و مايکل، (1984); سودمير، (1984))65 .
افزايش ضريب فشار در حالت سکون (Ko ) را به صورت رابطه (2-6) مي‌توان بيان نمود:
(2-6)

در اين رابطه:
OCR : نسبت بيش تحکيمي
? ?: زاويه اصطکاک
نسبت بيش تحکيمي به دست آمده از تراکم ثانويه را مي‌توان از معادله (2-7) تخمين زد:

(2-7)

در اين رابطه:
OCR: نسبت بيش تحکيمي
??: زاويه اصطکاک
vc??: فشار پيش تحکيمي ناشي از تراکم ثانويه
vi??: فشار تحکيمي که در آن تراکم ثانويه اتفاق مي افتد
tp: زمان مورد نياز به منظور کامل شدن تحکيم اوليه
C?: ضريب تراکم ثانويه
Cc: شاخص تراکم
Cr: شاخص تراکم اوليه (recompression index)
اگر حالت بيش تحکيمي ناشي از تاثيرات خزش از آزمايش فشاري بارگذاري- باربرداري به دست آيد معادله را با جايگزيني در معادله (2-7) مي‌توان به صورت زير رابطه (2-8) بيان کرد:

(2-8)

2-8-6- ارتباط بين کرنش و زمان
بجروم (1967)، لئونارد و گيرالت (يک سري روابط غيرخطي بين کرنش قائم و لگاريتم زمان در آزمايش تحکيم يک بعدي به دست آوردند. شکل 2-14 برخي از ارتباط‌هاي غيرخطي بين کرنش قائم و لگاريتم زمان را براي رس باتيسکان66 در آزمايش تحکيم يک بعدي نشان مي دهد. ( لروئيل و همکاران.1985)
در شکل 2-13، منحني 1 ارتباط بين کرنش قائم- لگاريتم زمان را براي رس‌هاي بيش تحکيم نشان مي‌دهد که بعد از پايان تحکيم اوليه با گذشت زمان شيب نمودار افزايش مي‌يابد. منحني 3 براي نمونه‌هاي حالت عادي تحکيم يافته مي‌باشد که شيب نمودار با گذشت زمان کاهش مي‌يابد. زماني که نمونه در دستگاه تحکيم يک بعدي تحت فشار پيش تحکيمي قرار گيرد رفتاري مشابه با منحني 2 خواهد داشت. در ابتدا اين نمونه رفتار مشابه با نمونه هاي بيش تحکيم‌ يافته با شيب افزايشي، سپس همانند رس‌‌هاي عادي تحکيم يافته خواهد داشت. ناحيه انتقالي از حالت بيش تحکيمي به حالت عادي تحکيم يافته در شکل 2-14 به طور واضح مشخص نيست. از منحني به منظور درک ناحيه انتقالي مي‌توان استفاده کرد. شيب منحني در شکل a2-15 را مي توان با پارامتر m به صورت رابطه (2-10) بيان کرد: (ساينگ و مايکل، 1968)
(2-10)

شکل2-13: ارتباط غيرخطي مشاهده شده در منحني کرنش و لگاريتم زمان

شکل a2-14 ارتباط تحکيم اوليه ترزاقي، خزش براي خاک‌هاي عادي تحکيم يافته و خاک‌هاي بيش تحکيم با شيب‌هاي متفاوت را نشان مي‌دهد. در شکل b2-14 درمنحني 1 (خاک عادي تحکيم يافته) شيب کلي نمودار m=1 مي‌باشد. منحني 2 در آغاز مرحله شيب 5/0m= و سپس شيب m=1 را نشان مي دهد. منحني 2 با شيبي مشابه با حالت خاک بيش تحکيمي و پس از مدتي کرنش شيبي مشابه با حالت عادي تحکيم را نشان مي‌دهد. ناحيه انتقالي در شکلb2-14 نشان داده شده است.

شکل2-14: شکلa، نشان دهنده پارامتر m در منحني. شکل b منحني I،II و III درمنحني ?.z-logt

2-9- رفتار خزشي خاک در سطح ميکروسکوپيک
2-9-1- خاک‌هاي رسي
رفتار خزشي خاک‌ها معمولاً با بررسي تراکم ثانويه آن همراه است که ويژگي‌هاي ويسکوزيته مايع منفذي و ساختارميکروسکوپي خاک بر آن موثر مي‌باشد (مايکل و سوگا، 2005). در سطح ميکروسکوپيک ضريب تراکم ثانويه وابسته به فرايند‌هاي زماني از جمله آرايش ذرات، خروج مايع منفذي از فضاهاي خاک، نحوه آرايش مجدد ذرات در اثر جذب مايع منفذي در شرايط متفاوت مي باشد.
جسلين جانگ (1968)، مدلي را براي بيان رفتار خزشي پيشنهاد کرد که در آن، خاک را به صورت يک سري شبکه‌هايي متشکل از حفره‌هايي بيشمار با تراکم‌هاي متفاوت که به وسيله‌ي کانال‌هايي با مجراهايي متفاوت متصل به هم ايجاد شده است، در نظرگرفت و ساختار خاک را به وسيله‌ي يک سري المان‌هايي شامل فنر و ميراگر نشان داد. در اين مدل ويژگي‌هاي ويسکوزيته مايع منفذي و ساختار خاک نقش دارند.

2-9-2- خاک‌هاي ماسه‌اي
تغييرشکل‌هاي خاک‌هاي ماسه‌اي در سطح ميکروسکوپيک را مي‌توان به صورت تغييرشکل‌هاي تماسي، لغزش و سر خوردن دانه‌ها بر روي هم و شکست دانه‌ها بيان کرد. اين تغييرشکل‌ها در سطوح تنش متفاوتي مي‌توانند ايجاد شوند (مايکل و سوگا، 2005). در تنش‌هاي خيلي پايين تغييرشکل‌هاي تماسي، بين ذرات خاک ايجاد مي‌شود. تحت اين شرايط خاک به صورت الاستيک رفتار مي کند و تغييرشکل‌ها به صورت برگشت‌پذير هستند. در تنش‌هاي پايين معمولاً تغييرشکل‌ها به صورت لغزش و سرخوردن ذرات روي هم اتفاق مي‌افتد، در ‌حاليکه شکستن دانه‌ها در تنش‌هاي بالاتر رخ مي‌دهد. تحت اين دو شرايط خاک به صورت الاستوپلاستيک رفتار مي‌کند و اغلب به صورت برگشت ناپذير مي‌باشد.
مطابق با نظريه مسري (2009)، تغييرشکل‌ها را تحت تنش‌هاي متفاوت در سه ناحيه مي‌توان نشان داد:
در ناحيه 1: سايدگي و لغزش بين دانه‌ها ايجاد مي‌شود.
در ناحيه 2: شکست دانه‌ها اتفاق مي‌افتد.
در ناحيه 3: دانه‌ها شکسته و خرد شده و از هم جدا مي‌شوند.
ناحيه 1و2 براي ذرات ماسه تحت تنش‌هاي پايين و ناحيه 3 در تنش‌هاي بالا اتفاق مي‌افتد.

2-9-3- رفتار غيرخطي در تغييرشکل ماسه
به منظور بررسي علت تغييرشکل‌هاي خزشي ماسه از آزمايش فشاري ايزوتروپ استفاده شده است. شکل 2‌-15 ارتباط بين کرنش خزشي و تنش‌هاي محصورکننده ايزوتروپ در ماسه کلکاروس67 و هاستون68 را نشان مي دهد. (دنگس و همکاران69،1988)

شکل 2-15: افزايش کرنش‌هاي حجمي در ماسه کلکاروس و هاستون در فشار‌هاي متفاوت در آزمايش فشاري ايزوتروپ

براي اين خاک‌ها يک رابطه خطي بين کرنش خزشي و تنش‌هاي محصورکننده مشاهده شد. درتنش‌هاي پايين در يک دوره زماني مشخص کرنش خزشي به آرامي افزايش مي‌يابد، در حاليکه در تنش‌هاي بالا افزايش قابل توجهي ديده مي‌شود. در تنش‌هاي پايين تغييرشکل‌ها در نتيجه جابه‌جايي دانه‌ها و در تنش‌هاي بالا تغييرشکل‌ها در اثر شکستن دانه‌ها اتفاق مي‌افتد. همچنين اين رفتار خزشي خطي در آزمايش خزش ايزوتروپ در ماسه کربنات‌دار نيز ديده شد. ( لاجيوئيا70،1998)

