آزمایش برش مستقیم
در نشریات گروه عمران-
متداول ترین مود گسیختگی در اتصال کامپوزیت FRP به بتن، جداشدگی ورق تقویتی از سطح بتن است؛ که کارایی کامپوزیت های FRP را گاها تا 10% ظرفیت کل کاهش می دهد. بنابراین، پژوهشگران به دنبال راهکاری در راستای استفاده ی بهینه از آن ها، به پیش تنیده کردن و تقویت با FRP پیش تنیده روی آورده اند. بنابر اهمیت موضوع بحث، پژوهش حاضر به مطالعه و آزمایش در زمینه ی ذکرشده اختصاص یافته است. بدین منظور، 10 آزمایش بر روی نمونه های منشوری به ابعاد 350×150×150 میلی متر انجام شده است. جهت آماده سازی سطحی نمونه ها از روش های نصب خارجی و نصب خارجی بر روی شیار استفاده شده است. همچنین نمونه ها در سطوح مختلف 0، 20، و 30 درصد کرنش نهایی ورق FRP پیش تنیده شده اند. نتایج حاکی از آن است که پیش تنیدگی کامپوزیت FRP و نصب با استفاده از روش نصب خارجی (EBR)، ظرفیت اتصال را تا 70% نسبت به نمونه ی بدون پیش تنیدگی افزایش داده است. همچنین استفاده از روش نصب خارجی روی شیار (EBROG)، توانسته است به طور چشمگیری ظرفیت اتصال را تا 123% نسبت به نمونه ی تقویت شده با روش EBR در حالت بدون پیش تنیدگی بهبود بخشد.کلید واژگان: آزمایش برش مستقیم، اتصال پیش تنیده، کامپوزیت پیش تنیده ی FRP، رفتار اتصال، روش نصب خارجی، روش نصب خارجی روی شیارThe use of FRP composites as an effective method for strengthening reinforced concrete structures has been a subject of research due to its numerous benefits. A common failure mode in the application of these composites is the debonding of the FRP sheet from the concrete surface, which can sometimes reduce the capacity of these composites to as low as 10% of their total capacity. As a result, researchers have begun to prestress the FRP sheets and strengthen them with prestressed FRP to optimize the efficiency of these materials. A crucial aspect in the strengthening of a reinforced concrete member with an FRP sheet is the examination of the connection behavior between the FRP sheet and concrete. The significance of this issue has led to dedicated research and experimentation in this field. In this study, a prestress-lab shear test was employed for the first time to investigate the bond behavior of prestressed FRP composites-to-concrete joints. Additionally, the particle image velocimetry (PIV) method was used for result analysis. To verify the effectiveness of this method, eight tests were conducted on prism specimens measuring 150×150×350 mm. The strengthening methods of the specimens involved the use of external bonded reinforcement (EBR) and external bonded reinforcement on grooves (EBROG) methods. Furthermore, the specimens were prestressed at different levels, including 0%, 20%, and 30% of the ultimate strain of FRP composites. This study examined the specimens in terms of bond strength capacity, failure mode, and stress and strain distribution on the joint surface. The results showed that prestressing increased the bond strength by 70% in the EBR method. Moreover, the bond strength of the EBROG specimen with 20% prestressing increased by 123% compared to the control specimen. These findings indicate that prestressing using the EBROG method is a viable technique for enhancing the performance of FRP-to-concrete joints.Keywords: Lap Shear Test-Prestressed Bond, Prestressed FRP Composites, Bond Behavior, Externally Bonded Reinforcement, Externally Bonded Reinforcement On Grooves
-
مقاومت برشی بسیج شده در اندرکنش بین مصالح مختلف همچون ماسه و فولاد، نقش مهمی در کاربردهای ژئوتکنیکی به خصوص در طراحی و عملکرد شمع های اصطکاکی دارد. در این مطالعه، یک رویکرد نوین از طریق تزریق پلیمر جهت بهبود مقاومت برشی بسیج شده بین شمع و خاک ارائه شده است. برای بررسی این ایده، مجموعه ای از آزمایش های برش مستقیم تحت سه تنش عمودی بر روی دو سطح صاف و زبر فولادی انجام شده است. پارامترهایی همچون مقدار پلیمر تزریق شده، زمان عمل آوری و زبری سطح فولاد بررسی شده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که تزریق پلیمر باعث افزایش مهمی در مقاومت برشی بسیج شده در سطح مشترک ماسه و فولاد حتی با گذشت زمان کوتاهی در حدود یک ساعت بعد از تزریق شده است. افزایش مقدار پلیمر تزریق شده از مقدار صفر تا 20 درصد باعث افزایش غیرخطی مقاومت برشی شده است. مقدار افزایش چسبندگی به دلیل تزریق پلیمر بیشتر از افزایش زاویه اصطکاک بوده است که به دلیل وجود لایه چسبنده ایجاد شده بعد از تزریق پلیمر در مرز مشترک ماسه و فولاد بوده است. نتایج آزمایش ها افزایش چشمگیر مقاومت برشی در سطح صاف بعد از تزریق را نسبت به سطح زبر نشان می دهد. از طرف دیگر، نتایج آزمایش ها در زمان های متفاوت عمل آوری نشان می دهد که با گذشت بیشتر زمان، مقدار مقاومت برشی بسیج شده نیز افزایش یافته است. عکس های میکروسکوپی از ناحیه تزریق شده در ماسه، نشان دهنده پیوند ایجاد شده بین دانه ها به وسیله پلیمر است که در نهایت موجب بهسازی خاک محل تزریق شده است.کلید واژگان: شمع، اندرکنش، ماسه، آزمایش برش مستقیم، پلیمرMobilized shear strength in the interaction between various materials such as sand and steel plays a crucial role in geotechnical applications, particularly in the design and performance of friction piles. This study presents an innovative approach through polymer injection to enhance the mobilized shear strength between the pile and soil. To investigate this idea, a series of direct shear tests were conducted under three values of vertical stresses on both smooth and rough surfaces. Parameters such as the amount of inject-ed polymer, curing time, and the roughness of the steel surface were examined. The test results indicate that polymer injection significantly increases the mobilized shear strength at the sand- steel interface, even after a short period of about one-hour post-injection. An increase in the amount of injected polymer from 0% to 20% resulted in a nonlinear increase in shear strength. The test results show a remarkable increase in shear strength on smooth surfaces after injection compared to rough surfaces. Additionally, with more time, the mobilized shear strength also increased. Microscopic images of the injected area in the sand demonstrate the bonds formed between the grains by the polymer, which ultimately improves the injected soil.Keywords: Pile, Interface, Sand, Direct Shear Test, Polymer
-
باند برشی از مهم ترین ویژگی های رفتاری خاک های دانه ای است که در واقع حاصل موضعی شدن تغییر شکل ها تحت بارهای اعمال شده بر نمونه خاک می باشد. مطالعات بسیاری بر روی پدیده تشکیل باند برشی انجام شده است، لیکن به مقایسه رفتار خاک داخل و خارج از باند برشی کم تر پرداخته شده است. هدف از مطالعه حاضر مقایسه رفتار خاک داخل و خارج باند برشی در آزمون برش مستقیم در مقیاسهای ماکرو و میکرو با استفاده از روش المان مجزا دوبعدی است. بدین منظور ابتدا با مقایسه نتایج شبیهسازی و تجربی، پارامترهای ماده در مقیاس میکرو کالیبره شدند. سپس یک مطالعه پارامتری با انجام 9 آزمون برش مستقیم با تنشهای قائم متفاوت بر روی سه نمونه خاک با تراکمهای متفاوت انجام شد. در این مطالعه پارامتری، کمیتهایی شامل تنش برشی، پوکی، چرخش ذرات، عدد تماس و انرژی پلاستیک بینذرهای داخل و خارج باند برشی در طول آزمون اندازهگیری شدند. نتایج مطالعه حاضر نشان داد که چرخش ذرات در انتهای آزمون بطور متوسط داخل باند برشی 5 تا 17 برابر بزرگ تر از چرخش ذرات خارج باند برشی هستند. همچنین نتایج نشان داد که انرژی زوالیافته در انتهای آزمون بطور متوسط داخل باند برشی 12 تا 96 برابر بزرگ تر انرژیهای زوالیافته خارج باند برشی هستند. علاوه بر این، نتایج نشان داد که اعداد تماس در انتهای آزمون بطور متوسط داخل باند برشی 3 تا 19 درصد کم تر اعداد تماس خارج باند برشی هستند.
کلید واژگان: آزمایش برش مستقیم، روش المان مجزا، خاک ماسه ای، داخل و خارج باند برشی، نرم&Rlm، افزار PFC2DShear banding is one of the most significant behavioral characteristics of granular soils, which is actually the result of localization of deformations under loads applied to the soil sample. Many studies have been conducted on the phenomenon of shear band formation. However, the comparison of the behavior of soil inside and outside the shear band has received less attention. The purpose of this study is to compare the behavior of soil inside and outside the shear band in the direct shear test at macro and micro scales using the two-dimensional discrete element method. To achieve this, the micro-material parameters were first calibrated through the comparison of simulation and experimental results. Then a parametric study was conducted by performing 9 direct shear tests with different vertical stresses on three soil samples with different relative densities. During the tests, quantities such as shear stress, porosity, particle rotation, coordination number, and interparticle plastic energy were measured both inside and outside the shear band. The results of the present study showed that the particle rotations at the end of the test inside the shear band were 5 to 17 times higher than those outside the shear band. Furthermore, the results showed that the dissipated energies at the end of the test inside the shear band were 12 to 96 times larger than those outside the shear band. Moreover, it was found that the coordination numbers at the end of the test inside the shear band were on average 3-19% lesser than those outside it.
Keywords: Direct Shear Test, Discrete Element Method, Sandy Soil, Inside, Outside Of The Shear Band, PFC2D -
در سال های اخیر در سد های خاکی با هسته رسی با توجه به محدودیت های اجرایی، استفاده از سد های خاکی با هسته بتن آسفالتی رونق بیشتری پیدا کرده است. در این نوع سد ها مصالح آسفالتی هسته سد را تشکیل می دهند و مصالح دانه ای به عنوان فیلتر در اطراف هسته آسفالتی استفاده می شوند. بنابراین، بررسی رفتار در سطح تماس بین این مصالح از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. در این مقاله با استفاده از آزمایش برش مستقیم بزرگ مقیاس و اعمال تنش های قایم 1 ،3 و 5 کیلوگرم بر سانتی متر مربع در دو حالت خشک و اشباع به بررسی رفتار مکانیکی در سطح تماس مصالح آسفالتی و فیلتر شنی پرداخته شده است و تاثیر پارامتر های تراکم مصالح، شکل دانه های شنی و نوع قیر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد مقاومت برشی در سطح تماس مصالح با افزایش رطوبت، در مصالح گردگوشه به طور میانگین 18 درصد و در مصالح تیز گوشه به طور میانگین 10 درصد کاهش می یابد. تغییر شکل دانه های مصالح فیلتر به تیز گوشه مقاومت برشی سطح تماس را افزایش داد و نسبت تنش حداکثر به تنش پسماند در سطح تماس برای حالت خشک و اشباع با تراکم های نسبی متفاوت نشان داد این نسبت در تراکم های پایین افزایش بسیار ناچیزی دارد. تغییر نوع قیرمصرفی از B60 به B80 تفاوت ناچیزی درپارامترهای مقاومت برشی ایجاد می کند.
کلید واژگان: شن، هسته بتن آسفالتی، آزمایش برش مستقیم، قیر، تنش پسماندIn recent years, the use of embankment dams with asphalt concrete cores has become more popular in comparing with clay core dams owing to its implementation restrictions. Because in this type of dams, asphalt materials form the core of the dam and granular materials are used as a filter around the asphalt core. Therefore, investigation of behavior at the contact surface between these materials is of great importance. In this research, using large-scale direct shear experiment and applying vertical stresses of 1, 3 and 5 kg /〖cm〗^2 in both dry and saturated states, the mechanical behavior at the contact surface of asphalt materials and gravel filters has been investigated. The effect of parameters such as material density, gravel grain shape and bitumen type has been investigated. The results showed that the shear strength at the contact surface of the materials decreases with increasing the moisture content. Changing the shape of the filter material grains to the angular increased the shear strength of the contact surface and the ratio of maximum stress to residual stress at the contact surface for dry and saturated states with different relative densities showed that this ratio increased very little at low densities
Keywords: Gravel, Asphalt concrete core, Direct Shear Test, Bitumen, Residual stress -
انرژی زمین گرمایی یکی از منابع نامحدود انرژی در سطح جهان است. یکی از راه های برداشت انرژی مذکور، استفاده از شمع های حرارتی است که علاوه بر انتقال بار سازه ی بالایی، وظیفه ی انتقال حرارت بین زمین و ساختمان را دارند. از این رو توده ی خاک و شمع متحمل بارهای حرارتی می شوند که می توانند مشخصه های مکانیکی و مقاومتی سطح مشترک خاک و شمع را تحت تاثیر قرار دهند. به همین منظور، برای بررسی تاثیر دما در مقاومت سطح مشترک خاک و شمع، مجموعه ی آزمایش های برش مستقیم به صورت تحلیل همبسته ی ترموهیدرومکانیکی، برای اولین بار در نرم افزار المان محدود آباکوس بررسی شده است. در مدل سازی انجام شده، تغییرات مقاومت برشی سطح مشترک خاک رس ایلیت و بتن تحت تاثیر بار مکانیکی و ترمومکانیکی بررسی شده است. اصلی ترین نتیجه ی پژوهش حاضر نشان می دهد که با افزایش دما به میزان 50 درجه ی سانتی گراد، مقاومت سطح مشترک خاک و شمع به طور متوسط به اندازه ی 20 کیلوپاسکال افزایش می یابد.
کلید واژگان: انرژی زمین گرمایی، شمع حرارتی، آزمایش برش مستقیم، رفتار ترموهیدرومکانیکی، سطح مشترک خاک و شمع، آباکوسDue to the growth of energy consumption, air pollution and global warming in the world, the use of renewable energy has become popular in the world due to its variety of resources, lower economic cost and environmental compatibility. One of the unlimited sources of renewable energy, is geothermal energy. Since geothermal energy resources are unlimited and can be exploit in many parts of the world, its application as a reliable source of energy is growing. The use of energy piles as a heat exchanger is one way to exploit this energy. These piles are being used to serve dual purposes transfer the structural load to the ground and act as heat exchanger elements to extract and inject heat from and to the ground. Energy piles are subjected to daily and seasonal cyclic temperature changes during their life span. These temperature changes (heat cycle) induce cyclic expansion-contraction along the pile-soil interface that may affect interface properties such as shear strength. The pile-soil interface is defined as a thin zone of soil that can be subjected to different boundary conditions with respect to the surrounding soil. Therefore, in order to investigate the influences of temperature on soil-pile interface, a series of direct shear tests is modeled in ABAQUS software. In this modeling the shear strength changes of Illite clay and concrete interface, are investigated under mechanical and thermo-mechanical loading. A series of analysis are conducted with sample temperature of 50 and the normal stresses of the direct shear analysis are 50, 100 and 150 kPa. This analysis is done at a shearing rate of 0.006 mm/min. In this investigation, it is assumed that the properties of concrete materials are not temperature dependent and their behavior is thermoelastic. In this paper, the main results of modeling show that the shear strength of Illite clay-concrete interface, increases by an average of 20 kPa with increasing in temperature by 50 .
Keywords: Geothermal Energy, Energy pile, Direct shear test, Thermo-hydro-mechanical behavior, Soil-pile interface, Abaqus -
در این پژوهش به بررسی تاثیر سیمانی شدن طبیعی بر رفتار برشی ماسه کربناته جزیره خارک پرداخته شده است. بدین منظور از یک روش شبیه سازی سیمانی شدن خاک در طبیعت برای سیمانی سازی کردن نمونه های این خاک استفاده گردید. اهمیت این روش سیمانی سازی در قابلیت آن بعنوان جایگزینی برای نمونه های دست نخورده سیمانی شده طبیعی است که در عمل بدست آوردن آنها سخت و پر هزینه است. نمونه های سیمانی سازی شده با این روش و نمونه های غیر سیمانی با استفاده از آزمایش برش مستقیم تحت برش قرار گرفته و نتایج با هم مقایسه و تحلیل گردیدند. همچنین تاثیر متغیرهای مدت زمان عمل آوری ماسه سیمانی شده و درصد تراکم بر رفتار برشی ماسه این محل بررسی شد. مشاهده گردید که سیمانی کردن ماسه خارک باعث افزایش مقاومت بویژه در تنشهای قایم بزرگتر و همچنین کاهش تمایل به اتساع گردید. سیمانی کردن خاک باعث افزایش زاویه اصطکاک داخلی گردید در حالیکه مشاهده گردید که با سیمانی شدن، چسبندگی خاک میتواند افزایش یا کاهش یاید و یا بدون تغییر بماند. افزایش زمان عمل آوری خاک سیمانی شده خارک همواره باعث افزایش قابل توجه چسبندگی و تغییر ناچیز در زاویه اصطکاک داخلی آن گردید. همچنین مشاهده گردید که افزایش تراکم خاک سیمانی شده خارک میتواند منجر به کاهش، افزایش و یا بدون تغییر ماندن چسبندگی آن شود در حالیکه عمدتا باعث افزایش زاویه اصطکاک داخلی آن می گردد. عوامل محتمل در ایجاد تغییرات یاد شده معرفی شده و تاثیر هر یک از آنها بررسی گردید.
کلید واژگان: ماسه کربناته، سیمانی سازی شبه طبیعی، آزمایش برش مستقیم، مقاومت برشی، جزیره خارکIn the present study, effect of natural cementation on the shearing behavior of carbonate sand of Khark Island, south of Iran, has been investigated. To do so, a pseudo-natural cementation method was employed. The importance of this technique lies in its suitability as a substitute for undisturbed samples of cemented carbonate soil that are hard and costly to prepare. Uncemented and cemented samples provided by this method were tested using direct shear apparatus and the results were analyzed and compared to one another. Furthermore, effects of factors such as curing time and relative compaction on the shearing behavior of the Khark sand were studied. It was observed that cementation results in the rise of the shearing resistance, in particular at high vertical stresses, and leads to a decline in the tendency of soil to dilation. While cementation led to growth in the internal friction angle of soil, it may cause increase, decrease or no change in the cohesion of the Khark sand. Increase in curing time led to considerable rise in the cohesion and minor change in the internal friction angle of the cemented soil. Furthermore, results showed that as the relative compaction of the investigated cemented carbonate soil goes up, the cohesion of the soil might increase, decline or stay unchanged while the internal friction angle always increases. Factors that are likely to contribute to the development of the behavior stated earlier were introduced and their effects were discussed thoroughly.
Keywords: Carbonate Sand, Pseudo-static cementation, Direct Shear Test, Shear Strength, Khark Island -
با توجه به افزایش استفاده از مسلح کننده های ژیوسینتتیکی در مسلح سازی خاک، امروزه بررسی رفتار فصل مشترک خاک ژیوسینتتیک، موردتوجه پژوهشگران قرار گرفته است. مطالعه ی حاضر، با هدف تعیین پارامترهای اندرکنش خاک حاوی دانه های ژیوفوم با مسلح کننده های ژیوسینتتیکی با استفاده از دستگاه برش مستقیم بزرگ مقیاس انجام شده است. خاک استفاده شده، مخلوط ماسه ی 161 فیروزکوه و دانه های ژیوفوم با درصدهای اختلاط 0٫2، 0٫4 و 0٫6 درصد وزنی خاک بوده است. مسلح کننده های استفاده شده در پژوهش حاضر، ژیوگرید، ژیوتکستایل و ژیوکامپوزیت بوده اند تا نتایج به دست آمده، قابل تحلیل و مقایسه ی بیشتری باشند. براساس نتایج به دست آمده در مخلوط های ماسه ژیوفوم مسلح شده با ژیوسینتتیک، بیشترین ظرفیت باربری و همچنین بالاترین ضریب اندرکنش برای نمونه های مسلح شده با ژیوگرید و پس از آن، به ترتیب در نمونه های مسلح شده با ژیوکامپوزیت و ژیوتکستایل به دست آمده است.
کلید واژگان: ماسه ی 161 فیروزکوه، ژئوفوم EPS، مسلح کننده ی ژئوسینتتیکی، آزمایش برش مستقیم، ضریب اندرکنشIn the last few decades, due to the increasing use of geosynthetic reinforcements in reinforcing the soil, researchers have considered the significance of the behavior of the soil-geosynthetic interface. On the other hand, the use of geofoams in the form of block and/or bead due to a decrease in the weight of the soil mass behind the retaining structures has attracted the designers’ attention. In this regard, the current research was carried out to determine the interaction parameters of soil containing geofoam beads and geosynthetic reinforcements. For this purpose, a large-scale direct shear apparatus with box dimensions of 304.8*304.8*152 mm was used. The used soil was a mixture of Firoozkooh sand (#. 161) and geofoam beads with a diameter of 2 mm and the geofoam mix percentages were selected as 0.2, 0.4, and 0.6 percent by weight of the soil. Also, the reinforcements used in this research included geogrid, geotextile, and geocomposite; accordingly, further analysis and comparison of the obtained results could be possible. According to the results, in the sand-geofoam mixtures reinforced by geosynthetics, upon an increase in the mix percentage of geofoam, shear strength amounts decreased. Also, in these mixtures, the greatest increase in bearing capacity compared to the corresponding unreinforced mixtures was obtained for the samples reinforced with geogrid and also, for samples reinforced with geocomposite and geotextile, respectively. In general, based on the reinforcement type and geofoam mix percentage, an increase in the bearing capacity of the reinforced mixtures with respect to unreinforced mixtures was about 12% to 135%. By increasing the mix percentage of geofoam from 0.2 to 0.6, the amount of this increase was reduced. In the sand-geofoam mixtures reinforced by geosynthetics, the highest value of the interaction coefficient was obtained in the samples reinforced by geogrid, geocomposite, and geotextile, respectively. In the sand-geofoam mixtures reinforced by geogrid, the highest value of the interaction coefficient was observed in the geofoam of 0.4% and then, in the geofoam of 0.2%.
