بهسازی خاک در مهندسی ژئوتکنیک

بهسازی خاک در مهندسی ژئوتکنیک

بهسازی خاک در مهندسی ژئوتکنیک

چکیده :

بهسازی خاک در مهندسی ژئوتکنیک از جایگاه ویژه ای برخوردار است. در بسیاری از موارد به علت اجبار در احداث سازه در یک محل مشخص و به دلیل نامناسب بودن زمین از نظر خواص ژئوتکنیک باید برای رفع مشکل چاره ای بیاندیشیم. بهسازی خاک یکی از راه حلهای عملی در جهت رفع این مشکل است. امروزه روشهای مختلفی جهت بهسازی خاک وجود دارد. که از آن میان می توان به تثبیت خاک با آهک و تسلیح خاک اشاره کرد. تثبیت خاک ها با آهک به علت سهولت اجرا و کسب تجربه طی سالیان متمادی ، یکی از روشهای رایج و متداول می باشد. ایده تسلیح خاک نیز به نوعی از گذشته های دور مورد توجه بوده و استفاده نوین و علمی از این روش به وسیله بهره گیری از تکنولوژیها و مصالح جدید نیز چندی است مورد توجه مهندسین عمران قرار گرفته است.

هدف از این تحقیق، بررسی آزمایشگاهی تأثیر الیاف بر مشخصه های مکانیکی خاک تثبیت شده با آهک می باشد. آزمایش های انجام شده، شامل دو بخش می باشد : بخش اول ، آزمایشهای اولیه شامل XRE جهت شناسایی عناصر شیمیایی تشکیل دهنده خاک و آهک، دانه بندی، چگالی ذرات خاک، حدود اثر برگ و تراکم جهت تعیین مشخصات مصالح مصرفی می باشد. بخش دوم شامل آزمایشهای اصلی بوده که عبارتند از آزمایشهای تراکم، تک محوری، کشش غیرمستقیم و ظرفیت باربری (CBR) می باشد که جهت بررسی تأثیر الیاف بر منحنی تنش – کرنش،‌مقاومت ، ظرفیت باربری و شکل پذیری خاک تثبیت شده با آهک و تسلیح شده با الیاف انجام شده است.

در این پژوهش از نوعی خاک رس با پلاستیسیته پائین (CL) ، آهک شکفته و الیاف پلی پروپیلن جهت انجام آزمایشها، استفاده شده است. در این تحقیق تأثیر دوعامل درصد وزنی الیاف (w_f) و نسبت اضلاع الیاف (نسبت طول به قطر A_R= ) ، مورد بررسی قرار گرفته است. از الیاف در 4 درصد وزنی 5/0 ، 1 ، 5/1 و 2 درصد و با نسبت اضلاع 20 ، 40 و 63 استفاده شده است. میزان آهک مصرفی نیز 2 ، 4 و 6 درصد وزنی می باشد. بطور خلاصه نتایج بدست آمده حاکی از آن است که اختلاط الیاف با مخلوط خاک – آهک، باعث افزایش مقاومت نهایی، ظرفیت باربری و مقاومت کششی نمونه ها می‌شود. همچنین استفاده از الیاف باعث شکل پذیری نمونه ها می گردد. این تغییر رفتار رامی‌توان با کاهش سختی و افزایش کرنش در لحظه گسیختگی مشاهده کرد. روند افزایش مشخصه های مکانیکی وابسته به درصد وزنی و نسبت اضلاع الیاف می باشد.

با افزایش نسبت اضلاع و مقدار الیاف تا حد معینی، مقاومت افزایش پیدا می کند. به عبارت دیگر برای هر نوع خاک و الیاف مشخص،‌مقدار بهینه ای از الیاف وجود دارد که حداکثر مقاومت را به دست می دهد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از الیاف، روشی مؤثر جهت بهبود بخشی و افزایش کارایی خاک تثبیت شده با آهک می باشد.

مقدمه

مهمترین مرحله انجام یک تحقیق، تعیین هدفهای مورد نظر پروژه و برنامه ریزی برای انجام این هدفهاست وهمانطور که در مقدمه آورده شد، هدف از این پروژه ، بررسی تأثیر الیاف بر رفتار مکانیکی و مقاومتی خاک تثبیت شده با آهک است. در این تحقیق دو سری آزمایش تحت عنوان آزمایشهای مقدماتی و آزمایش های اصلی، جهت رسیدن به هدف مورد نظر انجام شده است.

آزمایش های مقدماتی به منظور شناخت خصوصیات و مصالح مصرفی در این تحقیق انجام شده است.

آزمایش های اصلی نیز شامل تراکم، تک محوری، کشش غیرمستقیم و نسبت ظرفیت باربری کالیفرنیا (CBR) بوده که جهت ارزیابی نقش الیاف مسلح کننده انجام شده است.

مشخصات مصالح مصرفی

خاک

با توجه به این که اصولاً تثبیت و تسلیح خاک، جهت بهبود خصوصیات فنی خاکهای مسئله دار و خاکهایی که از نظر فنی، بد یا نامرغوب می باشند، بکار می رود. خاک مورد استفاده در این تحقیق با توجه به نمودار دانه بندی و سایر مشخصات مکانیکی از نوع رس با پلاستیسیته پائین می باشند. که جزو خاکهای با ظرفیت باربری و مقاومت پائین محسوب می‌شود. خاک مورد نظر از منطقه ای به نام اکرمیه واقع در شهر یزد تهیه شده است.

خاک مورد استفاده بر مبنای طبقه بندی متحد در گروه خاکهای CL قرار می گیرد و دارای وزن مخصوص خشک حداکثر 8/16 کیلو نیوتن بر متر مربع و رطوبت بهینه ای برابر با 5/17 درصد با چگالی 63/2 می باشد.

همچنین مشخصات شیمیایی و عناصر تشکیل دهنده خاک مورد مطالعه که توسط آزمایش XRF تعیین شده است در جدول 3-1 ارائه شده است.