آزمایش تک محوری (تعیین مقاومت فشاری محصور نشده خاک چسبنده)

آزمایش تک محوری ، برای تعیین مقاومت فشاری محصور نشده خاک چسبنده در حالت دست نخورده بازسازی شده یا اصلاح شده، با استفاده از اعمال بار محوری، تحت شرایط کنترل کرنش کاربرد دارد. در این روش، یک مقدار تقریبی برای مقاومت خاک چسبنده بر حسب تنش های کل حاصل می گردد.

این روش تنها برای مصالح چسبنده ای مانند رسها یا رس های سیمانته شده قابل استفاده است که در طول بارگذاری، آب از آنها خارج نخواهد شد (آب خارج شده از خاک، ناشی از تغییر شکل یا تراکم است، نه آب خروجی ناشی از فاز تحکیم) و مقاومت ذاتی خود را پس از حذف فشارهای همه جانبه محصور کننده حفظ خواهند نمود. با این روش آزمون، نمی توان مقادیر مقاومت فشاری محصورنشده معتبری برای خاکهای خشک و ترد، مصالح ترک دار یا لایه لایه، لای ها (Silt)، پیت ها (خاکهای نباتی) و ماسه ها به دست آورد..

می توان گفت که این آزمایش، به طور معمول، مختص خاکهای ریزدانه چسبنده است، ولیکن با رعایت نکات فنی و مهندسی، میتوان از آن برای خاکهایی که دارای قوام و ایستایی هستند نیز استفاده نمود.

آزمایش می تواند بر روی نمونه های دست نخورده و یا با داشتن وزن مخصوص و درصد رطوبت، بر روی نمونه های دست خورده نیز انجام گیرد.

تعیین مقاومت تحکیم نیافته – زهکشی نشده خاک های چسبنده با محصورشدگی جانبی، در روش آزمون سه محوری ASTM – D 2850 ارائه شده است.

از تنش های جانبی در نمونه، با برداشتن از عمق زمین حذف می شود؛ ارزیابی شرایط داخلی خاک، شامل درجه اشباع و فشار آب حفره ای لحاظ نمی گردد؛ اصطکاک انتهای نمونه و صفحات بارگذاری، باعث یکسری تنش های داخلی نامعلوم می گردد، فقط برای خاکهای طبقه ML CH CL MH و CL – ML کاربرد دارد.

مزیت آزمایش تک محوری نسبت به برش مستقیم آن است که تنش و کرنش به شکل یکنواخت ایجاد می شوند و سطح گسیختگی در ضعیف ترین قسمت نمونه رس اتفاق می افتد. البته رس صفحه گسیختگی ندارد، بلکه انبساط جانبی پیدا می کند.

تعاریف

تنش فشاری که در آن، یک نمونه استوانه ای محصور نشده از خاک در آزمایش فشار ساده، دچار شکست (گسیختگی) می شود. در این روش آزمون مقاومت فشاری محصور نشده، به عنوان بار حداکثر حاصل در واحد سطح، یا بار در واحد سطح در ۱۵ درصد کرنش محوری، هر کدام که در طول فرآیند آزمون، زودتر حاصل گردد، در نظر گرفته می شود.

برای نمونه های آزمون مقاومت فشاری محصورنشده، مقاومت برشی به میزان نصف تنش فشاری در شکست (گسیختگی) محاسبه می شود.

Su=qu/2

حساسیت خاک، به صورت افت خواص مقاومتی آن در اثر دست خوردگی معرفی می شود و برای خاکهایی با ساختار فلوکوله، بسیار زیاد و برای خاکهای با ساختارهای موازی، کمتر است. در واقع، وقتی خاک رس دست نخورده تحت برش قرار می گیرد، در ابتدا، چسبندگی زیادی دارد، اما کمی بعد از آن، خمیری شده و دست خورده می شود و مقاومت آن کم می شود. این کاهش مقاومت، به دلیل دست خوردگی در ساختار خاک را حساسیت گویند. طبقه بندی نمونه خاک بر اساس میزان حساسیت، در جدول زیر ارائه شده است..

علت حساسیت خاکهای رسی، آن است که به هم زدن نمونه سبب می شود تا بافت طبیعی یا استخوان بندی ذرات که طی عملیات زمان بر رسوب گذاری به وجود آمده است از بین برود. ولی اگر نمونه به هم خورده مدتی به حال خود گذاشته شود، با گذشت زمان، مجددا مقاومت از دست رفته را کسب می نماید که به این پدیده، تیکسوتروپی می گویند..

به کمترین مقاومتی که یک خاک دارای چسبندگی محصور نشده از خود نشان می دهد، مقاومت نهایی گویند.

مقاومتی کمتر از مقاومت اوج، که پس از وقوع گسیختگی نیز باقی می ماند.

مراحل انجام آزمایش، به شرح زیر است

پس از آماده سازی نمونه، کنترل های درصد رطوبت و وزن مخصوص انجام می شود

موضوع دست خوردگی و حساسیت، در این آزمایش، بسیار مهم می باشد.

روش متداول در آزمایشات تعیین پارامترهای مقاومت برشی خاک (تک محوری، برش مستقیم و سه محوری)، روش کنترل کرنش می باشد.

عملیات گسیختگی انجام می شود.

آزمایش تک محوری، به عنوان گزارش خروجی، دو نتیجه دارد: یکی دایره موهر مقاومت نهایی و دیگری، منحنی تنش- کرنش، که منجر به استخراج ضریب مدول الاستیسیته خاک می گردد.