بررسی تحقیقات گذشته نشان می دهد که تاکنون مطالعات جامع (آزمایشگاهی و صحرایی) برروی شناخت تأثیر ریزدانه غیر چسبنده بر مقاومت روانگرایی ماسه‌ها صورت نپذیرفته است. اگرچه مطالعات انجام یافته نیز بعضاً نتایج متناقضی در برداشته است. به منظور شناخت بهتر و کاملتر تأثیر ریزدانه غیرچسبنده بر مقاومت روانگرایی ماسه‌ها، یک پروژه تحقیقاتی مشترک بین پژوهشگاه بین‌المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله و دانشگاه علم و صنعت تحت عنوان ” بررسی پتانسیل روانگرایی خاک های ماسه ای لای دار سست با استفاده از آزمایش های سه محوری تناوبی و آزمون نفوذ مخروط CPT” تعریف گردید. در این پروژه که در قالب رساله دکتری آقای مهدی اثنی عشری در دانشگاه علم و صنعت نیز تعریف شده بود، مقرر گردید که آزمایش های سه محوری دینامیکی در پژوهشگاه بین‌المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله و آزمایش های CPT دردانشگاه علم و صنعت انجام پذیرد. به همین منظور آزمون های سه محوری تناوبی در آزمایشگاه دینامیک خاک پژوهشگاه بر روی نمونه‌های دست نخورده اخذ شده به روش انجماد از محفظه کالیبراسیون(تهیه شده بوسیله آقای مهندس اثنی عشری در دانشگاه علم و صنعت) و نیز بر روی نمونه‌های باز سازی شده به روش ریزش خشک(ساخته شده در پژوهشگاه بوسیله مهندس اثنی عشری) انجام پذیرفت. کلیه آزمایشهای سه محوری دینامیکی بر روی نمونه‌های دست نخورده و نمونه‌های بازسازی شده از ترکیب ماسه با به ترتیب ۰، ۱۰، ۲۰، ۳۰، ۴۰ و ۵۰ درصد سلیت و درتنش های همه جانبه اولیه ۱۰۰، ۲۰۰ و ۳۰۰ کیلو پاسکال انجام گردید.
هدف از انجام این پایان‌نامه تفسایر و تحلیل نتایج آزمایش های سه محوری دینامیکی انجام شده(به شرح فوق) از دیدگاهی مجزا از مباحث مطروحه در پایان‌نامه دکتری آقای مهندس اثنی عشری می باشد. به همین منظور نتایج آزمون های سه محوری دینامیکی از دیدگاه پارامترهای معرف بافت خاک مانند نسبت تخلخل دانه ای، نسبت تخلخل اسکلت ماسه و دانسایته نسبی ویژه خاک (که برای تعیین آن حداکثر و حداقل نسبت تخلخل برای ترکیبات مختلف ماسه و سیلت اندازه گیری گردید) مورد بررسی قرارگرفت. همچنین تغییرات فشار آب منفذی (در حین و بعد از آزمایش) و تغییرات کرنش حجمی (به علت زائل شدن فشار آب منفذی بعد از وقوع روانگرایی که می تواند به عنوان معیاری از نشست ناشی از روانگرایی تلقی گردد) در ترکیبات مختلف ماسه و سیلت مورد بررسی قرارگرفت. نهایتاض مقایسه ای بین نتایج آزمایش های سه محوری دینامیکی و نتایج آزمایش های CPT(قبلاً انتشار یافته توسط ضیایی و بازیار، ۲۰۰۳) برروی مصالح مشابه انجام پذیرفته است.
نتایج آزمایش های سه محوری دینامیکی بر روی نمونه‌های دست نخورده نشان می دهد که با کمی افزایش در میزان ریزدانه مقاومت تناوبی افزایش می یابد. با افزایش مجدد میزان ریزدانه تا حدود ۳۰ و ۴۰ درصد ساختار خاک سست تر شده که این امر کاهش مقاومت تناوبی را به همراه خواهد داشت. نهایتاً هنگامی که میزان ریزدانه به بیش از حدود ۴۰ درصد افزایش یابد، ساختار دانه‌ها یخاک از حالت کنترل شونده توسط ماتریس ماسه به حالت کنترل شونده توسط ماتریس سیلت درآمده و رو به پایداری بیشتر رفته که باعث افزایش مقاومت تناوبی می گردد. علاوه بر این به علت پراکندگی زیاد در نتایج بدست آمده از آزمایش های سه محوری دینامیکی بر روی نمونه‌های بازسازی شده عملاً امکان اینکه بتون روند مشخصی را بر حسب هریک از پارامترهای مورد بحث (مانند میزان ریزدانه، نسبت تخلخل دانه ای یا نسبت تخلخل اسکلت ماسه) برای رفتار ماسه‌های سیلت دار بدست آورد، میسر نمی باشد. نتایج ارائه شده به خوبی مزیت نمونه گیری به روش دست نخورده را بر روش بازسازی شده ریزشی خشک نشان می دهد.
همچنین بررسی تغییرات فشار آب منفذی و نیز تغییرات کرنش حجمی (بعد از وقوع روانگرایی) نشان می دهد که با افزایش میزان ریزدانه نه تنها فشار آب منفذی ایجاد شده در اثر وقوع روانگرایی دیرتر زائل می گردد بلکه مقدار کرنش حجمی نهایی اندازه گیری نیز افزایش می یابد. بعبارت دیگر با افزایش میزان ریزدانه غیر چسبنده بافت خاک سست تر و تغییر شکل پذیرتر می گردد.
نهایتاً مقایسه نتایج آزمایش های سه محوری دینامیکی بر روی نمونه‌های دست نخورده و نتایج آزمایش های نفوذ مخروط (CPT) می تواند تفسایری بر علت افزایش مقاومت در برابر روانگرایی با افزایش ریز دانه که در آزمون های صحرایی مشاهده شده بود ارائه دهد. براساس نتایج بدست آمده با توجه به اینکه در آزمایشهای سه محوری دینامیکی در مقایسه با آزمایشهای نفوذ مخروط، افزایش سیلت سبب کاهش شدید مقاومت نمی گردد، بنابراین اگر دو نمونه ماسه ای تمیز و ماسه ای سیلت دار دارای مقاومت نوک اصلاح شده، یکسانی باشند (یعنی نمونه ماسه ای تمیز بافتی بسیار سست تر از بافت نمونه ماسه ای سیلت دار دارد) آنگاه مسلما مقاومت تناوبی ماسه سیلت دار، با توجه به بافت پایدارتر آن بیشتر از ماسه تمیز خواهد بود.
بررسی پتانسیل روانگرایی خاک های ماسه ای لای دار با استفاده از آزمایشهای سه محوری تناوبی/نوروزی امید
/توسط Arash Eslamiبررسی تحقیقات گذشته نشان می دهد که تاکنون مطالعات جامع (آزمایشگاهی و صحرایی) برروی شناخت تأثیر ریزدانه غیر چسبنده بر مقاومت روانگرایی ماسه‌ها صورت نپذیرفته است. اگرچه مطالعات انجام یافته نیز بعضاً نتایج متناقضی در برداشته است. به منظور شناخت بهتر و کاملتر تأثیر ریزدانه غیرچسبنده بر مقاومت روانگرایی ماسه‌ها، یک پروژه تحقیقاتی مشترک بین پژوهشگاه بین‌المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله و دانشگاه علم و صنعت تحت عنوان ” بررسی پتانسیل روانگرایی خاک های ماسه ای لای دار سست با استفاده از آزمایش های سه محوری تناوبی و آزمون نفوذ مخروط CPT” تعریف گردید. در این پروژه که در قالب رساله دکتری آقای مهدی اثنی عشری در دانشگاه علم و صنعت نیز تعریف شده بود، مقرر گردید که آزمایش های سه محوری دینامیکی در پژوهشگاه بین‌المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله و آزمایش های CPT دردانشگاه علم و صنعت انجام پذیرد. به همین منظور آزمون های سه محوری تناوبی در آزمایشگاه دینامیک خاک پژوهشگاه بر روی نمونه‌های دست نخورده اخذ شده به روش انجماد از محفظه کالیبراسیون(تهیه شده بوسیله آقای مهندس اثنی عشری در دانشگاه علم و صنعت) و نیز بر روی نمونه‌های باز سازی شده به روش ریزش خشک(ساخته شده در پژوهشگاه بوسیله مهندس اثنی عشری) انجام پذیرفت. کلیه آزمایشهای سه محوری دینامیکی بر روی نمونه‌های دست نخورده و نمونه‌های بازسازی شده از ترکیب ماسه با به ترتیب ۰، ۱۰، ۲۰، ۳۰، ۴۰ و ۵۰ درصد سلیت و درتنش های همه جانبه اولیه ۱۰۰، ۲۰۰ و ۳۰۰ کیلو پاسکال انجام گردید.
