مکانیک خاک

آزمایش برش مستقیم خاک + فیلم و گزارش

آزمایش برش مستقیم خاک

آزمایش برش مستقیم خاک + فیلم و گزارش

آزمایش برش مستقیم خاک برای تعیین مقاومت برشی تحکیم یافته زهکشی شده مصالح خاکی در برش مستقیم کاربرد دارد. این آزمون، با تغییرشکل یک نمونه در شرایط کنترل کرنش یا در نزدیکی یک صفحه برش منفرد که به واسطه پیکره بندی و چیدمان دستگاه تعیین می شود، انجام می گردد.

به طور کی تعداد 3 نمونه یا بیشتر، هریک تحت یک بار نرمال مختلف، به منظور تعیین اثرات این بار، بر مقاومت برشی و تغییر مکان و ویژگی های مقاومتی، مانند پوش مقاومت موهر، مورد آزمایش قرار می گیرند. تنش های برشی و تغییر مکان ها، به صورت غیریکنواخت در نمونه توزیع می شوند. برای محاسه کرنش های برشی، نمی توان نرخ ارتفاع ثابت و مناسبی از ضخامت نمونه را تعریف نمود.

بنابراین، روابط تنش- کرنش، یا هر مقدار مربوطه مانند مدول را نمی توان با استفاده از این آزمایش تعیین نمود. این آزمایش، می تواند بر روی نمونه های دست نخورده یا با داشتن وزن مخصوص و درصد رطوبت، بر روی نمونه های دست خورده انجام گیرد.

تصویر آزمایش برش مستقیم خاک

Direct Shear

معایب آزمایش برش مستقیم خاک

  • تحمیلی بودن صفحه گسیختگی
  • نخریب زیاد نمونه
  • مقاومت ماندگاری کم
  • قابل اندازه گیری نبودن فشار آب حفره ای
  • عدم امکان محاسبه وضعیت تنش ها در هر نقطه از نمونه و در هر مرحله از آزمایش
  • عدم یکنواختی توزیع تنش

مزایای آزمایش برش مستقیم خاک

  • سهولت کاربرد
  • سریع بودن
  • اشباع سریع و زهکشی مناسب تر، نسبت به آزمایش سه محوری (زمان آزمایش برش، یک سوم زمان آزمایش سه محوری است)

تعاریف

مقاومت برشی توده خاک

مقاومت داخلی واحد سطح خاک در برابر گسیختگی یا لغزش، در امتداد هر صفحه داخلی واقع در توده خاک

تغییرمکان جانبی نسبی

تغییرمکان افقی نیمه های بالا و پایین جعبه برش

گسیختگی (شکست)

گسیختگی، متناظر با تنش برشی حداکثر حاصل، یا تنش برشی در ۱۵ یا ۲۰ درصد تغییر مکان جانبی نسبی در نظر گرفته می شود.

شرح مختصری از روی ازمون

مراحل کلی انجام آزمایش، به شرح زیر است.

  • با توجه به روش آزمایش UU یا CD ، نمونه را داخل قالب و جعبه برش بازسازی کرده و در روش CD، حوضچه قالب را از آب پر می کنیم.
  • جهت فاز تحکیم در روش CD، پس از بارگذاری، اهرم اعمال بار بازو را آزاد کرده و همزمان کرنومتر (زمان سنج) را فعال می کنیم تا مقادیر نشست را یادداشت کنیم.
  • در پایان فاز تحکیم، سرعت واقعی گسیختگی، از محاسبات مربوطه حاصل می شود.
  • به ازای مقادیر تغییر شکل (جابجایی افقی، نیروسنج را یادداشت می نماییم. همزمان، کرنش سنج قائم نیز قرائت می شود.
  • با توجه به نکات ذکر شده در بخش نکات فنی و کارشناسی، در صورت وقوع یکی از 3 شرط پایان آزمایش، گسیختگی و برش حادث شده آزمایش به اتمام می رسد.
  • نمونه های کنترل درصد رطوبت، قبل و بعد از آزمایش، جهت صحت آزمایش، اخذ می گردند.
  • در روش UU ، حوضچه جعبه برش آب ندارد و نمونه با رطوبت طبیعی با رطوبت موردنظر آزمایش می گردد.
  • آزمایش برش مستقیم، حداقل به ازای 3 تنش قائم انجام می گردد و بر این اساس، قادر به ترسیم خط پوش موهر – کلمب می باشیم.

با توجه به این که در حین بارگذاری با تجهیزات دستگاه برش مستقیم، قادر به اندازه گیری فشار آب حفرهای نیستیم، بنابراین روش علمی CU قابل تحلیل و تفسیر نمی باشد

روش تقریبی CU به صورت عملی

ابتدا فشار نرمال اولیه (معادل فشار حین آزمایش)، پس از استقرار نمونه در جعبه اعمال می شود (حوضچه از آب پر است). جهت تحکیم نمونه، صفحات متخلخل، در بالا و پایین قرار می گیرند. پس از پایان تحکیم (آرام شدن حرکت عقربه گیج کرنش سنج قائم)، صفحات مشبک را با دقت کافی و سريع جدا نموده و به جای آنها، صفحات شیاردار غیرمشبک قرار می گیرند تا
شرایط غیرزهکشی فراهم گردد.