Keywords: Firoozkooh sand (#.161), EPS geofoam, Geosynthetic reinforcement, Direct shear test, Coefficient of interaction -
در سال های اخیر به علت حجم گسترده آلودگی های نفتی و ورود آنها به داخل خاک در اطراف پالایشگاه ها و محل عبور لوله های انتقال، مطالعات وسیعی در مورد اثرات آلودگی های نفتی بر روی خواص خاک انجام شده است. در این مطالعه به منظور بررسی تاثیر آلودگی نفت گاز بر مقاومت برشی خاک، ابتدا خاک درشت دانه شنی آلوده شده توسط نفت گاز به میزان0 ،3 ،6 ، 9 و 12 درصد تهیه شده و سپس با استفاده از دستگاه برش مستقیم با ابعاد جعبه 10x10 سانتی متر مورد آزمایش قرار می گیرد. جهت بررسی اثر تراکم و تنش قایم بر پارامترهای مقاومت برشی، آزمایش ها در دو وزن مخصوص خشک و در دو سطح تنش قایم پایین و بالا بر روی نمونه ها انجام گرفته است. در این تحقیق سعی شده علاوه بر بررسی تاثیر آلودگی بر رفتار برشی خاک درشت دانه، تاثیر تغییر ابعاد جعبه آزمایش برش مستقیم بر پارامترهای مقاومت برشی خاک نیز مطالعه گردد. نتایج آزمایش های برش مستقیم نشان می دهد که همواره با افزایش درصد آلودگی، زاویه اصطکاک داخلی خاک کاهش می یابد. لیکن از نظر چسبندگی، در نمونه های آزمایش شده با جعبه کوچک با افزایش درصد آلودگی چسبندگی کاهش و در آزمایش های با جعبه بزرگ با افزایش درصد آلودگی، میزان چسبندگی خاک افزایش یافته است. همچنین با مقایسه نتایج می توان گفت که تاثیر ابعاد جعبه برش بر پارامترهای مقاومت برشی تا حد زیادی بستگی به میزان درصد آلودگی خاک، وزن مخصوص خشک و مقدار تنش های قایم دارد.کلید واژگان: آزمایش برش مستقیم، نفت گاز، خاک درشت دانه، پارامترهای مقاومت برشی، ابعاد جعبه برشJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:50 Issue: 1, 2020, PP 107 -118Petroleum contamination in soils induced by oil products such as crude oil, gasoline, and motor oil is an issue raised widely in oil-rich countries like Iran. Contaminated soil with oil products is considered as a common environmental problem, but under the physical-chemical processes that occurred between these contaminants and soil, new geotechnical behavior is expected, which can reduce the soil bearing capacity, change the soil strength parameters and vary engineering and geotechnical properties of soil. Once the leakage occurs, resulted by self-gravity, the oil flows towards the groundwater level, which will cause soil-saturation with this hydrocarbon liquid. In spite of this, lateral propagation of the liquid may result in a wider scale of contamination. Oil pollution near the shore, contaminates the soil across the entire coastline. In this case, to account for the pollution of soil, regarding the environmental conditions, soil type, and type of contaminants the geotechnical properties are revised. The largest oil contamination in soil occurred in recent decades due to the Persian Gulf war in Kuwait, where a volume of 9 million cubic meters of soil in 19.05 million square meters was contaminated to oil; about 69 lakes were created to gather the diffused crude oil. Another case is the destruction of tanks of the refinery of Tehran and Abadan in the war between Iran and Iraq, which caused intense oil-pollution.Keywords: direct shear tests, Gas oil, coarse soil, shear strength parameters, shear box dimensions
-
مقاومت برشی ناحیه پیوند، بین خاک و دوغاب تزریق، یکی از مهم ترین پارامترهای طراحی در پایدارسازی گودبرداری های عمیق به روش نیلینگ است. مهم ترین آزمایش مرجع برای تعیین این پارامتر، آزمایش بیرون کشش نیل (Pullout) است. پیچیدگی انجام این آزمایش از یک طرف و پرهزینه بودن آن از طرف دیگر، تمایل برای یک روش جایگزین ساده تر را بیشتر می کند. در این راستا، تلاش شده است تا آزمایشی ساده و کم هزینه تر که بتواند نتایج درستی را از مقاومت پیوند خاک- دوغاب به دست بدهد، پیشنهاد شود.
در این پژوهش، رفتار برشی ناحیه پیوند، بین دوغاب تزریقی و خاک ماسه ای در جعبه برش مستقیم مورد بررسی قرار گرفت. به همین منظور، این جعبه مورد باز طراحی و به روز رسانی قرار گرفت. سپس تعدادی آزمایش برش مستقیم با درنظرگیری تغییرات فشار تزریق و فشار سربار انجام شد. نتایج نشان داد که آزمایش برش مستقیم با تقریب مناسبی می تواند مقاومت برشی ناحیه پیوند را تخمین بزند. هم چنین، فرمولی برای تعیین مقاومت برشی ناحیه پیوند با درنظرگیری فشار تزریق و سربار ارائه شده است.کلید واژگان: ناحیه پیوند خاک دوغاب تزریق، آزمایش برش مستقیم، آزمایش بیرون کشش نیل (Pullout)، فشار تزریقWith increasing urban population, the need for underground spaces increases and deep excavation is an inevitable affair in civil projects. deep tunnels and large buildings require deep excavations, which is a must use some techniques for stabilize it. grouted soil nail is a popular reinforcement to stabilize slopes, excavations and retaining walls. This method has been introduced to Hong Kong in the mid-1980s and has become an alternative solution to the conventional slope stabilizing methods such as compaction, earth retaining structure, or reduced inclination of the slope, etc. this method is based on sewing the potential failure wedge of soil on the stable soil using some inactive (un-prestressed) elements. the shear strength-displacement behavior at the interface between the grouted nail and surrounding soil is an important parameter in design of various geotechnical engineering projects, for example, soil nails, retaining walls, shallow foundations, pile foundations, etc. in soil nail system, the most common method to measure the interface shear strength is pullout test. It is also possible to determine the interface strength based on the development of resistance between soil and grout in direct shear tests. However, accurate perception of the shear behavior in the connection area of the soil and grout is essential to reach an optimum design. In other words, the interaction between soil and grouted nail is necessary to design an optimum soil nail system. the most common method for determination grouted soil interface resistance is pullout test but there is another experiment that can yield acceptable results. The current study investigates the interface shear behavior between cement-grout and granular soil in direct shear test with different grout pressures ( up to bar) and different overburden pressures ( up to 300 kPa). For this purpose, a number of direct shear tests are performed by modifying of the standard shear box for injection of grout. “Firozkooh” sand is used in this study. The soil is compacted to the relative density of % and the slurry is sprayed with pressure on its surface. Furthermore, results of two pullout tests were used for verification. These pullout test have already been presented in another study with different normal stress and grout pressure. it is shown that the results of direct shear test and pullout test at interface are similar. this may indicate the proper function of direct shear test as a suitable choice alongside pullout test. It was observed that shear stress–displacement curves of the soil-grout interface in direct shear tests are similar to the soil-soil tests; which are classified under different grouting pressures. In addition, increasing grout pressure increases shear strength by increasing the angle of friction and bonding of soil and slurry. The effect of adhesion is dominant. it is shown that The interface shear stress under different grouting pressures is greater than the shear stress of soil under the same normal stresses. it is shown that grouting pressure and normal stress have influence on the behavior of soil-cement interface. Therefore, interface shear strength increases with increase in overburden and injection pressure. The variation of the interface shear strength is approximately linear versus grouting pressure. Finally, a formula is proposed for interface shear strength considering grouting pressure.
Keywords: Grouting pressure, Direct shear test, Shear strength of interface, Cement grout -
در این مطالعه، رفتار خاک تثبیت شده با الیاف مصنوعی با استفاده از آزمون های آزمایشگاهی بررسی شد. آزمایش های برش مستقیم روی نمونه های خاک تثبیت شده با الیاف شیشه و پلی پروپیلن با طول 12 میلی متر انجام شد. نمونه های مورد آزمایش با توزیع تصادفی 05/0، 1/0، 2/0 و 5/0 درصد الیاف مصنوعی تثبیت شدند. آزمایش ها تحت تنش های نرمال مختلف انجام گرفت. نتایج حاکی از آن است که افزودن الیاف باعث بهبود حداکثر مقاومت برشی خاک و افزایش شکل پذیری نمونه ها می شود. نمونه های مسلح با 1/0 درصد الیاف دارای بیشترین مقاومت برشی بودند. همچنین، نتایج بیانگر آن است که در شرایط یکسان، نمونه های مسلح با الیاف پلی پروپیلن دارای مقاومت برشی بیشتری نسبت به نمونه های مسلح با الیاف شیشه می باشند.کلید واژگان: تثبیت خاک، الیاف مصنوعی، مقاومت برشی، آزمایش برش مستقیمSoil stabilization is an effective mechanical method for soil rehabilitation against applied loads. In recent years, synthetic fibers have been introduced as a novel technique for soil stabilization. Therefore, it is essential to assess the behavior of fiber-reinforced soils. In this study, the behavior of synthetic fiber-stabilized soil was investigated using laboratory tests. Direct shear experiments were performed on the specimens reinforced with glass and polypropylene fibers, 12 mm in length. The tested specimens were reinforced with random distribution of 0.05, 0.1, 0.2 and 0.5% of synthetic fibers. The direct shear experiments were performed under different vertical stresses. The tests results indicate that the addition of synthetic fibers improves the maximum shear strength of the tested soil samples. Reinforced samples with 0.1% fibers have the highest shear strength of tested soil. Also, the results indicate that under identical conditions, specimens reinforced with polypropylene fibers have higher shear strength than glass fiber-reinforced specimens.Keywords: Soil, Stabilization, Synthetic fiber, Shearing resistance, Direct shear test
-
خاک های ساحلی ماسه بادی بخش اعظمی از خاک های شمال کشور را تشکیل می دهند. این خاک ها به دلیل سست بودن و نداشتن خصوصیات مقاومتی مناسب برای اجرای راه ها، مشکلاتی را به همراه خواهند داشت. ماسه بادی در حالت محدود نشده، به دلیل نداشتن چسبندگی و دانه بندی یکنواخت با پدیده شسته شدن در زمان هایی که در مسیر جریان آب قرار می گیرند، مواجه می شوند. برای حل مشکل این نوع خاک ها، روش های مختلفی نظیر مسلح کردن آن ها با مواد مختلف استفاده می شود. در این پژوهش، به بررسی تاثیر افزودن درصدهای مختلفی از الیاف پلی پروپیلن به ماسه غیرسیمانی و سیمانی بر مشخصات مکانیکی خاک ماسه ای ساحل بابلسر با انجام آزمایش های برش مستقیم و سه محوری پرداخته شد. مطابق نتایج به دست آمده، افزودن این الیاف سبب بهبود زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی، مقاومت بیشینه، کرنش گسیختگی و مقاومت پسماند ماسه می شود. مقایسه نتایج آزمایش های برش مستقیم و سه محوری نشان داد که به واسطه جهت یابی مناسب تر الیاف نسبت به جهت کرنش های کششی اصلی در آزمایش های سه محوری، نسبت به آزمایش های برش مستقیم، کارایی و تاثیر آن ها بر رفتار مقاومتی خاک در نمونه های سه محوری بسیار چشم گیرتر است.