هدف از انجام این پایان‌نامه تفسایر و تحلیل نتایج آزمایش های سه محوری دینامیکی انجام شده(به شرح فوق) از دیدگاهی مجزا از مباحث مطروحه در پایان‌نامه دکتری آقای مهندس اثنی عشری می باشد. به همین منظور نتایج آزمون های سه محوری دینامیکی از دیدگاه پارامترهای معرف بافت خاک مانند نسبت تخلخل دانه ای، نسبت تخلخل اسکلت ماسه و دانسایته نسبی ویژه خاک (که برای تعیین آن حداکثر و حداقل نسبت تخلخل برای ترکیبات مختلف ماسه و سیلت اندازه گیری گردید) مورد بررسی قرارگرفت. همچنین تغییرات فشار آب منفذی (در حین و بعد از آزمایش) و تغییرات کرنش حجمی (به علت زائل شدن فشار آب منفذی بعد از وقوع روانگرایی که می تواند به عنوان معیاری از نشست ناشی از روانگرایی تلقی گردد) در ترکیبات مختلف ماسه و سیلت مورد بررسی قرارگرفت. نهایتاض مقایسه ای بین نتایج آزمایش های سه محوری دینامیکی و نتایج آزمایش های CPT(قبلاً انتشار یافته توسط ضیایی و بازیار، ۲۰۰۳) برروی مصالح مشابه انجام پذیرفته است.
نتایج آزمایش های سه محوری دینامیکی بر روی نمونه‌های دست نخورده نشان می دهد که با کمی افزایش در میزان ریزدانه مقاومت تناوبی افزایش می یابد. با افزایش مجدد میزان ریزدانه تا حدود ۳۰ و ۴۰ درصد ساختار خاک سست تر شده که این امر کاهش مقاومت تناوبی را به همراه خواهد داشت. نهایتاً هنگامی که میزان ریزدانه به بیش از حدود ۴۰ درصد افزایش یابد، ساختار دانه‌ها یخاک از حالت کنترل شونده توسط ماتریس ماسه به حالت کنترل شونده توسط ماتریس سیلت درآمده و رو به پایداری بیشتر رفته که باعث افزایش مقاومت تناوبی می گردد. علاوه بر این به علت پراکندگی زیاد در نتایج بدست آمده از آزمایش های سه محوری دینامیکی بر روی نمونه‌های بازسازی شده عملاً امکان اینکه بتون روند مشخصی را بر حسب هریک از پارامترهای مورد بحث (مانند میزان ریزدانه، نسبت تخلخل دانه ای یا نسبت تخلخل اسکلت ماسه) برای رفتار ماسه‌های سیلت دار بدست آورد، میسر نمی باشد. نتایج ارائه شده به خوبی مزیت نمونه گیری به روش دست نخورده را بر روش بازسازی شده ریزشی خشک نشان می دهد.
همچنین بررسی تغییرات فشار آب منفذی و نیز تغییرات کرنش حجمی (بعد از وقوع روانگرایی) نشان می دهد که با افزایش میزان ریزدانه نه تنها فشار آب منفذی ایجاد شده در اثر وقوع روانگرایی دیرتر زائل می گردد بلکه مقدار کرنش حجمی نهایی اندازه گیری نیز افزایش می یابد. بعبارت دیگر با افزایش میزان ریزدانه غیر چسبنده بافت خاک سست تر و تغییر شکل پذیرتر می گردد.
نهایتاً مقایسه نتایج آزمایش های سه محوری دینامیکی بر روی نمونه‌های دست نخورده و نتایج آزمایش های نفوذ مخروط (CPT) می تواند تفسایری بر علت افزایش مقاومت در برابر روانگرایی با افزایش ریز دانه که در آزمون های صحرایی مشاهده شده بود ارائه دهد. براساس نتایج بدست آمده با توجه به اینکه در آزمایشهای سه محوری دینامیکی در مقایسه با آزمایشهای نفوذ مخروط، افزایش سیلت سبب کاهش شدید مقاومت نمی گردد، بنابراین اگر دو نمونه ماسه ای تمیز و ماسه ای سیلت دار دارای مقاومت نوک اصلاح شده، یکسانی باشند (یعنی نمونه ماسه ای تمیز بافتی بسیار سست تر از بافت نمونه ماسه ای سیلت دار دارد) آنگاه مسلما مقاومت تناوبی ماسه سیلت دار، با توجه به بافت پایدارتر آن بیشتر از ماسه تمیز خواهد بود.