برنامه های درس مکانیک خاک و پی
برنامه های درس مکانیک خاک و پی شامل موارد زیر است:
مکانیک خاک و پی
محاسبه پارامترهای مقاومتی خاک
تنش درجا خاک
بررسی شرایط خاک در بارگذاری خطی
بررسی شرایط خاک در حالت کرنش مسطح
محاسبه تبدیلات تانسور تنش
رسم دایره موهر
فشار جانبی دیوار حائلﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ در ﺗﻮده ﺧﺎك، فشار ﺗﺮاوش، ﺟﻮﺷﺶ
در این مطلب
ﻣﻘﺪﻣﻪ
ﺷﻜﻞ 5-1 ﺳﺘﻮﻧﻲ از ﻳﻚ ﺧﺎك اﺷﺒﺎع را ﺑﺪون ﻫﺮﮔﻮﻧﻪ ﻧﺸﺖ (در ﻫﺮ اﻣﺘﺪاد) ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ. ﺗﻨﺶ ﻛﻞ در ﺗﺮاز ﻧﻘﻄﻪ A را ﻣﻲﺗﻮان ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از وزن ﻣﺨﺼﻮص اﺷﺒﺎع ﺧﺎك و وزن ﻣﺨﺼﻮص آب ﻣﻮﺟﻮد در ﺑﺎﻻي ﻧﻘﻄﻪ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ ﺑﺪﺳﺖ آورد. دارﻳﻢ:
σ = ﺗﻨﺶ ﻛﻞ در ﺗﺮاز ﻧﻘﻄﻪ A
H = ارﺗﻔﺎع ﺳﻔﺮه آب از ﺳﻄﺢ ﻓﻮﻗﺎﻧﻲ ﺧﺎك
γ w = وزن ﻣﺨﺼﻮص آب
H A = ارﺗﻔﺎع ﺳﻔﺮه آب ﺗﺎ ﻧﻘﻄﻪ A
γ sat = وزن ﻣﺨﺼﻮص اﺷﺒﺎع ﺧﺎك
ﺷﻜﻞ 5-1 ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ در ﻳﻚ ﺳﺘﻮن ﺧﺎك ﺑﺪون ﻧﺸﺖ
ﺗﻨﺶ ﻛﻞ σ در راﺑﻄﻪ 5-1 را ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﻪ دو ﻗﺴﻤﺖ زﻳﺮ ﺗﻘﺴﻴﻢ ﻧﻤﻮد:
1. ﻗﺴﻤﺘﻲ ﻛﻪ ﺗﻮﺳﻂ آب ﻣﻮﺟﻮد در ﻓﻀﺎي ﺑﻴﻦ داﻧﻪ ﻫﺎ ﺣﻤﻞ ﻣﻲ ﺷﻮد. اﻳﻦ ﻗﺴﻤﺖ داراي ﺷﺪت ﻣﺴﺎوي در ﺗﻤﺎم اﻣﺘﺪاد ﻫﺎﺳﺖ.
2. ﺑﺎﻗﻴﻤﺎﻧﺪه ﺗﻨﺶ ﻛﻞ ﺗﻮﺳﻂ ﻗﺴﻤﺖ ﺟﺎﻣﺪ ﺧﺎك در ﻧﻘﺎط ﺗﻤﺎس داﻧﻪ ﻫﺎ ﺣﻤﻞ ﻣﻲ ﺷﻮد. ﻣﺠﻤﻮع ﻣﻮﻟﻔﻪ ﻫﺎي ﻗﺎﺋﻢ ﻧﻴﺮوﻫﺎي ﺑﻮﺟﻮد آﻣﺪه در ﻧﻘﺎط ﺗﻤﺎس ذرات ﺟﺎﻣﺪ در واﺣﺪ ﺳﻄﺢ ﺗﻮده ﺧﺎك، ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ ﻧﺎﻣﻴﺪه ﻣﻲ ﺷﻮد. ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ را ﻣﻲ ﺗﻮان از ﺣﺎﺻﻠﻀﺮب وزن ﻣﺨﺼﻮص ﻏﻮﻃﻪ ور ﺧﺎك در ارﺗﻔﺎع ﺳﺘﻮن ﺧﺎك ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛﺮد.
ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ راﺑﻄﻪ قبل را ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻧﻮﺷﺖ:
σ = σ′ + u
ﻛﻪ در راﺑﻄﻪ ﻓﻮق u = H⋅γw ﻓﺸﺎر ﻣﻨﻔﺬي و σ′ = (H A − H) ⋅ γ w ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ اﺳﺖ.
ﺑﺎ ﻗﺮار دادن این رابطه در رابطه اول ﺑﻪ دﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ:
ﻛﻪ در آن ، γ′ = γ sat − γ wوزن ﻣﺨﺼﻮص ﻏﻮﻃﻪ ور
ﺧﺎك اﺳﺖ. ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻣﻲ ﺷﻮد ﻛﻪ ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ در ﻧﻘﻄﻪ دﻟﺨﻮاﻫﻲ ﻣﺜﻞ A ﻣﺴﺘﻘﻞ از ارﺗﻔﺎع H آب در ﺑﺎﻻي ﺳﻄﺢ ﺧﺎك اﺳﺖ.
ﺷﻜﻞ 5-2-اﻟﻒ، ﻳﻚ ﻻﻳﻪ ﺧﺎك اﺷﺒﺎع را در داﺧﻞ ﻳﻚ ﻣﺨﺰن ﺑﺪون ﻫﺮﮔﻮﻧﻪ ﻧﺸﺖ ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ. در اﺷﻜﺎل 5-2-ب،پ و ت، ﻧﻤﻮدارﻫﺎي ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺗﻨﺶ ﻛﻞ، ﻓﺸﺎر ﺣﻔﺮه اي و ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ در ارﺗﻔﺎع ﺧﺎك ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ.
ﺷﻜﻞ 5-2 (اﻟﻒ) ﻳﻚ ﻻﻳﻪ ﺧﺎك درون ﻣﺨﺰن ﺑﺪون ﻫﺮﮔﻮﻧﻪ ﻧﺸﺖ، (ب) ﻧﻤﻮدار ﺗﻐﻴﺮات ﺗﻨﺶ ﻛﻞ، (پ) ﻧﻤﻮدار ﺗﻐﻴﻴﺮات ﻓﺸﺎر ﺣﻔﺮه اي و (ت) ﻧﻤﻮدار ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ
ﻣﻔﻬﻮم ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ اول ﺑﺎر ﺗﻮﺳﻂ ﺗﺮزاﻗﻲ ﻣﻌﺮﻓﻲ ﺷﺪ. اﺳﻜﻤﭙﺘﻮن ﻛﺎر ﺗﺮزاﻗﻲ را اداﻣﻪ داد و راﺑﻄﻪ اي ﺑﺮاي ارﺗﺒﺎط ﺗﻨﺶ ﻛﻞ و ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ ﭘﻴﺸﻨﻬﺎد ﻧﻤﻮد.
ﺑﻪ ﻃﻮر ﺧﻼﺻﻪ، ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ ﺗﻘﺮﻳﺒﺎً ﻧﻴﺮو ﺑﺮ واﺣﺪ ﺳﻄﺢ ﺣﻤﻞ ﺷﺪه ﺗﻮﺳﻂ اﺳﻜﻠﺖ ﺧﺎك ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. در ﻳﻚ ﺗﻮده ﺧﺎك، ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺣﺠﻢ و ﻣﻘﺎوﻣﺖ را ﻛﻨﺘﺮل ﻣﻲ ﻛﻨﺪ. ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ ﺑﺰرﮔﺘﺮ، ﺑﺎﻋﺚ ﺗﺮاﻛﻢ و ﺗﺒﺪﻳﻞ ﺧﺎك ﺑﻪ ﻳﻚ ﺗﻮده ﻣﺘﺮاﻛﻢ ﺗﺮ و ﻛﻢ ﺣﺠﻢ ﺗﺮ ﻣﻲ ﺷﻮد.
ﻧﻜﺘﻪ :
در ﻻﻳﻪ ﻫﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي آن ﻫﺎ ﺧﻴﻠﻲ ﻛﻢ اﺳﺖ (ﻧﻈﻴﺮ ﻻﻳﻪ رس)، ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺳﻄﺢ آب ﭘﺲ از ﻣﺪﺗﻲ ﻃﻮﻻﻧﻲ ﺑﺮ ﻻﻳﻪ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ اﺛﺮ ﻣﻲ ﮔﺬارد و ﻓﺸﺎر آﻧﺮا ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻲ دﻫﺪ و ﺑﻼﻓﺎﺻﻠﻪ ﭘﺲ از ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺳﻄﺢ آب اﺛﺮي ﺑﺮ ﻻﻳﻪ ﻧﻔﻮذﻧﺎﭘﺬﻳﺮ ﻧﺪارد.
ﻣﻮﺋﻴﻨﮕﻲ در ﺧﺎك
ﻓﻀﺎي ﺣﻔﺮات ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ ﻣﻮﺟﻮد در ﺧﺎك ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﻪ ﺻﻮرت دﺳﺘﻪ اي از ﻟﻮﻟﻪ ﻫﺎي ﻣﻮﺋﻴﻨﮕﻲ ﺑﺎ ﺳﻄﺢ ﻣﻘﻄﻊ ﻣﺘﻐﻴﻴﺮ ﻋﻤﻞ ﻛﻨﺪ. ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﻧﻴﺮوي ﻛﺸﺶ ﺳﻄﺤﻲ، آب زﻳﺮزﻣﻴﻨﻲ در ﻟﻮﻟﻪ ﻫﺎي ﻣﻮﺋﻴﻨﮕﻲ ﻣﺬﻛﻮر ﺻﻌﻮد ﻛﺮده و ﺗﺮاز واﻗﻌﻲ آن از ﺗﺮاز آزاد ﺳﻄﺢ آب زﻳﺮزﻣﻴﻨﻲ ﺑﺎﻻﺗﺮ ﺧﻮاﻫﺪ اﻳﺴﺘﺎد.
ﺷﻜﻞ 5-3 (اﻟﻒ) ﺻﻌﻮد آب در ﻳﻚ ﻟﻮﻟﻪ ﻣﻮﺋﻴﻨﻪ (ب) ﺗﻐﻴﻴﺮات ﻓﺸﺎر در ارﺗﻔﺎع ﻟﻮﻟﻪ ﻣﻮﺋﻴﻨﻪ (ﻓﺸﺎر اﺗﻤﺴﻔﺮ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻣﺒﻨﺎ اﻧﺘﺨﺎب ﺷﺪه اﺳﺖ)
ﺷﻜﻞ 5-3 ﻣﻔﻬﻮم ﭘﺎﻳﻪ اي ارﺗﻔﺎع ﺻﻌﻮد آب در ﻳﻚ ﻟﻮﻟﻪ ﻣﻮﺋﻴﻦ را ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ. ارﺗﻔﺎع ﺻﻌﻮد آب را ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺑﺪﺳﺖ آورد:
ﻛﻪ در آن:
T = ﻛﺸﺶ ﺳﻄﺤﻲ ،
=α زاوﻳﻪ ﺗﻤﺎس ،
d = ﻗﻄﺮ ﻟﻮﻟﻪ ﻣﻮﺋﻴﻨﻪ ،
γw = وزن ﻣﺨﺼﻮص آب
ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از راﺑﻄﻪ قبل ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻣﻲ ﺷﻮد ﻛﻪ ﺑﺎ ، T، α و γ ﺛﺎﺑﺖ، ارﺗﻔﺎع ﺻﻌﻮد ﻧﺴﺒﺖ ﻋﻜﺲ ﺑﺎ ﻗﻄﺮ ﻟﻮﻟﻪ ﻣﻮﺋﻴﻨﻪ دارد. ﻳﻌﻨﻲ:
ﻓﺸﺎر در ﻫﺮ ﻧﻘﻄﻪ در ﻟﻮﻟﻪ ﻣﻮﺋﻴﻨﻪ در ﺑﺎﻻي ﺳﻄﺢ آزاد آب، ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻓﺸﺎر اﺗﻤﺴﻔﺮ ﻣﻨﻔﻲ اﺳﺖ و ﻣﻘﺪار آن ﻃﺒﻖ راﺑﻄﻪ h×γw ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ ﻛﻪ در آن h ارﺗﻔﺎع ﺻﻌﻮد آزاد آب اﺳﺖ.
اﮔﺮ ﭼﻪ ﻣﻔﻬﻮم ﺻﻌﻮد ﻣﻮﺋﻴﻨﮕﻲ ﺑﺮاي ﻳﻚ ﻟﻮﻟﻪ ﻣﻮﺋﻴﻨﻪ ﻗﺎﺑﻞ ﻛﺎرﺑﺮد ﺑﺮاي ﺧﺎك ﻧﻴﺴﺖ ﻫﺴﺖ، ﻟﻴﻜﻦ ﺑﺎﻳﺪ ﺗﻮﺟﻪ داﺷﺖ ﻛﻪ ﺣﻔﺮات ﺑﻪ ﻫﻢ ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ ﺧﺎك داراي ﻣﻘﻄﻊ ﻣﺘﻐﻴﻴﺮ ﻫﺴﺘﻨﺪ. ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻏﻴﺮ ﻳﻜﻨﻮاﺧﺖ ﺑﻮدن ﺻﻌﻮد ﻣﻮﺋﻴﻨﮕﻲ را ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﺎ ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺳﺘﻮﻧﻲ از ﺧﺎك ﻣﺎﺳﻪ دار ﺧﺸﻚ ﻛﻪ در ﺗﻤﺎس ﺑﺎ آب ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻧﻤﻮد (ﺷﻜﻞ 5-4-اﻟﻒ). ﺑﻌﺪ از ﮔﺬﺷﺖ زﻣﺎن ﻛﺎﻓﻲ، ﺗﻐﻴﻴﺮات درﺟﻪ اﺷﺒﺎع ﺳﺘﻮن ﺧﺎك در ارﺗﻔﺎع ﻣﻄﺎﺑﻖ ﺑﺎ ﺷﻜﻞ 5-4-ب ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ. درﺟﻪ اﺷﺒﺎع ﺗﺎ ارﺗﻔﺎﻋﻲ ﻣﻌﺎدل h2 ﻣﺴﺎوي 100 درﺻﺪ اﺳﺖ و آب ﺣﺘﻲ در ﺣﻔﺮات درﺷﺖ ﻧﻴﺰ ﺻﻌﻮد ﻛﺮده اﺳﺖ. در ﺑﺎﻻي ارﺗﻔﺎع 2 ، hآب ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﻓﻘﻂ در ﺣﻔﺮات رﻳﺰ ﺻﻌﻮد ﻧﻤﺎﻳﺪ و در ﻧﺘﻴﺠﻪ درﺟﻪ اﺷﺒﺎع ﻛﻤﺘﺮ از 100 درﺻﺪ اﺳﺖ. ﺣﺪاﻛﺜﺮ ارﺗﻔﺎع ﺻﻌﻮد آب، ﺑﺴﺘﮕﻲ ﺑﻪ اﻧﺪازه رﻳﺰﺗﺮﻳﻦ ﺣﻔﺮات ﻣﻮﺟﻮد دارد.
ﺷﻜﻞ 5-4 اﺛﺮ ﻣﻮﺋﻴﻨﮕﻲ در ﺧﺎك ﻣﺎﺳﻪ دار (اﻟﻒ) ﺳﺘﻮن ﺧﺎك در ﺗﻤﺎس ﺑﺎ آب، (ب) ﺗﻐﻴﻴﺮات درﺟﻪ اﺷﺒﺎع در ﺳﺘﻮن ﺧﺎك
ﻫﺎزن (1930) راﺑﻄﻪ اي ﺑﺮاي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺗﻘﺮﻳﺒﻲ ارﺗﻔﺎع ﺻﻌﻮد ﺑﻪ ﺷﻜﻞ زﻳﺮ اراﺋﻪ ﻛﺮد:
ﻛﻪ در آن:
C= ﺛﺎﺑﺘﻲ ﻛﻪ ﺑﻴﻦ 01 ﺗﺎ 05 ﻣﻴﻠﻴﻤﺘﺮ ﻣﺮﺑﻊ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ
D10 = اﻧﺪازه ﻣﻮﺛﺮ (ﻣﻴﻠﻴﻤﺘﺮ)
e = ﻧﺴﺒﺖ ﺗﺨﻠﺨﻞ
راﺑﻄﻪ ارائه شده داراي ﻣﻔﻬﻮﻣﻲ ﻣﺸﺎﺑﻪ راﺑﻄﻪ قبلی اﺳﺖ. ﺑﺎ ﻛﺎﻫﺶ D10، اﻧﺪازه ﺣﻔﺮات ﺧﺎك ﻛﺎﻫﺶ ﺧﻮاﻫﺪ ﻳﺎﻓﺖ ﻛﻪ ﻧﺘﻴﺠﻪ آن اﻓﺰاﻳﺶ ﺻﻌﻮد ﻣﻮﺋﻴﻨﮕﻲ اﺳﺖ. در ﺟﺪول 5-1، ﺣﺪود ارﺗﻔﺎع ﺻﻌﻮد ﻣﻮﺋﻴﻨﮕﻲ ﺑﺮاي اﻧﻮاع ﺧﺎك ﻫﺎ اراﺋﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ.
ﺟﺪول 5-1 ﺣﺪود ارﺗﻔﺎع ﺻﻌﻮد ﻣﻮﺋﻴﻨﮕﻲ ﺑﺮاي ﺑﻌﻀﻲ از ﺧﺎك ﻫﺎ
ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ در ﻧﺎﺣﻴﻪ ﺻﻌﻮد ﻣﻮﺋﻴﻨﮕﻲ
راﺑﻄﻪ ﻋﻤﻮﻣﻲ ﺑﻴﻦ ﺗﻨﺶ ﻛﻞ، ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ و ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي ﻃﺒﻖ راﺑﻄﻪ زﻳﺮ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ:
σ = σ′ + u
ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي u در ﻻﻳﻪ اي از آب ﻛﻪ ﺑﻪ وﺳﻴﻠﻪ ﺻﻌﻮد ﻣﻮﺋﻴﻨﮕﻲ ﻛﺎﻣﻼً اﺷﺒﺎع ﺷﺪه اﺳﺖ ﻣﺴﺎوي γ w ⋅ h- ﺑﺎ ﻓﺮض ﻓﺸﺎر اﺗﻤﺴﻔﺮ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻣﺒﻨﺎ، h ارﺗﻔﺎع ﻧﻘﻄﻪ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ از ﺳﻄﺢ آب زﻳﺮزﻣﻴﻨﻲ اﺳﺖ. در ﺻﻮرﺗﻲ ﻛﻪ ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﻣﻮﺋﻴﻨﮕﻲ،اﺷﺒﺎع ﻧﺎﻗﺺ وﺟﻮد داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ، ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي را ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻧﻮﺷﺖ:
ﻛﻪ در آن S درﺟﻪ اﺷﺒﺎع ﺑﺮ ﺣﺴﺐ درﺻﺪ اﺳﺖ.
ﻓﺸﺎر ﺗﺮاوش
اﮔﺮ آب ﻣﻮﺟﻮد در ﻳﻚ ﺗﻮده ﺧﺎك، ﺣﺮﻛﺖ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ (ﻧﺸﺖ)، ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ در ﻧﻘﺎط ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺧﻮاﻫﺪ ﻛﺮد. ﺑﺮ ﺣﺴﺐ اﻣﺘﺪاد ﺣﺮﻛﺖ آب اﻳﻦ ﺗﻨﺶ ﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ ﻛﻢ ﻳﺎ زﻳﺎد ﺷﻮد. ﻣﻘﺪاري ﻛﻪ ﺑﻪ اﻳﻦ ﺗﻨﺶ اﻓﺰوده ﻳﺎ از آن ﻛﺎﺳﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد را ﻓﺸﺎر ﻧﻔﻮذ ﻳﺎ ﻓﺸﺎر ﺗﺮاوش ﻣﻲ ﮔﻮﻳﻨﺪ و از راﺑﻄﻪ زﻳﺮ ﺑﻪ دﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ:
P = i⋅z⋅γw
ﻛﻪ در آن:
P = ﻓﺸﺎر ﻧﻔﻮذ ﻳﺎ ﻓﺸﺎر ﺗﺮاوش
i = ﺷﻴﺐ ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ در ﺗﻮده ﺧﺎك
z = ﻋﻤﻖ ﻧﻘﻄﻪ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ از ﺳﻄﺢ ﺧﺎك
γ w = وزن ﻣﺨﺼﻮص آب
ﺣﺎل اﮔﺮ ﺣﺮﻛﺖ آب در ﺗﻮده ﺧﺎك ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﺑﺎﻻ ﺑﺎﺷﺪ، از ﻣﻘﺪار ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ ﻛﺎﺳﺘﻪ ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ، ﺑﻪ ﻋﺒﺎرت دﻳﮕﺮ ﻋﻼﻣﺖ ﻓﺸﺎر ﺗﺮاوش ﻣﻨﻔﻲ ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ. وﻟﻲ اﮔﺮ ﺣﺮﻛﺖ آب ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﭘﺎﻳﻴﻦ ﺑﺎﺷﺪ، ﺑﻪ ﻣﻘﺪار ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ اﻓﺰوده ﻣﻲ ﺷﻮد و ﻋﻼﻣﺖ ﻓﺸﺎر ﺗﺮاوش ﻣﺜﺒﺖ ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد.
ﻧﻜﺘﻪ :
ﻫﻤﺎﻧﻄﻮر ﻛﻪ اﺷﺎره ﺷﺪ، iﺷﻴﺐ ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ در ﺗﻮده ﺧﺎك اﺳﺖ ﻛﻪ ﻣﻲ ﺗﻮان آن را ﺑﻪ ﻳﻜﻲ از دو روش زﻳﺮ ﺑﻪ دﺳﺖ آورد:
(اﻟﻒ) ﺑﺎ در اﺧﺘﻴﺎر داﺷﺘﻦ ﻣﻘﺪار Q، A و K ﻛﻪ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ دﺑﻲ ﮔﺬرﻧﺪه از ﺗﻮده ﺧﺎك، ﺳﻄﺢ ﻣﻘﻄﻊ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧﺎك و ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك ﻣﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ و ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از راﺑﻄﻪ . Q = KiA.
(ب) ﺑﺎ داﻧﺴﺘﻦ اﺧﺘﻼف ﺑﺎر آﺑﻲ ﺑﻴﻦ دو ﻧﻘﻄﻪ از ﻣﺴﻴﺮ ﺣﺮﻛﺖ آب در ﺗﻮده ﺧﺎك و ﻓﺎﺻﻠﻪ ﺑﻴﻦ دو ﻧﻘﻄﻪ و ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از راﺑﻄﻪ i = Δh / L.
ﺟﻮﺷﺶ
ﻫﻤﺎﻧﻄﻮر ﻛﻪ اﺷﺎره ﺷﺪ ﺣﺮﻛﺖ رو ﺑﻪ ﺑﺎﻻي آب در ﻳﻚ ﺗﻮده ﺧﺎك ﺑﺎﻋﺚ ﻛﺎﻫﺶ ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ ﺑﻪ اﻧﺪازه P = i ⋅ z ⋅ γw ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ. اﮔﺮ دﺑﻲ ﮔﺬرﻧﺪه از ﻣﻘﻄﻊ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧﺎك را اﻓﺰاﻳﺶ دﻫﻴﻢ، ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﺛﺎﺑﺖ ﺑﻮدن ﺳﻄﺢ ﻣﻘﻄﻊ ﻧﻤﻮﻧﻪ و ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك، ﮔﺮادﻳﺎن ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ و اﻳﻦ اﻓﺰاﻳﺶ ﺑﺎﻋﺚ ﺑﻴﺸﺘﺮ ﺷﺪن ﻣﻘﺪار ﻓﺸﺎر ﻧﻔﻮذ ﻣﻲ ﮔﺮدد. در ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻣﻘﺪاري از ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ ﻛﺴﺮ ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ. ﺣﺎل اﮔﺮ دﺑﻲ را آﻧﻘﺪر اﻓﺰاﻳﺶ دﻫﻴﻢ ﻛﻪ ﺑﺎﻋﺚ ﮔﺮدد ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ ﺻﻔﺮ ﺷﻮد در آﻧﺼﻮرت وﺿﻌﻴﺖ ﭘﺎﻳﺪار ﺧﺎك از ﺑﻴﻦ ﻣﻲ رود و ﭘﺪﻳﺪه ﺟﻮﺷﺶ (رواﻧﮕﺮاﻳﻲ – ﺳﻴﻼن – زﻳﺮﺷﻮﻳﻲ) رخ ﺧﻮاﻫﺪ داد و ﺧﻮاﻫﻴﻢ داﺷﺖ:
ﮔﺮادﻳﺎن ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از راﺑﻄﻪ ﻓﻮق را ﮔﺮادﻳﺎن ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ ﺑﺤﺮاﻧﻲ ﻣﻲ ﮔﻮﻳﻨﺪ و ﺑﺎ i cr ﻧﻤﺎﻳﺶ ﻣﻲ دﻫﻨﺪ. ﭘﺲ ﺧﻮاﻫﻴﻢ داﺷﺖ:
ﺗﻮﺟﻪ: i cr بین 0.9 تا 1.1 ﺑﺎ ﻣﺘﻮﺳﻄﻲ در ﺣﺪود 1 ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ.
ﺿﺮﻳﺐ اﻃﻤﻴﻨﺎن در ﺑﺮاﺑﺮ ﺟﻮﺷﺶ
ﺑﺮاي اﻳﺠﺎد اﻳﻤﻨﻲ در ﺑﺮاﺑﺮ ﺟﻮﺷﺶ، ﻓﺸﺎر ﻧﻔﻮذ را در ﺿﺮﻳﺒﻲ ﻣﻮﺳﻮم ﺑﻪ ﺿﺮﻳﺐ اﻃﻤﻴﻨﺎن ﺿﺮﻳﺐ ﻣﻲ ﻛﻨﻨﺪ. ﺿﺮﻳﺐ اﻃﻤﻴﻨﺎن (اﻳﻤﻨﻲ) در ﺑﺮاﺑﺮ ﺟﻮﺷﺶ را ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻫﺎي زﻳﺮ ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﺪﺳﺖ آورد:
0 = ′ σ ﺷﺮط ﺟﻮﺷﺶ
ﻛﻪ در اﻳﻦ راﺑﻄﻪ:
′γ = وزن ﻣﺨﺼﻮص ﻏﻮﻃﻪ ور ﺧﺎك
i = ﺷﻴﺐ ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ
γw = وزن ﻣﺨﺼﻮص ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ
ﺷﺮط ﺟﻮﺷﺶ 0 = ′σ در ﻧﺘﻴﺠﻪ:
ﻛﻪ در آن:
σA = ﺗﻨﺶ ﻛﻞ وارد ﺑﺮ ﻧﻘﻄﻪ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ در ﺗﻮده ﺧﺎك
uA = ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي در ﻧﻘﻄﻪ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ ﺑﺎ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ اﺛﺮ ﺗﺮاوش
ﻣﻨﺎﺑﻊ و ﻣﺮاﺟﻊ
جزوه درس مکانیک خاک و پی جناب آقای عبدالمتین ستایس www.ams.ir
اﺻﻮل ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ژﺋﻮﺗﻜﻨﻴﻚ، ﺟﻠﺪ اول: ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﺧﺎك.، ﺗﺮﺟﻤﻪ ﺷﺎﭘﻮر ﻃﺎﺣﻮﻧﻲ.، ﭼﺎپ ﻫﻔﺘﻢ 1380، وﻳﺮاﻳﺶ دوم.
ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ ﺳﻮاﻻت ﻃﺒﻘﻪ ﺑﻨﺪي ﺷﺪه آزﻣﻮن ﻛﺎرﺷﻨﺎﺳﻲ ارﺷﺪ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﺧﺎك.، ﺗﺎﻟﻴﻒ: ﺳﺎﺳﺎن اﻣﻴﺮ اﻓﺸﺎري.، ﭼﺎپ ﺳﻮم 1382.
نوشتن دیدگاه