بررسی تاثیر اندازه ذرات، دانه‌بندی و قطعه بتنی در رفتار و مقاومت برشی خاک‌های دانه‌ای، با تاکید بر ناحیه برش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه عمران، دانشکده فنی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه عمران، دانشکده فنی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

3 استادیار، گروه عمران، دانشکده فنی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

اندازه ذرات خاک‌های دانه‌ای و دانه‌بندی آنها تاثیر زیادی بر رفتار برشی آنها دارند. تحقیق در مورد ناحیه برش در آزمایش برش مستقیم، اهمیت زیادی در پروژه‌های مرتبط با تسلیح خاک با استفاده از ژئوگرید دارد. هدف این مقاله بررسی آزمایشگاهی رفتار برشی خاک‌های دانه‌ای با اندازه ذرات متفاوت می‌باشد. آزمایشات برش مستقیم بزرگ مقیاس در سه بخش انجام شده‌اند. بخش اول آزمایشات مربوط به 4 نوع خاک دانه‌ای با دانه‌بندی و اندازه ذرات متفاوت می‌باشد. بخش دوم مربوط به آزمایشات انجام شده بر روی نمونه‌های ترکیبی است و در بخش سوم تاثیر یک قطعه بتنی بر روی مقاومت برشی خاک دانه‌ای بررسی می‌شود. مطابق با نتایج بدست آمده با بزرگترشدن اندازه ذرات، پوش گسیختگی برشی بالاتر رفته و نمونه از مقاومت برشی بالاتری برخوردار می‌شود، با بزرگ شدن اندازه ذرات، زاویه اصطکاک مصالح و زاویه اتساع نیز افزایش می‌یابد. یافته اصلی پژوهش انجام شده اینست که مصالح قرار گرفته در ناحیه برش تاثیر زیادی در مقاومت و رفتار نمونه دارد. در نمونه‌های ترکیبی اگر ماسه در ناحیه برش قرار داشته باشد، اگرچه بالا و پایین نمونه از شن باشد، رفتار و مقاومت نمونه نزدیک به ماسه خالص است و اگر شن در ناحیه برش قرار گیرد هرچند بالا و پایین نمونه ماسه باشد، رفتار و مقاومت برشی نمونه ترکیبی نزدیک به نمونه شنی می‌شود. همچنین ضخامت ناحیه برش وابسته به ابعاد ذرات است، با بزرگ شدن دانه‌بندی ضخامت ناحیه برش افزایش می‌یابد. وجود قطعه بتنی در ناحیه برش، باعث افزایش مقاومت برشی و زاویه اصطکاک داخلی نمونه ماسه‌ای می‌شود.

کلیدواژه‌ها


-Alshameri, B., Bakar, I., Madun, A., Abdeldjouad, L., & Dahlan, S. H. (2016). Effect of Coarse Materials Percentage in the Shear Strength. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 136(1), 012017.doi:10.1088/1757-899X/136/1/012017
-Altuhafi Fatin, N., Coop Matthew, R., & Georgiannou Vasiliki, N. (2016). Effect of Particle Shape on the Mechanical Behavior of Natural Sands. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 142(12), 04016071. doi:10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001569
-ASTM-D3080 (1998). Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils under Consolidated Drained Conditions.
-Chen, J.-N., Ren, X., Xu, H., Zhang, C., & Xia, L. (2022). Effects of Grain Size and Moisture Content on the Strength of Geogrid-Reinforced Sand in Direct Shear Mode. International Journal of Geomechanics, 22(4), 04022006.
doi:10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0002309
-El Naggar, H., Zahran, K., & Moussa, A. (2021). Effect of the Particle Size on the TDA Shear Strength and Stiffness Parameters in Large-Scale Direct Shear Tests. Geotechnics, 1(1), 1-17. doi.org/10.3390/geotechnics1010001
-Fakhimi, A., & Hosseinpour, H. (2008). The role of oversize particles on the shear strength and deformational behavior of rock pile material. The 42nd US Rock Mechanics Symposium (USRMS), American Rock Mechanics Association, 2008.
-Gu, R., Fang, Y., Jiang, Q., Li, B., & Feng, D. (2022). Effect of particle size on direct shear deformation of soil. Geomechanics and Engineering , 28 (2), 135–143. doi.org/10.12989/GAE.2022.28.2.135
-Guth, E. (2004). Theory of Filler Reinforcement. Journal of Applied Physics, 16(1), 20-25.doi.org/10.1063/1.1707495
-Hasanzadehshooiili, H., Mahinroosta, R., Lakirouhani, A., & Oshtaghi, V. (2014). Using artificial neural network (ANN) in prediction of collapse settlements of sandy gravels. Arabian Journal of Geosciences, 7(6),
2303-2314.doi.org/10.1007/s12517-013-0858-9
-Lakirouhani, A., Bahrehdar, M., & Hosseini, S. M. (2018). I‌n‌v‌e‌s‌t‌i‌g‌a‌t‌i‌o‌n A‌b‌o‌u‌t S‌h‌e‌a‌r B‌e‌h‌a‌v‌i‌o‌r O‌f S‌a‌n‌d R‌e‌i‌n‌f‌o‌r‌c‌e‌d W‌i‌t‌h G‌e‌o‌t‌e‌x‌t‌i‌l‌e W‌i‌t‌h E‌m‌p‌h‌a‌s‌i‌s O‌n S‌h‌e‌a‌r Z‌o‌n‌e. Sharif Journal of Civil Engineering, 34.2(2.1), 99-108.  doi.org/10.24200/j30.2018.1345
-Lakirouhani, A., & Abbasian, M. (2018). Investigation of Soil-Geogrid Interface in Direct Shear test, with Emphasis on the size of Apertures of Geogrid and Different Compaction Degrees of Soil. Amirkabir Journal of Civil Engineering, 50(5), 949-960. doi.org/10.22060/ceej.2017.12726.5258
-Sarkar, D., Goudarzy, M., König, D., & Wichtmann, T. (2020). Influence of particle shape and size on the threshold fines content and the limit index void ratios of sands containing non-plastic fines. Soils and Foundations, 60(3), 621-633.
-Sitharam, T. G., & Nimbkar, M. S. (2000). Micromechanical Modelling of Granular Materials: Effect of Particle Size and Gradation. Geotechnical & Geological Engineering, 18(2), 91-117. doi.org/10.1023/A:1008982027109
-Tian, J., Liu, E., Jiang, L., Jiang, X., Sun, Y., & Xu, R. (2018). Influence of particle shape on the microstructure evolution and the mechanical properties of granular materials. Comptes Rendus Mécanique, 346(6), 460-476. doi.org/10.1016/j.crme.2018.03.006
-Tiwari, B., Ye, G., Li, M., Khalid, U., & Yadav, S. K. (2020). Strength and dilatancy behaviors of deep sands in Shanghai with a focus on grain size and shape effect. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 12(6), 1214-1225.
-Wang, S., Lei, X.-W., Meng, Q.-S., Xu, J.-L., Xie, L.-F., & Li, Y.-J. (2020). Influence of Particle Shape on the Density and Compressive Performance of Calcareous Sand. KSCE Journal of Civil Engineering, 24(1),
49-62.doi.org/10.1007/s12205-020-0145-8
-Wang, Y., Shao, S., & Wang, Z. (2019). Effect of Particle Breakage and Shape on the Mechanical Behaviors of Granular Materials. Advances in Civil Engineering, 2019, 7248427.doi.org/10.1155/2019/7248427