برش برجا

مقاومت برشی خاک یکی از پارامترهای مهم در طراحی های ژئوتکنیکی است که در تحلیل مسائلی مانند محاسبه فشار جانبی خاک، ظرفیت باربری پی ها، پایداری شیب ها، سدهای خاکی و دیگر مسائل ژئوتکنیکی به کار می رود.

آزمایش های متداول برای اندازه گیری مقاومت برشی خاک شامل آزمایش های برش مستقیم، سه محوری و برش مستقیم پیچشی هستند که از میان آن ها آزمایش برش مستقیم برجا به علت کاربرد فراوان در درک رفتار مکانیکی خاک بسیار مورد توجه است.

پژوهش های متعددی عوامل مؤثر بر نتایج آزمایش برش مستقیم را بررسی کرده اند.

از جمله آن ها می توان به آثار چگونگی سر هم کردن نیمه بالایی جعبه برش مستقیم و همچنان اصطکاک دیواره های جعیه برش بر نتایج آزمایش اشاره کرد.

با توجه به گسترش روز افزون ساخت و ساز و احداث ساختمان های بلند مرتبه با تعداد طبقات زیر زمین زیاد، شناخت ویژگی های ژئوتکنیکی ساختگاه پروژه و آبرفت های درشت دانه در بسیاری از مناطق شهری، ضروری می باشد.

از سویی دیگر، انجام برخی از آزمایش های برجای متداول نظیر آزمایش نفوذ استاندارد SPT و CPT در برخی مصالح خاکی امکان پذیر نیست.

لذا انجام آزمایش هایی نظیر آزمایش برش مستقیم خاک برای استخراج پارامترهای مقاومتی خاک همچون ضریب چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی مناسب است.

آزمایش برش مستقیم برجای خاک به منظور تعیین مقاومت برشی خاک ها همچون آزمایش برش مستقیم آزمایشگاهی در یک سطح گسیختگی از پیش تعیین شده، انجام می شود.

همچنین از این آزمایش جهت تعیین زاویه اصطکاک مقاومت برشی زهکشی نشده و خواص انقباضی و انبساطی خاک ها استفاده می شود.

آزمایش برش برجا می تواند در خاک های درشت دانه و خاک های ریزدانه مورد استفاده قرار گیرد. همچنین نتایج این تست جهت تحلیل پایداری پی ها، شیب های خاکی و دیوار های نگهدارنده، قابل استناد است.

دست خوردگی نمونه خاک گرفته شده از محل گمانه های اکتشافی در زمین پروژه و استفاده از نمونه بازسازی شده جهت انجام آزمایش های کلاسیک مکانیک خاک در آزمایشگاه موجب می گردد تا نتایج به دست آمده و مندرج در گزارش مطالعات ژئوتکنیک و مهندسی پی با مقادیر واقعی متفاوت باشد.

این موضوع در بیشتر موارد از تجربیات فنی و تخصصی کارشناسان آزمایشگاه مکانیک خاک و تکنسین های آزمایشات محلی و صحرایی قابل دریافت است.

زیرا خاک بکر در محل پروژه، مشخصات طبیعی خود را دارا می باشد و قابل انتظار هست که نتایج و پارامترهای شاخص به دست آمده از نمونه دست خورده در آزمایشگاه با پارامترهای شاخص طبیعی نمونه دست نخورده خاک بکر محل پروژه یکسان نبوده و متفاوت باشد.

در بسیاری از مواقع، پارامترهای مقاومتی نمونه دست نخورده خاک بکر از نمونه دست خورده آزمایشگاه بیشتر و یا به اصطلاح بهتر است.

از این رو، نتایج به دست آمده از آزمایش برش مستقیم برجا همچون ضریب چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی خاک، مقدار دقیق تر و نزدیک تر به واقعیت می باشند.

این ویژگی مهم ترین و اصلی ترین مزیت آزمایش برش مستقیم برجا می باشد. چنانچه تدقیق نتایج آزمایش برش مستقیم آزمایشگاهی در فرآیند مطالعات ژئوتکنیک ضروری باشد، انجام این آزمایش اجتناب ناپذیر می باشد.

