دستگاه برش مستقیم خاک

دستگاه برش مستقیم خاک

از این دستگاه در خاک هاي  ماسه اي  متراكم  نمودار صعود  مي كندبعد به يك نقطه ( pic )  مي رسد كه بعد  از اين  نقطه  خاک نرم مي شود و نزول مي كند هر چه  ماسه  متراكم تر  باشد  شيب نمودار بيشتر مي شود چون سختي آن بيشتر مي شود پس خاك ماسه اي متراكم تمايل به اتساع ( dilation ) دارد . اتساع يعني افزايش حجم ناشي ازتنش برشي . خاك متراكم وقتي تحت برش قرار مي گيرد ابتدا يك مقدار متراكم مي شود اما بعد دانه ها شروع به راندن يكديگر مي كنند ( مثل شخصي كه ميخواهد ازجمعيتي عبور كندپس بايدبه اطراف فشار بياورد ) پس تمايل به افزايش حجم پيدا مي كند واصطعكاك كمتر مي شود و با افت مقاومت برشي مواجه هستيم و خاصيت نرم شوندگي از خود نشان مي دهد . پس برش مستقیم خاك ماسه اي متراكم تمايل به اتساع دارد . درخاك هاي ماسه اي شل وقتي تحت برش قرار مي گيرد متراكم مي شود و كاهش حجم مي دهد ( compation )

ابتدا جعبه برش و مخزن آب آن را در جاي خود سوار مي كنيم و بعد بين دو نيمه جعبه برش را بايك لايه نازك گريس پوشانده و بوسيله ميخ هاي مخصوص روي هم ثابت مي كنيم تا ديگر هيچ جابه جايي و لغزش بين آن ها انجام نشود . با دقت نمونه را داخل جعبه برش قرار داده و جعبه را از آب اشباع مي كنيم . صفحه سربار را كه مجهز به سنگ متخلخل مي باشد روي نمونه گذاشته و قاب مخصوص بارگذاري قائم را روي آن قرارمي دهيم معمولا حد فاصل اين قاب و صفحه سربار يك گلوله فلزي قرار مي گيرد و يا اينكه مستقيما قاب در شيار صفحه سربار جاي داده مي شود گيج مخصوص اندازه گيري نشست قائم نمونه را روي صفحه سربار نصب كرده نيروي قائم را باتئجه به شرايط آزمايش و با افزودن وزنه هاي مناسب روي قاب بارگذاري اعمال مي كنيم سپس ميخ ها را بيرون مي آوريم وجعبه برش را بيرون مي آوريم نمونه آماده براي برش است نيروي برش به صورت افقي و به وسيله موتور الكتريكي با دور معيني اعمال مي شود . اين نيرو به وسيله حاقه نيرو سنج و جا به جايي بوسيله گيج تغيير شكل افقي اندازه گيري مي شود . بارگذاري را آنقدر ادامه مي دهيم تا اينكه نيروي برش ثابت بماند مادراين آزمايش از 67 kg خاك ماسه اي استفاده كرديم . سطح قاب 25 cm2 مي باشد بار قائم را با 5 kg آغاز مي كنيم .

افزايش هاي بار معمولي عبارتند از 250،500، 1000، 2000 و غيره . هر افزايش بار تا زمان رسيدن به تعادل روي نمونه باقي مي ماند . به دليل نفوذ پذيري زياد خاک هاي غير چسبنده معمولاً زماني در حد چند ساعت لازم است . قبل از اعمال بار بعدي مقدار عقربه قرائت شده و در برگه يادداشت مي‏شود . قابل ذكر است كه تراكم پذيري دستگاه قابل صرف نظر كردن است .

قرار دادن نمونه داخل جعبه برش مستقيم :

پس از پايان مراحل بارگذاري نمونه در دستگاه تحكيم ، بار ازاي آن برداشته شده و به دستگاه برش مستقيم منتقل مي‏شود . شكل نمونه اي را كه داخل جعبه برش قرار گرفته نشان مي‌دهد . فلش پيچ مربوط به محور كردن نيمه هاي بالايي و پاييني قالب را نشان مي‌دهد .

