﻣﻘﺪار ﻓﻮق ﻣﺴﺎوي ﻓﺸﺎر ﻣﺤﺪود ﻛﻨﻨﺪه ﻣﻮﺛﺮ ﻧﻤﻮﻧﻪ 1 ﻗﺒﻞ از اﻋﻤﺎل ﺗﻨﺶ اﻧﺤﺮاﻓﻲ اﺳﺖ. ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ اﮔﺮ ﺑﺪون اﺟﺎزه زﻫﻜﺸـﻲ، ﻧﻤﻮﻧﻪ 2 ﺗﺤﺖ ﻓﺸﺎري ﻣﺤﻮري ﻗﺮار ﮔﻴﺮد ﺗﺎ ﮔﺴﻴﺨﺘﻪ ﺷﻮد، در ﻫﻤﺎن ﺗﻨﺶ اﻧﺤﺮاﻓﻲ f( (Δσdﮔﺴﻴﺨﺘﻪ ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ ﻛﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺷﻤﺎره (1) ﮔﺴﻴﺨﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. داﻳﺮه ﻣﻮر ﺗﻨﺶ ﻛﻞ در ﻟﺤﻈﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ، Rﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ (ﺷﻜﻞ 8-27 ).
در اﻳﻦ ﺣﺎﻟﺖ، اﻓﺰاﻳﺶ ﻓﺸﺎر ﺣﻔﺮه اي ﺑﻪ ﻋﻠﺖ اﻋﻤﺎل (Δσd)f ﻣﺴﺎوي (Δud)f ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ.
در ﻟﺤﻈﻪ ﮔﺴﻴﺨﺘﮕﻲ ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ اﺻﻠﻲ ﺣﺪاﻗﻞ ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ:
[[σ3 + Δσ3 ] − [Δu c + (Δu d)f ] = σ3 − Δσ3 − (Δσd)f = σ'3
و ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ اﺻﻠﻲ ﺣﺪاﻛﺜﺮ ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ:
[σ 3 + Δσ 3 + (Δσd)f ] − [Δu c + (Δud)f ] = [σ 3 + (Δσd)f ] − (Δud)
= σ1 − (Δud)f = σ'1
ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ داﻳﺮه ﻣﻮر ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ ﻧﻈﻴﺮ، ﻫﻤﺎن Q ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد. ﺗﻮﺟﻪ ﺷﻮد ﻛﻪ ﻗﻄﺮﻫﺎي دواﻳﺮ Q ، P و R ﻳﻜﻲ ﻫﺴﺘﻨﺪ.
ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﻫﺮ ﻣﻘﺪار ﺗﻨﺶ اﺿﺎﻓﻲ ﻣﺤﻔﻈﻪ اي 3 Δσ ﺑﺮاي آزﻣﺎﻳﺶ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺷﻤﺎره 2 اﻧﺘﺨﺎب ﺷـﻮد، ﺗـﻨﺶ اﻧﺤﺮاﻓـﻲ ﮔﺴـﻴﺨﺘﮕﻲ (Δσd)f ﻳﻜﺴﺎﻧﻲ ﺑﻪ دﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ..