حقایقی جدید درباره خاک‌های فروریزشی کشف شد

دوشنبه, 18 خرداد 1394 ساعت 09:42

پژوهشگران با انجام آزمایش سه محوری غیر اشباع بر روی خاک‌های فروریزشی دست نخورده توانستند جزئیات جدیدی از مکانیزم فروریزش و کاهش حجم در این گونه خاک‌ها را تحت اعمال بارگذاری‌های همه جانبه آشکار کنند.

به گزارش بنانیوز(BanaNews.ir)،خاک‌های فروریزشی در بسیاری از مناطق ایران وجود دارند. این‌گونه خاک‌ها هر چند وقتی خشک هستند از مقاومت بالایی برخوردارند اما زمانی که رطوبت به آنها رسیده و اصطلاحاً حالت اشباع پیدا می‌کنند به ناگهان سست شده و ساختارشان فرو می‌ریزد که این امر خطراتی را برای سازه‌های بنا شده بر روی آن‌ها به دنبال دارد.

تحقیقات گذشته نشان می‌دهد سست شدن ناگهانی پیوندهای بین دانه‌ای یا کاهش یافتن مکش ماتریسی خاک‌های فروریزشی دلیل اصلی فرو ریختن ساختار آنها در هنگام اشباع شدن است. اما جزئیاتی از قبیل اثر متقابل پارامترهای تنش، مکش ماتریسی و مسیر اعمال تنش بر تغییرات حجم و درجه اشباع بر رفتار هیدرودینامیکی خاکهای فروریزشی تا کنون به ندرت بررسی شده است.

همچنین به دلیل مشکلات و سختیهای موجود در اخذ نمونه دست نخورده در محل، تهیه نمونه دست نخورده آزمایشگاهی و آزمایش بر روی آن، به ندرت آزمایش‌ها بر روی نمونه دست نخورده انجام شده است که این موضوع برخی حقایق در مورد این نوع خاک‌ها را کماکان در هاله‌ای از ابهام نگاه داشته است.

به همین دلیل پژوهشگران دانشکده عمران دانشگاه صنعتی شریف برای دستیابی به جزئیات نامکشوف رفتار خاک‌های فروریزشی طی انجام تحقیقی با عنوان:« بررسی رفتار هیدرومکانیکی خاک‌های فروریزشی دست نخورده با انجام آزمایش سه محوری غیر اشباع» یک دستگاه آزمایشگاهی سه محوری موجود در دانشگاه را به نحوی ارتقاء دادند که امکان کنترل پیوسته و با دقت بالای مقدار مکش ماتریسی، تغییر حجم نمونه و تغییرات درجه اشباع را فراهم کند.

سپس با تهیه کردن نمونه‌های دست نخورده از یک خاک فروریزشی لسی و آزمایش‌های بارگذاری همه جانبه و آزمایش‌های برش سه محوری با کنترل مقدار مکش ماتریسی، تغییر حجم، تغییر شکل قائم و درجه اشباع نمونه مشاهدات جدیدی از رفتار هیدرودینامیکی این‌گونه خاک‌ها تحت شرایط گوناگون انجام دادند.

بنا به آنچه امیر اکبری گرگانی، در رساله دکترای خود که با راهنمایی پروفسور سید محسن حائری انجام شده آورده است، نتایج به دست آمده از آزمایش‌ها به طور کلی نشانگر کاهش سختی خاک، کاهش مقاومت برشی خاک و افزایش تغییر حجم آن در اثر اعمال کاهش در مقدار مکش ماتریسی در یک مقدار تنش خالص میانگین ثابت می‌باشد.

همچنین مشاهده شده که رفتار نگهداشت آب- خاک به سطح تنش اعمالی وابسته است. همچنین نتیجه تحلیل‌ها نشان دهنده وابستگی متقابل رفتار هیدرومکانیکی این خاک به سطوح تنش اعمالی، مسیر تنش اعمالی و تغییرات درجه اشباع است.

تحقیقات پژوهشگران دانشگاه صنعتی شریف در حالی انجام شده است که مطالعات صورت گرفته بر روی خاک‌های فروریزشی تا کنون، به ندرت اثر متقابل پارامترهای فوق را در شرایط آزمایش سه محوری مورد توجه قرار داده‌اند.

دستاورد قابل توجه این تحقیق کشف حقایقی درباره مکانیزم فروریزش و کاهش حجم در خاک مورد آزمایش در اثر اعمال بارگذاری‌های همه جانبه بوده است که نشان می‌دهد در چنین شرایطی ساختار خاک به صورت پله‌ای در هم می‌شکند. همچنین یکتا بودن سطح حالت بحرانی در شرایط اشباع و غیر اشباع که از موارد مورد بحث و ابهام در حیطه مکانیک خاک‌های غیر اشباع می‌باشد برای خاک فروریزشی مورد مطالعه اثبات شده است.

ارائه یک مدل رفتاری بر اساس مفاهیم سخت شوندگی برای تحلیل نتایج به دست آمده از آزمایش‌ها از دستاوردهای دیگر این تحقیق است که به موجب آن پارامتر تنش موثر با استفاده از فرضیات و تئوری‌های مطرح در زمینه مکانیک خاک‌های غیر اشباع محاسبه شده است. نتایج این تحقیق حاکی از شکست ساختار خاک به صورت پله‌ای است.