همچنین می بایست به این نکته توجه داشت که دو پارامتر ضریب چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی مهم ترین و اولیه ترین شاخص های مقاومتی خاک می باشد.

از این رو، تدقیق آنها و تعیین مقادیر نزدیک به واقعیت در بهینه سازی فرآیند طراحی پروژه های ژئوتکنیکی همچون پروژه های گودبرداری و پایدارسازی دیواره های گود بسیار مهم و اثرگذار می باشد.

از طرفی آزمایش برش، ساده ترین و اقتصادی ترین آزمایش اندازه گیری مقاومت برشی برای خاک های ماسه ای خشک و اشباع است

 

آزمایش بارگذاری صفحه ای PLT با چيدمان و آرايش هاي گوناگون و همچنين روش هاي بارگذاری متفاوت انجام مي شود كه بايد در هر مورد، محدوديت ها و جنبه هاي تفسيري آزمايش مورد توجه قرار گيرد.

البته ساخت پی با اندازه واقعي و بارگذاری آن، بدون شك بهترين روش تعيين مقاومت زمين است. اما به دو دليل انجام چنین كاری مطلوب نيست.

نخست آن كه بسيار پر هزينه است و دوم آن كه مقاومت زمين فقط براي پي با يك اندازه به دست مي آيد و اگر پي هاي ساختمان، بيش از يك اندازه داشته باشند، نياز به آزمايش هاي متعدد است. در اين شرايط، با انجام آزمايش بر روي يك صفحه كوچك و تعميم نتايج (با رعايت جوانب لازم)، مي توان ويژگي هاي مورد نظر را به دست آورد.

 

 

آزمايش بارگذاری صفحه ای (Plate Loading Test or Plate Bearing Test)

 

هدف انجام آزمايش بارگذاری صفحه ای

هدف از آزمايش بارگذاری صفحه ای، كمك به تعيين پارامترهاي مهمي همچون مدول الاستیسیته، ضريب عكس العمل بستر و مقاومت مجاز مصالح آزمايش شده (خاک یا سنگ) و در نهايت تعيين مقاومت زمين هنگام ساخت پي است.

 

دامنه کاربرد آزمايش بارگذاری صفحه ای

 

آزمايش بارگذاری صفحه ای عبارت است از قرار دادن يك صفحه صلب فولادي بر روي خاك و اعمال فشار بر آن، همراه با اندازه گيري ميزان فرو رفتن صفحه در خاك، به ازاي مقدار فشاري كه بر آن وارد می شود. به طور معمول، از صفحه هاي دایره ای شکل با قطرهاي ۳۰ ، ۴۵ و ۶۰ سانتي متر استفاده مي شود. استفاده از صفحه هاي بزرگتر (حتي به اندازه پي اصلي) نيز رايج و مرسوم است.

 

اغلب، هرچه اندازه دانه هاي خاك درشت تر باشد (خاك همگن نباشد)، استفاده از صفحه های بزرگتر بهتر است و ترجيح داده مي شود كه قطر صفحه، از ۱۰ برابر اندازه بزرگترين دانه خاك بزرگتر باشد. این صفحه مي تواند در سطح زمين، در عمق بر روي كف و يا روي ديوارها و سقف قرار گيرد.

 

با توجه به اينكه ابعاد صفحه آزمايش بارگذاری، اغلب نسبت به ابعاد پي اصلي كوچك بوده و عمق نفوذ تنش نسبت به شرايط پي اصلي، كوچكتر است، در صورت وجود لايه بندي يا تفاوت مشخصات ژئوتكنيكي در محدوده تأثير پي، بايد از تعميم نتايج آزمايش براي پي خودداري شود.

بديهي است كه نتيجه هاي به دست آمده از آزمايش در راستاي بار وارده، داراي اعتبار است و به ويژه در خاك های ناهمگن و ناهمسان، در تعمیم نتایج باید به این نکته توجه کرد.