تعیین مدول برشی و نسبت میرایی مصالح ریزدانه غیراشباع در بارگذاری تناوبی و شرایط کنترل مکش
چکیده
تحقیق حاضر به بررسی مدول برشی و نسبت میرایی خاک کائولینیت متراکم شده در شرایط کنترل مکش می پردازد. مدول برشی و نسبت میرایی اولیه در کرنشهای کوچک بوسیله ابزار ستون تشدید با قابلیت کنترل مکش توسعه یافته در دانشگاه فدریکو دوم، و در کرنشهای متوسط تا زیاد توسط دستگاه سه محوری تناوبی با قابلیت کنترل مکش ساخته شده در جریان این رساله در پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله اندازه گیری شده اند. رفتار این خاک در کرنشهای کوچک در مسیر تحکیم همسان، تر و خشک شدگی و در دو شرایط عادی تحکیم یافته و بیش تحکیم یافته در طی مسیرهای تنش پیچیده ای آزموده شده است. درحالیکه، رفتار مشاهده شده در کرنشهای کوچک در شرایط بیش تحکیم یافته از نظر کیفی مشابه نتایج مطالعات پیشین بوده است، نتایج آزمایشها در خاکهای عادی تحکیم یافته، رفتار متفاوتی از آنچه قبلاً در شرایط کاهش مکش گزارش شده بود، نشان می دهند. این نتایج روشن کننده نقش مهم دو پارامتر نسبت تخلخل و درجه اشباع بر مدول برشی اولیه خاکهای غیر اشباع است. از آنجا که نتایج اخیر نشان دادند که مدلهای موجود برای تخمین مدول برشی اولیه خاکهای غیر اشباع، قادر به پیش بینی این پارامتر در مسیر تر شدگی در خاکهای عادی تحکیم یافته که به پدیده فروریزش منجر می شوند، نیستند، لازم بود تا مدل جدیدی با قابلیتهای بیشتر توسعه یابد. این مشکل با بنا نهادن مدل جدیدی بر پایه مدل الاستوپلاستیک پیشرفته ای که قابلیت تشریح نسبت تخلخل و درجه اشباع را دارد، در این رساله حل شده است. معادله مدول برشی اولیه پیشنهادی با جایگزین کردن دو متغیر حالت تنش؛ تنش میانگین اسکلت و متغیر قیدی، در مدلی که پیشتر برای خاکهای اشباع ارائه شده بود و با اضافه کردن تابعی جدید بر حسب درجه اشباع، توسعه یافته است. مقایسه بین نتایج آزمایشگاهی و مدول برشی اولیه تخمین زده شده با این مدل، نه فقط تطابق خوبی نشان می دهد، بلکه بیانگر رابطه واحدی است که در هر دو شرایط اشباع و غیر اشباع قابل استفاده می باشد. بخش دوم تحقیق، پس از تشریح ابزار ساخته شده، به بررسی پارامترهای دینامیکی در کرنشهای برشی متوسط تا زیاد (4-10 تا 2-10) در شرایط عادی تحکیم یافته می پردازد. نتایج هماهنگ با نتایج آزمایشهای انجام شده بر خاکهای اشباع، نشان می دهند که با افزایش کرنش برشی، مدول برشی کاهش و نسبت میرایی افزایش می یابد، با این تفاوت که افزایش مکش در کرنشهای برشی یکسان، موجب سخت تر شدن نمونه ها، افزایش مدول برشی و کاهش نسبت میرایی می شود. این اثرات در مدل جدیدی که از ارتقاء مدل ارائه شده توسط محققین پیشین در زمینه رفتار خاکهای اشباع، وارد شده است و در این مدلها نیز نتایج حاصل از مدل با آزمایش تطابق خوبی دارد. بعلاوه در کنار آزمایشهای انجام شده برای تعیین پارامترهای دینامیکی، مکش اولیه نمونه نیز توسط دستگاه تنسیومتر با ظرفیت بالا اندازه گیری شده که شرح عملیات به تفصیل در رساله ارائه شده است.