پیوندهـــــــا

صفحه اصلی سایت

آموزش مهندسی عمران

دریافت فایل مربوط به آزمایشگاه

گزارش سوم عملیات مکانیک خاک                                                             اکیپ: یکشنبه 5-5/3

نام دانشجو:فرید عباسی

استاد: آقای مهندس عباسی

بحث:

وقتی کانیهای رسی در خاکهای ریز دانه وجود داشته باشد خاک میتواند با وجود مقداری رطوبت بدون خرد شدن به صورت خمیری در اید.این حالت چسبندگی ناشی از آب جذب شده در پیرامون ذرات رس است. در ابتدای دهه 1990 یک دانشمند سوئدی به نام آتربرگ روسی را برای توصیف حساسیت خاکهای ریز دانه در ارتباط با تغییر درصد رطوبت آنها ابداع کرد. در درصد رطوبت بسیار کم خاک شبیه به یک جسم سفت(جامد) رفتار میکند.وقتی درصد رطوبت بسیار زیاد است خاک و آب شبیه یک مایع به حرکت در می ایند.بنابراین بر اساس یک اصل قراردادی بسته به درصد رطوبت طبیعت و رفتار خاک میتواند به چهار حالت مهم تقسیم شود که عبارتنداز :سفت(جامد) و نیمه سفت(نیمه جامد) و خمیر(پلاستیک) و مایع(روان)  میباشد درصد رطوبتی که در آن درصد رطوبت حالت سفت به نیمه سفت تبدیل میشود را حد انقباض مینامند.در صد رطوبتی که در آن نقطه خاک از حالت نیمه سفت به حالت خمیر  در می اید را حد خمیری می گویند و به درصد رطوبتی که از حالت خمیری به حالت مایع یا روان تبدیل میشود حد مایع یا روانی اطلاق میشود.

در بخشهای گذشته برای توضیح فیزیکی حالتهای یک لایه درشت دانه از روابطی مانند  و  و ... استفاده کردیم که میتوانستیم خاکهای بزرگ دانه را دسته بندی کنیم.ولی این معیارها برای خاکهای ریز دانه کافی نیست. برای رسها و سیلتها دسته بندی معمول حاصل از ویزگیهای مهندسی مربوط به تغییر شرایط رطوبتی میباشد. به طور مرسوم این خصوصیات با میزان سفتی[1]  توضیح داده میشود. حال روش تجربی آتربرگ[2] بیشتر برای خاکهای چسبنده کاربرد دارد.

وقتی که خاکی چسبنده با مقدار زیادی آب مخلوط میشود به یک حالت روانی یا مایع گونه در می اید و مانند یک سیال غلیظ مانند  جریان می یابد.زمانی که این سیال غلیظ به تدریج خشک شود و رطوبت خود را از دست دهد به یک حالت خمیری یا پلاستیک میرسد.

با کاهش بیشتر رطوبت خاک به یک حالت نیمه جامد و بعد به حالت کاملا جامد میرسد.

وسایل آزمایش

1-   دستگاه حد روانی کاساگرانده

2-   شیار کش

3-   کاردک

4-   گرمکن

5-   ترازو با دقت 01/0 گرم

6-   دستمال برای پاک کردن کاسه دستگاه

7-   شیشه که به عنوان میز کار میباشد

روش انجام کار

ابتدا مقداری خاک را از الک شماره 40 (قطر آن 425/0) عبور داده و از آن به مقدار 300 تا 500 گرم جدا کرده و به مدت 16 ساعت در مجاورت آب قرار داده تا کاملا رطوبت جذب کند. برای این ما این کار را انجام میدهیم که تمام قسمتهای خاک رطوبت کافی جذب کند تا حدودی که بدست می آوریم صحیح باشد.

بعد از این خاک مرطوب را روی شیشه ریخته و با کاردک عمل خمیر گیری را انجام میدهیم تا کاملا همگن شود. و داخل کاسه دستگاه کاساگرانده را پر کرده (به مقدار  ) و بعد با شیار زن یک شیار روی خاک مرطوب ایجاد کرده و دستگاه را به برق میزنیم. در هر بار کاسه دستگاه به مقدار یک سانتیمتر بالا رفته و در برگشت ضربه ای به خاک وارد میکند و هر ضربه معادل 1 تنش برشی به خاک وارد میکند.

باید سعی کنیم که تعداد ضربات ما بین 20 تا 30 ضربه باشد تا بتوان با 4 تا 5 نقطه منحنی روانی[3] را رسم کرد. اگر رطوبت کم باشد باید آب به خاک اضافه کرده و مخلوط میکنیم و اگر رطوبت زیاد باشد باید آن را در oven قرار میدهیم و از اضافه کردن خاک به آن خودداری میکنیم.بعد از هر بار باید مقداری خاک نمونه ای را برداشته و درصد رطوبت آن را بدست آوریم. سپس میتوان نموداری برای ا ین نقاط برازش دهیم و رطوبت n=25 را از آن پیدا کرد.

برای بدست آوردن حد خمیری نیز چنین عمل میکنیم که ابتدا خاک مرطوب را با دست و روی شیشه به صورت فتیله های در آورده تا ضخامت این فتیله ها به 3 میلیمتر باشد و نباید در حین این عمل این فتیله ترک بخورد پس تا زمانی این کار را ادامه میدهیم تا فتیلیه ای به ضخامت 3 میلیمتر در بیاید.سپس میتوان درصد رطوبت این فتیله را بدست آورد و به راحتی حد خمیری این خاک بدست می اید.

برای بدست آوردن حد انقباض نیز چنین عمل میکنیم که ابتدا رطوبت خاک مرطوب را بالا برده و آن را در یک قوطی ای که با روغن اندود شده است ریخته و بعد به مدت 24 ساعت در همین حالت قرار داده تا کاملا آب جذب این خاک شود وبعد از 24 ساعت مجموعه را وزن کرده و در ovenقرار داده تا به مدت 24 ساعت بماند و بعد از وقت مقرر آنرا بیرون آورده و وزن و حجم آنرا بدست می آوریم. برای بدست آوردن حجم آن از دستگاه مخصوصی که در آزمایشگاه موجود میباشد استفاده میکنیم.

محاسبات:

  درصد رطوبت برای قوطی شماره 12

   درصد رطوبت برای قوطی شماره22

   درصد رطوبت برای قوطی شماره14

   درصد رطوبت برای قوطی شماره23

در صد رطوبت برای حد انقباض از رابطه زیر بدست می اید:

که در آن  درصد رطوبت حد انقباض میباشد. و  به ترتیب حجم خاک مرطوب برای بدست آوردن حد انقباض و حجم خاک خشک بعد از بیرون آوردن از گرمکن میباشد.  نیز در واقع درصد رطوبت خاک مرطوب قبل از قرار دادن در oven میباشد. پس با استفاده فرمول بالا درصد رطوبت حد انقباض عبارتند از:

با استفاده از محاسبه درصد رطوبت فتیله حد انقباض نیز محاسبه میشود:

نمودار Flow curve

نمودار مربوط به حد انقباض

با توجه نمودار flow curve  میتوان درصد رطوبت حد روانی را به دست اورد كه در این صورت این مقدار برابر 83/27 درصد خواهد بود.

منابع :

-  مکانیک خاک  تالیف: براجام داس    ترجمه:حسین صالح زاده  دانشگاه علم و صنعت

-  Geotecnical Engineering تالیف Cernica جلد اول

-  آزمایشگاه مکانیک خاک تالیف: دکتر بازیار  دانشگاه علم و صنعت

-  مطالب ارئه شده در کلاس تئوری دکتر حسن رحیمی

-  مطالب ارائه شده در کلاس عملی مهندس عباسی