دستگاه برش مستقیم خاک

digital direct shear test machine specimen box 100 x 100 mm

خرید دستگاه برش مستقیم خاک با باکس

روش آزمایش برای خاک های دانه ای (غیر چسبنده) غیر اشباع

  • مقداری خاک دانه ای (ماسه یا شن) خشک را داخل قالب با جعبه نمونه گیری مشابه، با حداکثر انرژی تراکمی کوبیده و آن را توزین می کنیم، سپس، همان میزان خاک دانه ای، داخل جعبه برش اصلی دستگاه به صورت متراکم جای می گیرد؛
  • مراحل نصب یوغ بارگذاری، گرفتن خلاصی، تراز کردن و قفل نمودن بازو، اعمال وزنه های سربار، نصب گیج های کرنش سنج افقی (نیروی برشی) و قائم (اندازه گیری نشست) طی می شوند؛
  • به علت دانه ای بودن مصالح، فقط نشست آنی داشته و نشست تحکیمی نخواهیم داشت؛ و
  • عملیات بارگذاری و گسیختگی را در ۳ نوبت، روی یک نمونه مصالح، با ۳ مقدار تنش قائم
    افزایشی متفاوت انجام می دهیم.

روش آزمایش برای خاکهای دانه ای (غیر چسبنده) اشباع

  • جعبه برش و حوضچه را از آب پر می کنیم تا نمونه اشباع گردد؛
  • در صورت بکار گیری سنگ متخلخل (صفحات مشبک)، آنها را در آب خیس نموده و سپس
    استفاده می کنیم؛ و
  • سایر موارد، مشابه بند قبل می باشد.

نکته برای خاکهای دانه ای (غیر چسبنده)، معمولا خط پوش موهر-کلمب، از مبدا مختصات می گذرد و چسبندگی برابر صفر حاصل میشود (0 = C).

در خاک های غیر چسبنده مرطوب، به علت وجود خاصیت نیروی کشش سطحی آب و دانه های خاک، مقداری چسبندگی کاذب به وجود می آید. اگر این مقدار چسبندگی، در حدود 0/2 – 0/1 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع باشد، از آن صرف نظر می گردد. ولی اگر مقدار آن، پیش از مقدار مذکور باشد، بایستی علت را جستجو کرده و موضوع را برطرف نمود.

محاسبات

تنش برش اسمی: تنش برش اسمی وارد بر نمونه به صورت زیر تعیین می شود:

τ: تنش برشی اسمی، برحسب پوند بر اینچ مربع یا کیلوپاسکال؛

F: نیروی برشی،برحسب پوند یا نیوتون؛ و

A: مساحت اولیه نمونه، برحسب اینچ مربع یا میلیمتر مربع.

تنش نرمال: تنش نرمال (قائم) وارد بر نمونه، عبارت است از:

σ: تنش نرمال، برحسب پوند بر اینچ مربع یا کیلوپاسکال؛ و

N: نیروی قائم وارد بر نمونه، برحسب پوند یا نیوتون.

نرخ تغییر مکان:نرخ واقعی تغییر مکان، با تقسیم تغییر مکان جانبی نسبی بر زمان سپری شده، به صورت زیر محاسبه می شود، یا نرخ مورد استفاده برای آزمایش گزارش میگردد:

dr: نرخ تغییر مکان، برحسب اینچ بر دقیقه یا میلیمتر بر دقیقه؛

dh:تغییر مکان جانبی نسبی، برحسب اینچ یا میلیمتر؛ و

te:زمان سپری شده آزمون،برحسب دقیقه.

سایر موارد: نسبت تخلخل اولیه، مقدار آب، وزن مخصوص خشک و درجه اشباع، براساس چگالی ویژه و جرم کل نمونه محاسبه می شوند. حجم نمونه، با اندازه گیری طول یا قطر جعبه برش و ضخامت اندازه گیری شده نمونه تعیین می گردد.

گزارش

گزارش باید شامل:

  • مشخصات نمونه، پروژه و محل آن؛
  • نوع دستگاه برش
  • تشریح نظری نمونه،براساس استاندارد ASTM-D2488، حدود آتربرگ و داده های اندازه ذرات، درصورتی که تعیین شده باشند؛
  • شرح ساختار خاک (نحوه تهیه نمونه: دست نخورده، دست خورده، متراکم و…)؛
  • مقدار آب اولیه و نهایی؛
  • وزن خشک و وزن مخصوص مرطوب اولیه و نهایی؛
  • وزن مخصوص خشک اولیه و نهایی؛
  • ضخامت اولیه و قطر نمونه (عرض برای جعبه های برش مربعی)؛
  • تنش نرمال، نرخ تغییر شکل، تغییر مکان برشی و مقادیر تنش برشی اسمی مربوطه و تغییرات ضخامت نمونه؛
  • ترسیم لگاریتم زمان یا جذر زمان، در مقابل تغییر شکل افزایش های بار که درآن، t50 تعیین شده است.
  • ترسیم تنش برشی اسمی، در مقابل درصد تغییر مکان جانبی اسمی؛ و
  • سایر موارد، مانند توالی های بارگزاری خاص یا الزامات خاص مرطوب نمودن نمونه.
دستگاه برش مستقیم خاک

digital direct shear test machine specimen box 100 x 100 mm

خرید دستگاه برش مستقیم خاک با باکس

سنگ متخلخل آزمایشگاهی

خرید سنگ متخلخل آزمایشگاهی

فیلم آزمایش برش مستقیم خاک

استانداردها

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.