برش دادن نمونه :

براي اندازه‏ گيري جابجايي افقي در طي برشي از يك گيج عقربه اي استفاده مي‏شود . قدم اول در برش دادن نمونه قرائت كردن مقدار اوليه عقربه گيج هاي تغييرشكل افقي وعمودي است . اين مقادير روي برگه يادداشت مي‌شوند . درست قبل از آغاز برش ، بايد پين‌هاي قالب را درآورد . فراموش كردن اين كار باعث آسيب شديد دستگاه مي‏شود . عرض جعبه‌ها به پيچهايي مجهز هستند كه يك فضاي خالي بين قسمت هاي بالايي و پاييني قالب ايجاد مي‏كند . فاصله خالي بين دو نيمه قالب در اين جعبه هاي برش بايد حدود 0/025 in باشد . براي اعمال نيروي برشي به نيمه بالايي قالب دو روش وجود دارد :

A ) روش كرنش كنترل شده : در اين حالت نيروي برشي به نحوي اعمال مي‏شود كه نرخ جابه‌جايي كنترل شود . اين امكان با استفاده از يك موتور الكتريكي و جعبه دنده مهيا مي‏شود نيروي برشي توسط بار سنج يا حلقه بار نشان داده مي‏شود اين وسايل بايد قادر باشند كه نيروي برشي را با دقت 1 % مقاومت برشي اندازه‏گيري كنند . مرحله برش تا رسيدن به جابه‌جايي معادل 10 تا20 درصد قطر اوليه نمونه ادامه مي‏يابد . بنابراين براي نمونه اي با قطر 2/5 in ، نمونه بايد تا جابجايي افقي حداقل 0/25 in ادامه يابد .

B ) روش تنش كنترل شده : در اين حالت نيروي برشي به صورت افزايشي اعمال مي‏شود . يك كابل به نيمه بالايي جعبه برش متصل شده است . اين كابل از طريق يك چرخ به آويز متصل شده است و بار به اين آويز وارد مي‏شود . با اضافه كردن وزنه به آويز نيروي برشي افزايش مي‏يابد . با افزايش يافتن تغيير شكل افقي نمونه ، بايد وزنه‌هاي سبك تري به آويز اضافه نمود . وقتي كه به مقاومت برشي نمونه رسيديد،نمونه سريعاً به نيم تقسيم مي‏شود .

در ميان دو روش بالا روش كرنش كنترل شده متداول تر است . در طول برش نمونه خاک ، داده هاي در قسمت مربوطه ثبت مي‌شوند . اين داده‌ها شامل قرائت هاي گيج هاي عقربه اي افقي و قائم و قرائت هاي حلقه بار ، بارسنج يا وزنه‌ها كه براي محاسبه تنش برشي استفاده مي‌شوند . سرعت آزمايش بايد به قدري كم باشد كه فشار منفذي در نمونه ايجاد نشود . يعني اگر نمونه تمايل به اتساع نشان داد ، بايد زمان كافي براي ورود آب به نمونه وجود داشته باشد . بالعكس اگر نمونه تمايل به تراكم نشان داد ، بايد زمان كافي براي خروج آب به نمونه وجود داشته باشد . براي تحقيق اين امر لازم است كه زمان رسيدن به مرحله گسيختگي به صورت زير باشد :

●   در مورد ماسه تميز با كمتر از 15 درصد ريز دانه غير خميري ، زمان كل تا رسيدن به گسيختگي حداقل 10 دقيقه باشد .

●    در ماسه لاي دار حاوي بيش از 5 درصد ريز دانه غير خميري ، زمان كل تا رسيدن به گسيختگي حداقل 60 دقيقه مي‏باشد .

●    در مورد لاي غير خميري ، زمان كل تا رسيدن به گسيختگي بايد حدود 2 تا 3 ساعت باشد .

 ويژگي‌هاي شاخص در پايان آزمايش برش مستقيم خاک :

پس از اينكه نمونه به طور كامل برش خورد ، از داخل دستگاه برش بيرون آورده مي‏شود . سپس درصد رطوبت نمونه تعيين مي‏گردد .  پس از قرار دادن نمونه در قوطي بايد آنرا خرد نمود وجود ذرات درشت در آن را بررسي كرد . اين ذرات مانع برش خوردن نمونه شده و مقاومت را بالا مي برند درصورت مشاهده اين ذرات . اين آزمايش را مي توان با نمونه اي ديگر تكرار نمود . حداكثر اندازه ذرات در آزمايش برش مستقيم محدوديت مهمي است .

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *