پایان‏نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران گرایش ژئوتکنیک

عنوان:

مطالعه تجربی رفتار تنش- تغییرشکل ماسه لای‌دار غیراشباع با نگرش ویژه بر تأثیر جنس مصالح ریزدانه

 

استاد راهنما:

دکتر محمد ملکی

 

اساتید داور: دکتر اوحدی، دکتر قدیمی

ناظر: دکتر شوشتری

 

نگارش:

عرفان چالی

 

مکان: سالن آمفی‏تئاتر دانشکده مهندسی

زمان: یک‎شنبه 8 مهر 1397 ساعت 11 صبح

 

 

Thesis  submitted  for  Master  of  Science  in  Civil  Engineering  Geotechnical

 

Title

Experimental Study on Stress-Deformation Behaviour of Unsaturated Silty Sand Considering the Effect of Type of Fine

Supervisor:

Mohammad  Maleki  (Pb.  D)

 

Professors of the Referee: Dr. Ohadi, Dr. Qadimi

Observer: Dr. Shoshtari

 

By:

Erfan chali

 

Location: Amphitheater in Engineering

Time: Sunday, September 30, at 11 am

 

چکیده:

امروزه اکثر سازه‎ها بر روی خاک‎های غیراشباع ساخته می‎شود. ‎خاک‎های غیراشباع دارای سه فاز آب، دانه‎های جامد و هوا هستند؛ وجود هوا بسیاری از معادلات حالت اشباع را از اعتبار ساقط می‎کند. مقاومت برشی، رفتار تغییر حجمی، نفوذپذیری و دیگر پارامترها تحت تأثیر اندرکنش این فازها قرار دارند. از آن‎جایی‎که عمر مطالعات صورت گرفته در حالت غیراشباع کمتر از حالت اشباع است بنابراین هنوز بسیاری از زوایای رفتار این خاک‎ها بررسی نشده است. مطالعاتی که تاکنون بر روی این خاک‎ها انجام شده است نشان می‎دهد که رفتار خاک‎های غیراشباع وابسته به عواملی همچون مکش، تنش همه‎جانبه، مسیر بارگذاری و مسیر ترشدگی و خشک‎شدن است.

خاک‎های ماسه‎ای عموماً حاوی ریزدانه هستند که خصوصیات رفتاری آن‎ها را تحت تأثیر قرار می‎دهد. تعریف مفاهیمی همچون درصد ریزدانه آستانه و نسبت تخلخل بین‎دانه‎ای معادل در حالت اشباع موجب شده است یک همگن‎سازی در رفتار این خاک‎ها صورت گیرد.  بررسی عملکرد روابط ارائه شده برای محاسبه نسبت تخلخل بین‎دانه‎ای معادل در فضای غیراشباع و همچنین بررسی تأثیر جنس و درصد ریزدانه بر روی رفتار خاک‎های غیراشباع و اشباع از جمله اهدافی بود که در این پژوهش دنبال می‎شد. به این منظور در این پژوهش آزمایش‎هایی بر روی نمونه‎هایی با دو جنس لای متفاوت در درصد ریزدانه 10، 15 و 20 درصد و نسبت تخلخل بین‎دانه‎ای ثابت (85/0) در شرایط غیراشباع (CW) و اشباع (CU) انجام شد.

نتایج این پژوهش نشان داد که جنس مصالح ریزدانه بر روی رفتار خاک در حالت اشباع و غیراشباع تأثیرگذار است. در حالت غیراشباع پارامترهایی نظیر تنش انحرافی حداکثر و نهایی، کرنش حجمی و bφ وابسته به جنس و درصد ریزدانه هستند. در حالت اشباع نیز پارامترهایی مانند تنش انحرافی حداکثر و نهایی، فشار آب حفره‌‎ای و زاویه اصطکاک داخلی وابسته به جنس و درصد ریزدانه هستند. اما استفاده از نسبت تخلخل بین‎دانه‎ای ثابت در ساخت نمونه‎ها باعث  شد که شیب خطوط حالت بحرانی در فضای اشباع تقریباً با هم برابر شود. برخلاف حالت اشباع در فضای غیراشباع شیب خطوط حالت بحرانی وابسته به درصد ریزدانه گزارش شد. بنابراین لازم است بازنگری‎هایی بر روی روابط ارائه شده برای محاسبه نسبت تخلخل بین‎دانه‎ای انجام شود تا همگرایی بیشتری در شرایط اشباع و غیراشباع به‎دست آید.

 

واژه¬های کلیدی: خاک غیراشباع، مکش بافتی، ماسه لای‎دار، نسبت منافذ بین‌دانه‌ای معادل، حالت بحرانی

 

 

Abstract:

Today, most structures are constructed on unsaturated soils. There are three phases of unsaturated soil, water, air and solid grains; Due to the air, many of the saturation state equations cannot be used.  Shear strength, volume variation, permeability and other parameters are affected by the interaction of these phases.  The lifetime of unsaturated studies is less than that of saturated, so many aspects of the behavior of these soils have not yet been investigated. Studies on these soils show that the behavior of unsaturated soils depends on factors such as suction, confining pressure, loading route, and the path to drying and wetting.

Sandy soils generally contain fine particles that affect their behavioral characteristics. Definition of concepts such as percentage of threshold fine content and intergranular void ratio in saturated state has caused a homogenization in the behavior of these soils. Reviewing the performance of the proposed equations for calculation the equivalent intergranular void ratio in unsaturated space, and also, the study of the effect of type and percentage of fine content on the behavior of unsaturated and saturated soils is one of the objectives. For this purpose, in this research, experiments were carried out on specimens with different species in 10%, 15% and 20% fine content and constant intergranular void ratio (0.85) in unsaturated (CW) and saturated (CU) conditions.

The results of this study showed that the type of fine content affects soil behavior in saturated and unsaturated state.  In unsaturated state, parameters such as peak and ultimate deviator stresses, volumetric strain and φb Depend on type and percentage of fine content. Also in saturation conditions, parameters such as  peak and ultimate deviator of stress, pore water pressure and  internal friction angle Depend on type and percentage of fine content. However, the use of a constant intergranular void ratio in the production of samples led to an approximate equalization of the gradient of critical state lines in saturated space. Unlike the saturation state, in unsaturated space, the slope of the critical state lines was determined by the percentage of fine content. Therefore, it is necessary to review the relations provided to calculate the intergranular void ratio in order to achieve greater convergence in saturated and unsaturated conditions.

 

Key Words: unsaturated soils, matric suction, silty sand, equivalent intergranular void ratio, critical state

 

 

عرفان چالی

erfanchali11@gmail.com

 

سوابق تحصیلی

•           کارشناسی عمران، دانشگاه بوعلی سینا، ۱۳۹۰ تا ۱۳۹۴

•           کارشناسی ارشد ژئوتکنیک، دانشگاه بوعلی سینا، ۱۳۹۴ تاکنون

 

مقالات

تأثیر درصد و جنس مصالح ریزدانه بر روی رفتار خاک‎های غیراشباع، ســومین کنفرانــس بین¬المللی و هفتمیــن کنفرانــس ملیمصـــالح و ســـازه¬های نویــن در مهندســی عمــران، 17 - 18 شهریورماه 1397، دانشگاه بوعلی¬ سینا، همدان

 

مهارت‌ها

•           نرم افزار Civil 3d

•           نرم افزار Abaqus

•           نرم افزار ٍEtabs