بررسی تغییرات مشخصات رفتاری خاک های ریزدانه با توجه به شرایط مختلف خشک کردن
چکیده
خشک شدگی خاک ها و ترک خوردگی ناشی از آن، مواردی حیاتی در مهندسی زمین شناختی- زیست محیطی هستند. شکست ناشی از خشک شدگی به شدت بر نفوذپذیری تاثیرگذار است و می تواند به یکپارچگی سازه ها لطمه وارد نماید. علاوه بر این ترک خوردگی خاک دلیل عمده آسیب در سازه های متکی بر فوندانسیون است. با کاهش سرعت تحکیم و ظهور ترک های خشک شدگی، تراکم پذیری افزایش می یابد. ترک ها می توانند پیش درآمد آغاز شکست سطحی در بالای سدها و سدهای خاکی باشند. ارزیابی پتانسیل چنین آسیب هایی دشوار است، چون مکانیسم ها و متغیرهای اصلی فرایند، علی رغم ده ها سال تحقیق و پیشرفت هنوز به طور کامل درک نشده اند. در هنگام خشک شدن یک خاک رسی، به خاطر اتلاف آب در اثر تبخیر، انقباض و سپس ترک خوردگی در سطح خاک رخ می دهد. به نظر می رسد این پدیده وابسته به زمان است. اثر کاهش رطوبت بر عملکرد خاک ها به طور وسیعی بررسی شده است، که در اینجا کاهش طبیعی رطوبت به صورت تبخیر آزاد مورد توجه می باشد. برای انجام آزمایش ها، شرایط تبخیر با شدت های کم و متوسط و زیاد اعمال می شود و تغییرات مشخصات رفتاری خاک های ریزدانه بررسی می شود. ترک خوردگی ماکروسکوپی خاک همگن تنها در حضور شرایط مرزی و یا گرادیان رطوبتی ممکن می باشد، از جمله افزایش تدریجی تنش های کششی. نتایج آزمایش نشان می دهند که سرعت تبخیر آب با افزایش درجه حرارت افزایش می یابد، و در یک درجه حرارت ثابت دو مرحله اتلاف آب در طول خشک شدن می تواند شناخته شود : در مرحله اول سرعت ثابت منطقه ای که اتلاف آب در سرعت ثابت اتفاق می افتد، و در مرحله دوم سرعت تبخیر در یک سرعت نزولی اتفاق می افتد. به منظور بررسی تغییرات مشخصات رفتاری خاک های ریزدانه در اثر خشک شدن خاک، آزمایش هایی بر روی نمونه های آزمایشگاهی انجام شد و تأثیر شرایط خشک شدن از جمله سرعت تبخیر بر عملکرد خاک بررسی گردید که این نتایج می تواند نشان دهد که عمل تبخیر چه تأثیری بر پایداری سازه های خاکی (از جمله خاکریزهای رسی) و عملکرد ژئوتکنیکی خاک دارد. برای آماده کردن شرایط ساده برای مدلهای آزمایشی، آزمایشها در قالب هایی از جنس تفلون با سطح مقطع مستطیلی انجام شده است. طول قالب ها بزرگتر از عرض آنها هستند بنابراین ترکهای موازی در لایه های نازک ایجاد می شود. در هر آزمایش ترک خوردگی، چندین قالب مستطیلی با عرض ها و ضخامت های مختلف استفاده شده است. تعدادی از این آزمایشها برای مشاهده ترک آغازی و تکامل تدریجی و تعدادی دیگر برای اندازه گیری درصد رطوبت در طول مدت خشک شدن استفاده شده است. نتایج آزمایشها شامل تکامل تدریجی نمونه های ترک خورده و تاثیر سرعت خشک شدن است.