مطالعه بر روی موضعی‌شدن کرنش در نمونه سه‌محوری با استفاده از پردازش تصویر - دانشکده فنی و مهندسی
مطالعه بر روی موضعی‌شدن کرنش در نمونه سه‌محوری با استفاده از پردازش تصویر
نوع: Type: پایان نامه
مقطع: Segment: کارشناسی ارشد
عنوان: Title: مطالعه بر روی موضعی‌شدن کرنش در نمونه سه‌محوری با استفاده از پردازش تصویر
ارائه دهنده: Provider: کیاوش کرمی
اساتید راهنما: Supervisors: دکتر محمد ملکی
اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر مرتضی حیدری‌مظفر
اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees:
زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 20 فروردین 1400
مکان ارائه: Place of presentation:
چکیده: Abstract: آزمایش سه‌محوری یکی از مهم‌ترین آزمایش‌های علم مکانیک خاک و سنگ است. داده‌های به‌دست آمده از آزمایش سه‌محوری، برای تعیین خواص مکانیکی از قبیل پارامترهای مقاومت برشی، چسبندگی ظاهری، زاویه اتساع و تغییر حجم مواد مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. اندازه‌گیری تغییر حجم و کرنش موضعی نمونه خاک در طی آزمایش سه‌محوری زمانی که تحلیل رفتار مکانیکی خاک مدنظر باشد ضروری است. در آزمایش سه‌محوری اشباع، تغییر حجم نمونه خاک مستقیما با اندازه‌گیری ورود و خروج آب حفره‌ای، توسط لوله مدرج شیشه‌ای پنل دستگاه و یا دستگاه کنترل حجم سنجیده می‌شود. این روش در خاک‌های غیر‌اشباع کاربرد نداشته زیرا علاوه‌بر آب میان حفره‌ای، فشار هوا نیز در داخل نمونه وجود دارد که ممکن است تغییر کند. در این پژوهش یک روش جدید برای اندازه‌گیری کرنش حجمی و کرنش موضعی بر مبنای پردازش تصویر و فتوگرامتری معرفی شده است. این روش شامل تصویر‌برداری از نمونه در حین آزمایش، سه‌بعدی‌سازی نمونه و تحلیل آن برای به‌دست آوردن پروفیل نمونه خاک استفاده می‌شود. هدف اصلی پژوهش حاضر، بررسی توزیع غیر‌یکنواخت کرنش درون نمونه سه‌محوری و همچنین محاسبه کرنش حجمی نمونه طی مراحل مختلف بارگذاری، از طریق پایش و تشخیص مختصات نقاط در نمونه است. در این پژوهش از ترکیب خاک ماسه 161 فیروزکوه با 40 درصد لای استفاده شده است. نمونه خاک با درصد تراکم‌های نسبی 90 و 30 درصد درون قالب دستگاه سه‌محوری ساخته شده و تحت تنش‌های همه‌جانبه 100، 200 و 300 کیلوپاسکال قرار می‌گیرد. سپس با استفاده از یک دوربین کالیبره شده در حین بارگذاری از نمونه خاک تصویر‌برداری انجام می‌شود. جهت به‌دست آوردن کرنش موضعی، بر روی نمونه خاک نقاط کدگذاری شده قرار داده شد و جابجایی آن‌ها طی مراحل مختلف بارگذاری مورد مطالعه قرار گرفت. پس از مدل کردن نمونه خاک با استفاده از نرم‌افزار‌های فتوگرامتری نظیر Photomodeler و Agisoft Metashape و به‌دست آوردن مختصات نقاط، کرنش موضعی هر یک از نقاط بر روی سطح نمونه به‌دست آمد. نتایج به‌دست آمده از این پژوهش نشان می‌دهد که روش ارائه شده می‌تواند کرنش حجمی و موضعی نمونه را با دقت بسیار زیاد، در سه بعد، اندازه‌گیری کند. دراین روش، با بهره‌گیری از اصول فتوگرامتری و پردازش تصاویر، مختصات نقاط با دقت زیاد به‌دست آمد که می‌توان از آن جهت به‌دست آوردن کرنش موضعی نمونه در جهات مختلف استفاده کرد. استفاده از روش پیشنهادی در این پژوهش عملا فرضیات غیر واقعی در پژوهش‌های پیشین را همانند یکسان بودن کرنش در دو سمت نمونه خاک (دو بعد) حذف کرده و همچنین نیازی به فراهم کردن شرایط پیچیده تصویر برداری نیست. نتایج حاصل از آزمایش‌های انجام شده بیانگر آن است که افزایش تنش همه‌جانبه موجب کاهش دامنه تغییرات کرنش حجمی درون نمونه می‌شود، به‌طوری که برای نمونه با تراکم نسبی 90 درصد، در تنش همه‌جانبه 100 کیلوپاسکال، بیشترین کرنش حجمی برابر 05/3% و در تنش همه‌جانبه 300 کیلوپاسکال،63/1% به‌دست آمده است. همچنین در نمونه خاک ساخته شده با تراکم نسبی 30 درصد، افزایش تنش همه‌جانبه همچنان باعث مقاومت خاک در برابر تغییر شکل شده و کاهش کرنش حجمی را به دنبال دارد. این در حالیست که کرنش حجمی در نمونه با تنش همه‌جانبه 100 کیلوپاسکال، 15/1% و در تنش همه‌جانبه 300 کیلوپاسکال 78/0% ثبت شده است. با بررسی مدل‌های سه‌بعدی به‌دست آمده از روش پیشنهادی، در آزمایش سه‌محوری، مشاهده شد که تغییرات تراکم نسبی نمونه خاک و تنش همه‌جانبه، در نحوه توزیع و جهات کرنش‌های موضعی در راستای عمود درون خاک تاثیری کمی داشته و این پارامتر‌ها بیشتر تاثیر‌پذیر از بافت خاک است. واژه‌های کلیدی: آزمایش سه‌محوری غیر‌اشباع، پردازش تصویر، کرنش موضعی، تغییر حجم غیر‌اشباع، فتوگرامتری، خاک‌ماسه‌ای.
فایل: ّFile: دانلود فایل