مقاومت برشی، فشردگی پذیری و انقباض و انبساطپذیری مخلوط شن و برخی کانی های رسی
چکیده
در خاک¬های مناطق خشک و نیمه¬خشک ایران با وجود فراوانی کانی¬های فیبری و کانی¬های 2:1 و 1:1، تأثیر آن¬ها بر ویژگی¬های هیدرولیکی و مکانیکی خاک تا حدود زیادی ناشناخته مانده است. از روش¬های ساده و دقیق برای بررسی تأثیر یک کانی رسی مشخص بر ویژگی¬ها و رفتار خاک، ساختن مخلوط¬های رس-شن با ترکیب مشخص است. در این پژوهش اثر افزودن کانی¬های رسی پالیگورسکیت، فلوگوپیت، بنتونیت و کائولینیت اشباع از کاتیون تبادلی کلسیم و در سه سطح رس 15، 30 و 45%، بر منحنی مشخصه رطوبتی، حدود آتربرگ، انقباض و انبساط¬پذیری، فشردگی¬¬پذیری و مقاومت¬ برشی (چسبندگی، c؛ و زاویه اصطکاک داخلی، ?) مخلوط¬های آنها با شن (کوارتز) بررسی شد. منحنی مشخصه رطوبتی با استفاده از دستگاه¬های جعبه شن، جعبه شن-کائولین و صفحات فشار، حد روانی به روش سه-نقطه کاساگراند، حد خمیری به روش فیتیله و حد انقباض با استفاده از استاندارد bs-1377، انقباض و انبساط¬پذیری به روش پوشش مخلوط¬ها با رزین پلی¬اکریلیک، فشردگی¬پذیری توسط ادومتر و مقاومت برشی در دو رطوبت اشباع و 85 درصد حد خمیری (pl85/0) توسط دستگاه برش مستقیم اندازه¬گیری شدند. نتایج نشان داد که با افزایش سطح رس، نگهداشت آب در تمام مکش¬های ماتریک افزایش یافت. نوع رس نیز تأثیر معنی¬داری بر منحنی مشخصه رطوبتی داشت بدین ترتیب که تیمارهای پالیگورسکیت و فلوگوپیت از نظر پارامتر مقیاس (?) تفاوت معنی¬داری نداشته و نسبت به دوکانی بنتونیت و کائولینیت پارامتر ? کوچک¬تری داشتند. شیب ناحیه غیراشباع در مخلوط¬ها روند کاهشی فلوگوپیت > کائولینیت > بنتونیت > پالیگورسکیت داشت. پالیگورسکیت به دلیل ساختار فیبری بیش¬ترین میانگین رطوبت اشباع (?s) را داشته و سپس میانگین این پارامتر به ترتیب بنتونیت کائولینیت > فلوگوپیت کاهش یافت. با افزایش سطح رس (به غیر از سطح 45% پالیگورسکیت)، مقدار آب قابل استفاده برای رس¬های مختلف با نرخ متفاوتی افزایش یافت و به طور کلی در مخلوط¬های رس-شن روند فلوگوپیت > بنتونیت > کائولینیت > پالیگورسکیت را نشان داد. در رابطه با حدود آتربرگ و شاخص¬های پایداری، افزایش در سطح رس باعث افزایش مقادیر این حدود و شاخص¬ها شد. پالیگورسکیت به دلیل ساختار رشته¬ای و سطح ویژه و فعالیت خیلی زیاد بیش¬ترین مقادیر حدود و شاخص¬های پایداری را داشت. بنتونیت کلسیم¬دار با سطح ویژه و فعالیت زیاد در رتبه بعدی و کائولینیت به دلیل سطح ویژه و فعالیت کم در رتبه آخر قرار داشت. در حالی¬که مخلوط¬های فلوگوپیت-شن و تیمار 15% کائولینیت ماهیت غیرخمیری داشتند. مدل پنگ و هورن (2005) بر داده¬های منحنی انقباض برازش خوبی (r2 بیش¬تر از 99/0) داشت (به غیر از تیمار 15% بنتونیت که دارای منحنی انقباض دو-ناحیه¬ای بود و تیمار 45% فلوگوپیت که منحنی انقباض آن بر روی خط 1:1 قرار گرفت). پالیگورسکیت بیش¬ترین گنجایش انقباض و حد آماس را داشت. سپس انقباض¬پذیری در کانی¬های رسی به ترتیب بنتونیت > فلوگوپیت ? کائولینیت روند کاهشی داشت. شاخص فشردگی (cc) مخلوط¬ها به ترتیب در تیمارهای پالیگورسکیت > بنتونیت > فلوگوپیت > کائولینیت روند کاهشی داشت. نرخ افزایش در cc به ازای افزایش در سطح رس در رس¬های مختلف متفاوت بود. پارامتر c مقاومت برشی در رطوبت اشباع با روند پالیگورسکیت > بنتونیت > کائولینیت > فلوگوپیت و در رطوبت pl85/0 با روند پالیگورسکیت > بنتونیت > کائولینیت کاهش یافت. در رابطه با ? در رطوبت اشباع این روند به ترتیب پالیگورسکیت > کائولینیت > فلوگوپیت > بنتونیت و در رطوبت pl85/0 به ترتیب کائولینیت > پالیگورسکیت > بنتونیت بود. پالیگورسکیت به دلیل ساختمان فیبری ذرات که مانند پل¬های پیوند¬دهنده در اطراف و بین ذرات درشت¬تر عمل می¬کنند، بیش¬ترین مقادیر c را داشت. رس کائولینیت به دلیل ذرات درشت و اتصال ضعیف بین آن¬ها کم¬ترین چسبندگی را بروز داد. ذرات ریز و انعطاف¬پذیر رس بنتونیت دلیلی بر ? کم آن می¬تواند ¬باشد. به طور کلی در رابطه با پارامترهای مقاومت برشی، رطوبت و نوع رس بیش¬تر بر c مخلوط¬ها تأثیرگذار بود و درصد رس بیش¬ترین تأثیر را بر ? داشت.