2-9-4- رفتار خزشي ماسه در تنش هاي پايين
بومن و سوگا71 (2003) يک سري آزمايش خزشي بر روي ماسه Leighton buzzard وMontpellier در تنش‌هاي پايين (50-500 کيلوپاسکال) انجام دادند. تغييرات در ساختار ماسه مورد بررسي قرار گرفت. مشاهده شد که خزش در خاک‌هاي ماسه‌اي در تنش‌هاي پايين ناشي از لغزش و آرايش دوباره ذرات در طول زمان مي‌باشد. کيووانو و جاردن72 (2002) با مشاهده در آزمايش خزشي سه محوري بر روي ماسه رودخانه هام73، بيان کردند که تغييرشکل‌هاي خزشي ماسه در تنش‌هاي پايين با پايداري تدريجي ميکروذرات به وجود مي‌آيد. کاهن(1987) بيان کرد که تغييرشکل خزشي خاک ناشي از لغزش وابسته به زمان ذرات در يک مدل خزشي گسسته مي باشد. شکل 2-16 مکانيسم حاکم بر عکس‌العمل و درگيري بين ذرات را نشان مي دهد. تغييرشکل هاي الاستيک در دوجهت مماس و قائم با فنر الاستيک خطي و لغزش وابسته به زمان بين دانه‌ها توسط ميراگر اصطکاکي‌-‌ويسکو، در جهات مماسي نشان داده شده است. مي‌توان فرض کرد که سرعت لغزش بين دانه‌هاي خاک در هر تماس بستگي به نسبت مولفه مماسي به مولفه عمودي نيروها دارد. با پيدايش تغييرشکل‌ها، ذرات به آرامي آرايش جديدي پيدا مي‌کنند که سرعت لغزش دانه‌ها و سرعت خزش خاک نيز کاهش مي‌يابد . نتايج نشان مي‌دهد که رفتار خزشي پيش بيني شده توسط اين مدل، مشابه با رفتار آزمايشگاهي مي‌باشد.

شکل 2-16: a: نيروهاي عمودي، b: نيروهاي مماسي در مدل خزشي گسسته کاهن

2-9-5- رفتار خزشي و شکست ذرات ماسه در تنش هاي بالا
در تنش‌هاي بالا (ده‌ها مگاپاسکال) در آزمايش خزشي يک بعدي شکست دانه‌ها حتمي و تسليم دانه‌هاي ماسه مربوط به شکست آن‌هاست ( رابرت و دي سوزا، (1958); کجرسنلي و سندا، (1963); کوپ، (1990); ناکاتا و همکاران، (2001); کارنر و همکاران، (2003); گراهام و همکاران، (2004); مسري، (2009))74. شکست دانه‌ها مي‌تواند به تغييرشکل‌هاي وابسته به زمان در ماسه نسبت داده شود. لئانگ و همکاران، (1996)، با انجام آزمايش خزشي تحکيم يک بعدي بر روي خاک ماسه‌اي و با رسم منحني دانه‌بندي قبل و بعد از آزمايش بيان کرد که مقدار دانه‌هاي شکسته شده با گذشت زمان بارگذاري افزايش مي‌يابد. (شکل2-17)

شکل 2-17: منحني دانه بندي خاک ماسه‌اي قبل و بعد از آزمايش تحکيم يک بعدي

داول و همکاران75 (1996-1998) يک مدل ميکرومکانيکي به منظور بيان تاثير شکست دانه‌ها بررفتار يک بعدي خاک‌هاي دانه‌اي ارائه داد. اگرچه اين مدل به طور مستقيم براي شرح رفتار خزشي کاربرد ندارد، ولي زمينه‌اي را در مورد مکانيسم تغييرشکل خاک‌هاي ماسه‌اي در تنش‌هاي بالا را فراهم مي‌کند. يکي از فرضيات اساسي اين مدل ارتباط اندازه ذرات و توزيع شکست مي‌باشد. همچنين مي‌توان فرض کرد که کوچکترين ذرات خاک نيز تحت افزايش تنش دچار شکست مي‌شود. به منظور در نظرگرفتن تاثير شکست دانه‌ها، معادله کم کلي اصلاح شده به کاربرده شد و شاخص تراکم خاک‌هاي ماسه‌اي را در تنش‌هاي بالا با پارامترهاي اساسي خاک‌هاي دانه‌اي به صورت زير مي‌توان بيان کرد:
(2-9)