کلید واژگان: آزمایش برش مستقیم، آزمایش سه محوری، الیاف پلی پروپیلن، ماسه سیمانی، ماسه غیرسیمانیCoastal sandy soils cover a large part of the soil of northern part of the country. These soils will have problems due to loose characteristic and lack of proper strength properties for roads building. Beach sand is encountered with the wash-out phenomenon due to uniform gradation and lack of cohesion at the time of the water flow in an unconfined state. To solve the problem of these soils, various methods such as reinforcement with different materials are used. In this research, the effect of adding various percentages of polypropylene fibers to non-cemented and cemented sand on the mechanical characteristics of sandy soils of Babolsar beach was investigated by performing direct shear tests and triaxial tests. According to the results, adding these fibers improves the internal friction angle, cohesion, maximum strength, Failure strain and residual strength of sand. Comparison of the results of direct shear tests and triaxial tests showed that, due to the proper orientation of the fibers relative to the direction of main tensile strains in triaxial tests, the efficiency and their effect on the soil resistance behavior in triaxial samples were more significant than direct shear tests.
Keywords: Direct Shear Test, Triaxial Test, Polypropylene Fibers, Non- Cemented Sand, Cemented Sand -
رفتار و مقاومت برشی فصل مشترک خاک دانه ای-ژئوسنتتیک مورد توجه برخی از محققین بوده است. اهمیت این مساله به دلیل کاربرد زیاد ژئوسنتتیک ها در لایه های خاک به منظورهای مختلف می باشد. از خانواده بزرگ ژئوسنتتیک ها می توان گفت که ژئوگرید بیشترین کاربرد و سطح استفاده شده را در میان لایه های خاک داراست. این مقاله شرح و نتایج پژوهشی است که بر روی فصل مشترک خاک دانه ای- ژئوگرید انجام گرفته است. روش مطالعه آزمایشگاهی با استفاده از دستگاه برش مستقیم بزرگ مقیاس برای ژئوگرید با اندازه های مختلف چشمه، و خاک دانه ای با درصد تراکمهای مختلف می باشد. شاخص ارزیابی نتایج بر مبنای منحنی های رفتاری خاک یعنی منحنی های تنش-جابجایی و مقاومت پیک می باشد. هدف بررسی تاثیر اندازه چشمه ژئوگرید و درصد تراکم نسبی خاک بر روی رفتار و مقاومت برشی می باشد، چرا که مقدار مقاومت برشی ناشی از سه مولفه می باشد 1 ): مقاومت ناشی از اصطکاک و قفل و بست دانه های خاک با یکدیگر. 2) مقاومت ناشی از اصطکاک دانه های خاک با سطح ژئوگرید. و 3 )مقاومت ناشی از برخورد خاک با نوارهای عرضی ژئوگرید. به منظور ارزیابی راحت تر، پارامتر αبه صورت نسبت تنش برشی حداکثر در سطح مشترک خاک-ژئوگرید به تنش برشی حداکثر در خاک تعریف شد. نتایج نشان می دهد با افزایش تراکم خاک، کاهش مقاومت در فصل مشترک خاک-ژئوگرید بیشتر می شود و همچنین با کاهش فواصل نوارهای عرضی ژئوگرید، مقاومت برشی فصل مشترک خاک-ژئوگرید بیشتر کاهش خواهد یافت.کلید واژگان: خاک دانه ای، ژئوگرید، آزمایش برش مستقیم، نسبت تنش برشی، فصل مشترک خاک- ژئوگریدIt has been of great interest among the researchers to investigate the behavior of soil_geogrid interface. Due to the wide use of geogrids between different layers of soil; these investigations are very important. This paper shows the results of experimental tests on soil_geogrid interface. This study conducts a series of large scale direct shear tests to investigate the interface shear strength of granular soil with various degrees of compaction and various sizes of geogrid apertures. The shear stress versus shear displacement curves and peak shear strength are important for evaluating the results. The interactions between soil and geogrid may include the following mechanisms: 1) shear resistance between soil and the surface of the geogrids; 2) internal shear resistance of the soil in the opening area; and 3) passive resistance of the transverse ribs. The value of α was defined to evaluate the effect of geogrid on the shear strength of the soil which is the ratio of geogrid_soil shear strength to internal shear strength of soil. The results showed that a larger degree of compaction reduces the resistance in soil_geogrid interface and shear strength of soil_geogrid interface will be reduced further by reducing the distances of transverse ribs of geogrid.Keywords: Granular soil, Geogrid, Direct Shear Test, Shear stress ratio, Soil-Geogrid Interface
-
آزمایش برش مستقیم با توجه به سادگی و در دسترس بودن، رواج بسیار فراوانی دارد. این آزمایش نسبت به آزمایش سه محوری به دلیل شکل خاص دستگاه و نحوه ی انجام آزمایش، مقادیر متفاوتی نسبت به پارامترهای واقعی مصالح پاره سنگی ارائه می کند. آزمایش سه محوری به دلیل امکان فراهم کردن شرایطی شبیه با رفتار سنگریزه ها در وضعیت طبیعی می تواند مقادیر واقعی تری از پارامترهای مقاومتی مصالح را ارائه کند. به دلیل زمان بری، پر هزینه بودن، مشکلات کار کردن با دستگاه سه محوری و دشواری آماده سازی نمونه ها، همچنان بیشتر از آزمایش برش مستقیم استفاده می شود. در این تحقیق با بررسی نتایج آزمایشهای برش مستقیم و سه محوری مصالح پاره سنگی، به مقایسه مسیرتنش در فضای pو q و زاویه اصطکاک داخلی این دو آزمایش و یافتن رابطه ای بین آنها پرداخته شده است. برای حصول اطمینان از نتایج به دست آمده، از اطلاعات آزمایش برش مستقیم و سه محوری بزرگ مقیاس استفاده گردیده است. مقادیر φ، τf، σn در هر مرتبه از آزمایش برش مستقیم استخراج گردیده و با استفاده از ضرایب فشارجانبی متفاوت (k) ، نقاط گسیختگی در فضای pوq به دست آمده است. با استفاده از این نقاط، پوش گسیختگی در این نمودارها ترسیم گردید و سپس با بهره بردن از روابط، شیب پوش گسیختگی را به زاویه اصطکاک نمونه تبدیل کرده و با نتایج آزمون سه محوری مقایسه شده است. در ادامه به بررسی مسیرتنش با استفاده از نتایج، پرداخته و آن با مسیر تنش حاصل از آزمون سه محوری بررسی گردیده است. در نهایت به عنوان نتیجه می توان بیان نمود هنگامی که زاویه اصطکاک داخلی مصالح پاره سنگی در برش مستقیم با استفاده از ضریب فشارجانبی حالت مقاوم (kp) تحلیل شود، با زاویه اصطکاک داخلی بدست آمده از آزمون سه محوری در فضای p و q، تقریبا یکسان می باشد.کلید واژگان: زاویه اصطکاک داخلی، فضای تنش q-p، آزمایش برش مستقیم، آزمایش سه محوری استاتیکیDetermination of the Internal Friction Angle of Gravel based on the p-q Graph for Direct Shear TestsSince its simplicity and availability, direct shear test is a current one. This test, compared to the triaxial test, provides different values for the parameters of the gravel due to the specific shape of the test device and the test approach. Triaxial testing, due to the feasibility of providing conditions similar to the natural behavior of gravel in a natural state, can provide more realistic values of material strength parameters. Due to being time consuming, costliness, problems in performing a triaxial test and the difficulty of sample preparation, direct shear test is still used more than triaxial test. In this paper, by studying the results of direct shear test and triangular experiments on gravel material, the stress paths in p - q space and the internal friction angle of these two tests are compared and the relation between them is obtained. To ensure the obtained results, large-scale triaxial and direct shear tests are used. The values of φ, τf and бn are calculated in every direct shear test, and using different lateral pressure coefficients (k), the failure points in the space p and q are obtained. Using the points, failure envelope is depicted in these graphs and then, using the relationships, the gradient of the failure envelope is converted to the friction angle of the sample; and, it is compared with the triaxial test results. Subsequently, the stress path is studied via the results, and it is compared with the stress path of the triaxial test. Finally, it can be concluded that, when the internal friction angle of the gravel in direct shear test is analyzed via lateral pressure coefficient (kp), it is approximately the same with the internal friction angle obtained by the triaxial test in p- q space.Keywords: Internal friction angle, p-q space, Direct shear test, Triaxial test
-
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال چهل و هشتم شماره 1 (پیاپی 90، بهار 1397)، صص 103 -108امروزه در زمینه بهسازی خاک تحقیقات گسترده ای صورت گرفته است. در اکثر این تحقیقات از یک افزودنی مانند سیمان یا آهک به منظور بهبود خواص مقاومتی خاک بهره گرفته شده است. در این تحقیق با توجه به مشخصات ضعیف مصالح موجود در سایت، سعی شده است با تغییر دانه بندی مصالح، مقاومت مورد نیاز خاک تامین گردد. بدین منظور با استفاده از روش تاگوچی طرح اختلاط های مختلفی تعیین گردید که در مجموع 25 حالت مختلف مشخص شد. برای تعیین پارامترهای مقاومتی خاک در این حالت ها 75 آزمایش برش مستقیم بزرگ 30×30 سانتی متر انجام گرفته است. در ادامه با استفاده از روش تاگوچی طرح اختلاط بهینه به دست آمده و ظرفیت باربری در دو شرایط اولیه خاک و طرح اختلاط بهینه تعیین گردیده و تاثیر درصد ترکیبات مصالح مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. در نهایت طرح اختلاط به دست آمده جهت اجرا در پروژه، ارائه گردیده و در منطقه صنعتی اراک در زمینی به مساحت 100000 مترمربع به اجرا رسیده است.کلید واژگان: بهسازی سطحی خاک، روش تاگوچی، آزمایش برش مستقیمJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:48 Issue: 1, 2018, PP 103 -108In this study, the fine weak materials replaced with different percentages of coarse aggregate to provide the best resistance and load capacity for heavy construction in the area. For this purpose, by using the Taguchi method and taking four classes of materials, different mixing of the materials were determined, and large scale samples with dimensions 30×30cm with the new material compounds was obtained and they were tested. By cooperating neural networks and artificial intelligence the most suitable mix designs and best resistance value determined.Keywords: Soil improvement, Taguchi Method, direct shear tests
-
تثبیت خاک روشی است که در راهسازی به منظور بهبود توانایی باربری مصالح بکار می رود. در حالت کلی، تثبیت خاک عبارت است از بهبود و اصلاح خواص فیزیکی مصالح برای تامین تعدادی اهداف از قبل تعیین شده هست. بهسازی خاکها در حالت کلی به دو صورت شیمیایی و مکانیکی انجام می شود. استفاده از مصالح ژئوسنتتیک جهت اصلاح خاک ها در دیوار حائل، خاکریزها، زهکشی بهره گرفته می شود. استفاده از ژئوگریدها در بسیاری از کاربردهای مهندسی و روسازی راه یک روش موثر در اصلاح خاک به شمار می آید. اضافه شدن رس یا سیلت به ماسه در درصدهای مختلف می تواند بطور اساسی رفتار ماتریس ماسه و رس را تغییر دهد. هدف اصلی از تحقیق حاضر، بررسی آزمایشگاهی تاثیر جانمایی لایه ژئوگرید و تعداد آن ها در میزان توانایی باربری و مقاومت برشی خاکهای ماسه ای و رسی منطقه باراندوز هست. در این مطالعه خاک ماسه ای مورد استفاده با خاک رسی با درصدهای (25، 50 و 75) مخلوط گردیده است. تاثیر ژئوگرید به دو صورت مطالعه گردید: مرحله اول یک لایه در قسمت میانی مصالح قرارداده شده و در مرحله دوم دو لایه در فاصله برابر از یکدیگر استفاده شده و تاثیر آنها در بهبود خصوصیات ژئوتکنیکی مورد بررسی قرار گرفت. جهت انجام تحقیق از آزمون های آزمایشگاهی نسبت باربری کالیفرنیا(CBR) و برش مستقیم در هر دو حالت خشک و اشباع براساس استاندارد ASTM بهره گرفته شده و میزان درصد تورم در خاک های ریزدانه اشباع اندازه گیری شده است. نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد که حالت بهینه قرارگیری ژئوگرید، یک لایه و در قسمت میانی مصالح هست. زیرا این شرایط باعث بهبود میزان تراکم پذیری مصالح، افزایش میزان توانایی باربری با توجه به نتایج CBR، مقاومت برشی و کاهش میزان تورم در خاکهای اشباع حاوی ریزدانه می گردد.کلید واژگان: آزمایش برش مستقیم، آزمایش نسبت باربری کالیفرنیا، روسازی راه، ژئوگرید، مخلوط ماسه، رسSoil improvement a method is used for increasing bearing capacity of materials applied in pavement layers. Stabilization generally performed based on two methods chemically and mechanically. Currently geosynthetic materials are used for soil improvement in retaining walls and earth fall. The application of geogrid layers is one of the effective method in many engineering projects and pavement design for soil improvement. Increase of clay or silt content in sand in various percent can basically change geotechnical behavior of mixture. Main aim of this research is experimental study of georid layers locating and number of them effects on bearing capacity and shear strength of sandy and clayey soils from Barandouz area. In this study sandy soil mixed with clay in 25, 50 and 75%. The effect of geogrids on geotechnical properties of specimens studied in two positions: first a geogrid embedded in the middle of materials and second two geogrids by equal depth from each other used in soils. For evaluating geotechnical behavior of sand-clay mixtures California bearing ratio (CBR) and Direct shear tests performed based on ASTM in both dry and saturate conditions. Also, percent of swelling in fines content saturated soils assessed. Results showed that in unreinforced specimens with increasing fines content in bearing capacity and geotechnical properties decreased. Then, with embed a geogrid layer in middle part of specimens compared to two geogrid layers value of sand skeleton void ratio decreased and maximum dry unit weight increased and at that time bearing capacity and shear strength of materials in both dry and saturate condition improved. Also, swelling percent of fines content soils with embed a geogrid layer significantly as compared to an unreinforced decreased. Therefore, it is recommended application of one geogrid layer in sand-clay mixtures is optimum for design subgrade and sub base layers in pavement.Keywords: California bearing ratio (CBR) test, Clay-sand mixtures. Direct shear test, Geogrid, Pavement design
-
ارزیابی عوامل موثر بر مقاومت برشی خاک ماسه ای بهسازی شده به روش بیولوژیکی با استفاره از نظریه تاگوچیبهسازی زیستی خاک، یک سیستم میان رشته ای و جدید است با رویکرد سازگاری با محیط زیست، که از پیوند میان رشته های مهندسی عمران و بیوتکنولوژی در جهت بهبود پارامترهای مقاومتی خاک به وجود آمده و متکی بر فعالیت باکتری هایی است که منجر به تشکیل رسوب کربنات کلسیم در توده ی خاک می شود. در این پژوهش از باکتری Sporosarcina pasteurii بر روی یک خاک ماسه ای استفاده شد و با کمک آزمایش برش مستقیم، مقاومت برشی خاک، تحت سه سربار 5/12، 40 و 68 کیلو پاسکال مورد ارزیابی قرار گرفت. روش تاگوچی به منظور طراحی آزمایش ها و تحلیل آماری نتایج نیز مورد استفاده قرار گرفت. به این منظور چهار فاکتور غلظت باکتری، نسبت مولاریته مواد غذایی، مدت زمان تیمار کردن خاک(گیرش) و نسبت حجمی سوسپانسیون باکتری به مواد غذایی با 3 سطح تغییرات انتخاب گردید. بررسی میزان تاثیر فاکتورهای در نظر گرفته شده به وسیله ی تحلیل واریانسی (ANOVA) نشان داد که درصد تاثیر این فاکتورها روی مقاومت برشی خاک به ترتیب برابر 22% ، 20% ، 45% و 12% می باشد. پس از انجام آزمایش ها و استخراج نتایج مشاهده گردید ، مقاومت برشی نمونه های شاهد که برای سربار 5/12، 40 و 68 کیلو پاسکال به ترتیب برابر 6، 18 و31 کیلو پاسکال بود پس از گذشت 28 روز به مقدار 470، 491 و 512 کیلو پاسکال برای سربارهای یاد شده در حالت بهینه افزایش یافت.کلید واژگان: بهسازی زیستی خاک، رسوب میکروبی کربنات کلسیم، روش تاگوچی، آزمایش برش مستقیمPopulation and civil infrastructure continue to expand at unprecedented rates. On the one hand, the growing needs for the development and, on the other hand, the environmental crisis, stress the importance of finding methods not harming the environment while they are able to meet the requirements for development. Infrastructure demands are even more severe in other countries, particularly in developing ones. Infrastructure is insufficient in countries such as China, where 10 million people immigrate to major cities each year. Population growth is particularly acute for historic cities and regions where expansion is limited by geographical boundaries and inadequate soil conditions. The confluence of these factors necessitates the exploration and development of new alternative soil improvement methods and associated reliable monitoring techniques. Bio-mediated soil improvement is an innovative, and interdisciplinary technique with the approach of being environmentally friendly, which utilizes some bacteria utilizing some bacteria to precipitate calcite on soil particles. In addition, this system broadly refers to a chemical reaction network that is managed and controlled within soil through biological activity and whose byproducts alter the engineering properties of soil. Therefore, Microbial carbonate precipitation (MCP) has experienced an increased level of interest in recent years for applications such as restoration of calcareous stone materials , bioremediation, wastewater treatment, strengthening of concrete and selective plugging for enhanced oil recovery. In this research, to attain the highest number of experiments without repeating the unnecessary ones, Taguchi design method was utilized. The Taguchi method was developed to improve the implementation of total quality control. The effect of factors on characteristic properties (response) and the optimal conditions of factors can be determined using the Taguchi design. It is feasible to find out the optimal experimental conditions with the least variability. Taguchi analysis is based on choosing the best run by analyzing signal-to-noise ratio (S/N), whose form depends on the experiment objective. A standard L9 orthogonal array with four parameters consisting of bacterial cell concentration, molar concentration ratio of nutrient solution, curing time, and inoculum ratio, each was assigned three levels, was selected. In this regard, soil samples were stabilized in sandy soil columns. Two-phase stabilization were conducted by adding the bacterium Sporosarcina pasteurii PTCC 1642 in the first phase and nutrient in the second phase. Specimens were subjected to direct shear stress test with the normal stress of 12.5, 40, 68 kPa. ANOVA suggested that the effect of each parameter on the direct shear stress. The most effective parameter was curing time with 45.97% of the overall variance of the experimental data followed by bacterial cell concentration (22%), molar concentration ratio of nutrient solution (20%), and inoculum ratio (12%). The direct shear strength increased from 6, 18, 31 kPa for the normal stress of 12.5, 40, 68 kPa to 470, 491, 512 kPa in optimally treated specimens.Keywords: Bio, mediated soil improvement, Microbial calcium carbonate precipitation, Direct shear stress test, Design of experiments
-
ظرفیت باربری پوسته شمع ها و همچنین پایداری دیوارهای نگهبان و سازه های خاک مسلح به رفتار سطح مشترک خاک-سازه وابسته است. با انجام آزمایش های برش مستقیم، رفتار یک ماسه ریزدانه تیزگوشه در این تحقیق بررسی شد. سپس با ساخت صفحات فولادی با زبری های سطحی مختلف و قرار دادن آنها در نیمه پایینی جعبه برش مستقیم، رفتار سطح مشترک این صفحه ها با نمونه های متراکم و شل ماسه بررسی گردید. آزمایش ها نشان می دهد که مقاومت برشی و گرایش به اتساع سطح مشترک ماسه و فولاد همواره کمتر از مقادیر متناظر به دست آمده برای نمونه های ماسه است. در این خصوص، زاویه اصطکاک داخلی اوج برای سطح مشترک فولاد زبر با ماسه متراکم و شل به ترتیب در حدود 40 و 25 درصد کمتر از مقادیر متناظر برای ماسه متراکم است. به طور مشابه، زاویه اصطکاک داخلی اوج برای سطح مشترک فولاد با زبری میانه و ماسه متراکم و شل به ترتیب در حدود 60 و 45 درصد کمتر از مقادیر متناظر برای ماسه شل است.
کلید واژگان: سطح مشترک خاک، سازه، زبری، مقاومت برشی، اتساع، آزمایش برش مستقیمThe bearing capacity of piles shaft and stability of retaining walls and reinforced soil structures depend on the behavior of soil-structure interfaces. Using direct shear apparatus، behavior of a sand with fine angular grains was studied. Steel plates with two surface roughness values were separately embedded at the lower half of the shear box and consequently، the upper half was filled with dense or loose sand. Then، the behavior of interfaces forming between dense/loose sand and rough/medium rough steel plates was studied. Tests show that the shear strength and dilation in sand-structure interfaces are significantly less than the corresponding values for sand. In this regard، the peak friction angle of rough steel plate in contact with dense and loose samples is، respectively، about 40 and 25 percent less than those of dense and loose sand. In a similar fashion، the peak friction angle of medium rough steel plate in contact with dense and loose samples is about 60 and 45 percent less than those in dense and loose sand، respectively.Keywords: Soil, Structure Interface, Roughness, Shear Strength, Dilation, Direct Shear Test -
در طبیعت خاکهایی یافت می شود که تحت تنش ثابت، با افزایش درصد رطوبت میزان کاهش حجم بسیار زیادی از خود نشان می دهد. این خاکها به خاکهای رمبنده موسوم اند. با توجه به این که بسیاری از سازه های آبی بر روی این خاک ها احداث می شوند بررسی خصوصیات رفتاری این نوع خاک ها و تثبیت آنها در طراحی های سازه های آبی بسیار حائز اهمیت است. میزان تغییر حجم این خاکها پس از اشباع شدن فوق العاده زیاد می باشد. با توجه به گستره خاکهای رمبنده در مناطق مختلف و همچنین بدلیل اهمیت اجرای پروژه های عمرانی در محل وجود این خاکها، دست یابی به یک شیوه مناسب جهت تثبیت خاکهای رمبنده در این تحقیق مد نظر قرار گرفته است. هدف از این تحقیق بهبود پارامترهای مقاومت برشی خاک رمبنده می باشد.در این تحقیق پارامترهای مقاومت برشی خاک با افزودن ترمیم کننده بتن ویژه با درصدهای اختلاط متفاوت بر روی خاک رمبنده تعیین شدند. ابتدا همه نمونه ها با دانسیته ماکزیمم به دست آمده از آزمایش تراکم، متراکم شده و سپس تحت آزمایش برش مستقیم قرار گرفتند. ابعاد دستگاه 60*60*20 میلیمتر و سرعت برش 0.5 میلیمتر بر دقیقه انتخاب گردید.برای این آزمایش از رطوبت اپتیمم استفاده گردید. نتایج آزمایشات نشان می دهد که بهترین نسبت اختلاط 1% می باشد.کلید واژگان: خاک رمبنده، آزمایش برش مستقیم، ترمیم کننده بتن ویژهThere are some kinds of soils in nature which show a significant decrease in volume by increasing the humidity percentage under a fixed pressure.these solis are called collapsible soils. Collapsible soil shows a noticeable decrease in its volume with an increase in its moisture content under fixed stress. This decrease in
volume causes irreversible damages to any structures on collapsible soil and the ones which are under construction. The study of the behavioral characteristics of collapsible soil and its stabilization is crucial. The main purpose of this study is stabilizing collapsible soil and increasing shear strength by adding E.M. Super Repair with different combinations. A sample was collected from Hamidiyeh region near Ahvaz. The primary geotechnical tests were done on the sample. Then shear strength parameters were determined by adding E.M. Super Repair with different combinations. The results show this substance improve the shear strength parameters. The most shear strength has been observed in 1% combination.Keywords: Collapsible soils, Direct Shear Test, E.M.super repair -
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال چهل و چهارم شماره 1 (پیاپی 74، بهار 1393)، صص 55 -63در طبیعت خاک هایی یافت می شوند که با افزایش درصد رطوبت تحت تنش ثابت، میزان کاهش حجم بسیار زیادی از خود نشان می دهند. این خاک ها به خاک های رمبنده موسوم اند. با توجه به گستره خاک های رمبنده در مناطق مختلف و همچنین به دلیل اهمیت اجرای پروژه های عمرانی در محل وجود این خاک ها، تثبیت این خاک ها از اهمیت خاصی برخوردار است. در این تحقیق جهت تثبیت خاک های رمبنده از درصد اختلاط های مختلف از ماده پلی یورتانB که یکی از الاستومرهای پرمصرف مهندسی در جهان است، استفاده شده است. خاک مورد نظر از منطقهحمیدیه در نزدیکی شهر اهواز جمع آوری گردیده و آزمایشات ژئوتکنیکی اولیه روی آن انجام شده است. سپس آزمایش برش مستقیم به منظور بررسی میزان تاثیر این ماده روی پارامترهای مقاومت برشی انجام گرفته و در نهایت تاثیر این ماده روی میزان رمبندگی خاک بررسی شده است. نتایج نشان می دهد این ماده پارامترهای مقاومت برشی را تغییر داده و شاخص رمبندگی را کاهش می دهد. به طوری که به ازای درصد اختلاط 5، میزان شاخص رمبندگی 92% کاهش یافته است.
کلید واژگان: خاک رمبنده، آزمایش برش مستقیم، شاخص رمبندگی، پلی یورتانBJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:44 Issue: 1, 2014, PP 55 -63IntroductionOne of the most important geotechnical issues is problematic soils (dispersive soils, expansive soils, collapsing soils, liquefying soils, soluble soils …) which may affect the constructing projects on these soils and may even cancel them [1]. In this research collapsing soils are studied. A sudden collapse of the land is called collapsing. It is because the strength of the bonding among soil particles no longer exists. Studies have shown the of these soils structure need to be improved before constructing any structures on them [2]. Improvement of these soils with various substances leads to different results. The effect of Polyurethane B with different combination percentages (0.5, 1, 1.5, 2, 3 and 5 weight percentage) on improving the structure of these soils were examined.MethodologyPolyurethane B is one of the most common elastomerics in engineering which has numerous uses. It has unique characteristics such as high mechanical and wear resistance, flexibility in low temperature, high cutting potential and elasticity and resistance to absorbing water, oils and solvents. The most significant feature of these polymers is that a fixed structure is obtained after reaction. In this research, direct shear test was used with stress control. Vertical pressures of 54.5, 109 and 218 Kilopascals were applied out on specimens. In order to determine the collapsing rate, ASTM D 5333-03 standard criteria were used [3].Results And DiscussionThe sample was collected from Hamidiyeh Region near Ahvaz city. Atterberg limits, simple shear test and collapsible index experiments were carried out on the specimen to determine some of the physical and geotechnical features of the soil. The results are shown in Table 1.ConclusionsCollapsing tests revealed that by increasing the percentage of additive substance, collapsing index decreases. The value of collapsing index for 0.5, 1, 1.5, 2, 3 and 5 combination percentages were 45%, 58%, 75%, 86% and 92%. After conducting the direct shear test on the soil which was combined with Polyurethane B, it was concluded that the most shear strength can be obtained in 1% combination percentage. In this combination, the value of adhesion and angle of internal friction were increased 27% and 3%, respectively.Keywords: Collapsible soil, Direct shear test, Collapse index, Polyurethane B -
امروزه با گسترش صنعت حمل و نقل، نیاز به احداث تونل، امری اجتناب ناپذیر است و به تبع آن بررسی پایداری آن درکنار عوامل ساختاری مانند ناپیوستگی ها، در طراحی بسیار حائز اهمیت می باشد. آزمایش برش مستقیم یکی از پرکاربرد ترین آزمایش های ژئوتکنیکی در مطالعه رفتار عارضه های زمین مانند درزها می باشد. به وسیله این آزمایش می توان رفتار برشی و اتساع دو سطح لغزنده بر یکدیگر را بررسی کرد. در این مقاله، یک المان درز کرنش ثابت ارایه شده که در آن با ترکیبی از لغزنده و فنر، برخلاف مدل های پیشین رفتار برشی درز در قسمت پلاستیک هم، مدل شده است، در نهایت، یک آزمایش برش مستقیم با سختی برشی و عمودی ثابت بر اساس روش المان های محدود، برنامه-نویسی شده و رفتار درز تحت تنش های عمودی فزاینده با سختی های برشی و زبری های مختلف، بررسی شده است. نتایج این تحلیل نشان می دهد که با افزایش سختی برشی درز، تغییر مکان های برشی، کاهش می یابد و به تبع آن اتساع کم می-شود و با افزایش سطح تنش عمودی، با وجود اینکه درز، اتساع بیشتری را تجربه می کند، اما نرخ افزایش اتساع کاهش می-یابد. همچنین، با افزایش زبری، تنش برشی نهایی افزایش می یابد ولی تاثیر تنش عمودی در افزایش مقاومت برشی بیشتر از زبری می باشد و به علاوه افزایش زبری اثر مستقیم در افزایش اتساع دارد.
کلید واژگان: آزمایش برش مستقیم، المان درز، اتساع، المان محدودIn modern times, the necessity of tunnel construction is inevitable with regards, to the development of the transportation industry, and as a result it is very important to analyse its stability while it is adjacent to some geologic features, such as discontinuities. The direct shear test is one of the most applicable geotechnical tests to investigate geological features such as joints and discontinuities. The dilation and shear behaviour of two sliding surface can be analysed with this test, and in this paper, a constant strain joint element has been presented and a combination of a slider and a shear spring have been applied to this joint element to model the plastic shear behaviour of the joint in contrast to previous joint models. Then, the direct shear test has been programmed based on the finite element method in MATLAB. Subsequently, the joint behaviour has been analysed with an increasing normal stress with various shear stiff¬ness values and JRC (Joint Roughness Coefficient). The results of this numerical study demonstrate that the shear displacements reduce with an increase in shear stiffness, and consequently the dilation decreases as well. Meanwhile, by increasing the normal stress, the joint experiences more dilation in spite of a reduction in the rate of increasing the dilation. Moreover, the peak shear stress and shear strength of the joint have been increased as the JRC increases, but the effect of the normal stress on the shear strength increases with greater significance than with the JRC. Also, the increase in JRC has a direct relationship with dilation increase in the joint.
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.