در اين رابطه:
?: ثابت ضريب اصطکاک
s? و v?: ضريب شکل سطحي و حجمي خاک‌هاي دانه‌اي
?: ويژگي مصالح (ويژگي سطحي)
0?: تنش جاري خاک
d0: بزرگترين اندازه ذرات خاک
اگرچه مطالعات در زمينه مکانيسم شکست، به بيان شکست وابسته به زمان دانه‌ها پرداخته است، در اين مکانيسم مي‌توان به اين نتيجه رسيد که زماني که فاکتور بزرگي تنش کوچکتر از حالت نرمي شکست باشد، امکان رشد ترک‌ها وجود دارد ولي زماني که تنش‌ها با گذشت زمان افزايش يابند، ترک ها گسترش مي‌يابند. (چارلس و هليگ،1962)76
بطورکلي مي‌توان بيان کرد، رفتار ماکروسکوپي خاک به وسيله مکانيسم ميکروسکوپي کنترل مي‌شود. خزش در خاک ناشي از تغييرشکل‌هاي تماسي، تغييرشکل‌هاي شکننده وشکست ذرات مي‌باشد. در تنش‌هاي خيلي پايين تغييرشکل‌هاي خزشي خاک ناشي از تماس و برخورد ذرات، در تنش‌هاي پايين در اثر تغييرشکل‌هاي ثابت و يکپارچه و در تنش‌هاي بالا خزش ناشي از شکست ذرات خاک مي باشد بطوريکه ذرات خاک آرايش جديدي پيدا مي‌‌کنند.

10-2- تغييرات وابسته به زمان ساختار خاک
زماني که خاک در معرض افزايش تنش قرار مي‌گيرد، در طول فرايند خزش تغيير در ساختار خاک (در يک نرخ کاهشي که باعث افزايش ميزان سختي مي شود) ادامه پيدا مي‌کند. تغييرات در ساختار خاک با گذشت زمان مي‌تواند بر پايداري خاک تاثير بگذارد. تغييرات در ساختار ماسه با گذشت زمان پس از اعمال بار در آزمايش تحکيم يک بعدي، توسط بومن و سوگا (2003) بررسي شد. مشاهده شد که با افزايش بارگذاري در جهت قائم، جهت‌گيري افقي ذرات افزايش مي‌يافت (همانند مشاهدات اودا (1972)، مايکل و همکاران (1976)) و با گذشت زمان، ذرات در جهت موازي با محور عمودي جابه‌جا مي‌شوند. نتايج آزمايشگاهي بومن و سوگا (2003) نشان مي‌دهد که ذرات با گذشت زمان به صورت گروهي عمل مي‌‌کنند. نتايج نشان مي‌دهد که حرکت ذرات منجر به ايجاد يک ناحيه بهم پيوسته و متراکمي مي‌شود. حالت بهم پيوسته ممکن است به عنوان يک حالت نهايي ذرات تحت بارهاي اعمالي خاص (بدليل محدوديت حرکت) در نظرگرفته شود. افزايش در سختي خاک از طريق ارتباط برشي بدست آمده ناشي از بهم پيوستن ذارت (حالت گروهي) بدست مي‌آيد. اعمال بار، افزايش مقاومت و سختي ساختار دانه‌اي، پايداري بالايي را فراهم مي‌کند.

2-11- خزش در ژئوسنتتيک ها
خزش در واقع به تغييرشکل‌هاي برشي و يا حجمي وابسته به زمان تحت نيرو يا تنش ثابت اطلاق مي‌شود. معمولاً خزش در يک نرخ ثابت و يا متغير با زمان اتفاق مي‌افتد. در مطالعات

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید