حدود آتربرگ

در بخشهای ابتدایی کتاب مکانیک خاک مورد تدریس دکتر کاوه با مطالب زیر اشنا می شویم:

وقتي کانيهاي رسي در خاکهاي ريز دانه وجود داشته باشد خاک ميتواند با وجود مقداري رطوبت بدون خرد شدن به صورت خميري در ايد.اين حالت چسبندگي ناشي از آب جذب شده در پيرامون ذرات رس است. در ابتداي دهه 1990 يک دانشمند سوئدي به نام آتربرگ روسي را براي توصيف حساسيت خاکهاي ريز دانه در ارتباط با تغيير درصد رطوبت آنها ابداع کرد. در درصد رطوبت بسيار کم خاک شبيه به يک جسم سفت(جامد) رفتار ميکند.وقتي درصد رطوبت بسيار زياد است خاک و آب شبيه يک مايع به حرکت در مي ايند.بنابراين بر اساس يک اصل قراردادي بسته به درصد رطوبت طبيعت و رفتار خاک ميتواند به چهار حالت مهم تقسيم شود که عبارتنداز :سفت(جامد) و نيمه سفت(نيمه جامد) و خمير(پلاستيک) و مايع(روان) مي باشد درصد رطوبتي که در آن درصد رطوبت حالت سفت به نيمه سفت تبديل ميشود را حد انقباض مينامند.

در صد رطوبتي که در آن نقطه خاک از حالت نيمه سفت به حالت خمير در مي ايد را حد خميري مي گويند و به درصد رطوبتي که از حالت خميري به حالت مايع يا روان تبديل ميشود حد مايع يا رواني اطلاق مي شود.براي توضيح فيزيکي حالتهاي يک لايه درشت دانه از روابطي مانند Sg و ... استفاده مي شود که ميتوانند خاکهاي بزرگ دانه را دسته بندي کنند .ولي اين معيارها براي خاکهاي ريز دانه کافي نيست. براي رسها و سيلتها دسته بندي معمول حاصل از ويزگيهاي مهندسي مربوط به تغيير شرايط رطوبتي مي باشد. به طور مرسوم اين خصوصيات با ميزان سفتي توضيح داده ميشود. حال روش تجربي آتربرگ بيشتر براي خاکهاي چسبنده کاربرد دارد.وقتي که خاکي چسبنده با مقدار زيادي آب مخلوط مي شود به يک حالت رواني يا مايع گونه در مي ايد و مانند يک سيال غليظ مانند جريان مي يابد.زماني که اين سيال غليظ به تدريج خشک شود و رطوبت خود را از دست دهد به يک حالت خميري يا پلاستيک مي رسد.با کاهش بيشتر رطوبت خاک به يک حالت نيمه جامد و بعد به حالت کاملا جامد مي رسد.

ادامه نوشته

نمونه سوال ژئوتکنیک

درس ژئوتکنیک و استاد کاوه را حتما می شناسید یک نمونه سوال از ۳ سوال پایان ترم به شرح زیر است : 

---

در یک ازمایش سرندی و هیدرو متری خاک نتایج زیر به دست امده و حدود اتربرگ این خاک به این صورت است :

LL:24 PL:18 SL:7

مطلوبست طیقه بندی خاک به روش:

الف-USDA

ب-UNIFIED

اندازه سرند mm	درصد رد شده
4.75	86.3
2	79.1
0.425	57.8
0.15	48.5
0.075	43.2
0.05	39.4
0.01	32.7
0.006	28.1
0.002	22.3
0.001	16.9

تعيين اندازه دانه ها

روش سرند کردن يا روش مکانيکي تعيين اندازه دانه ها
   به منظور انجام آزمايش سرندي، بايد مقدار معلومي از خاک کاملاً خشک شده روي يک سري سرند که با ترتيب از درشت تر به ريزتر روي هم گذارده شده است، قرار داده شود و پس از تکان دادن هاي مکرر و تقه اي در ظرف 10 دقيقه، وزن (يا جرم) خاک جمع شده روي هر سرند تعيين شود. چون سرندها از بالا به پايين از درشت تر به ريزتر است لذا جمع مقادير جمع شده روي سرندهايي که از يک اندازه معين ريزتر است نشان دهنده مقدار جرمي دانه هاي ريزتر از يک حد معني است و اگر اين مقدار بر مقدار جرم کل اوليه خاک تقسيم شود درصد دانه هاي ريزتر از يک اندازه معين را نشان مي دهد. حال اگر دياگرامي در نظر بگيريم که محور افقي آن اندازه دانه ها بر حسب ميلي متر از چپ به راست و محور قايم آن درصد اندازه ها از صفر تا صد از پايين به بالا باشد، اندازه هر کدام از سرندهاي به کار برده شده در آزمايش واقع بر يک نقطه از صفحه اين دياگرم است و از اتصال دادن اين نقطه ها به يکديگر نموداري به دست مي آيد که به نام منحني دانه بندي است. در مورد آزمايش سرندي نکات زير لازم به يادآوري است :
   1-بهتر است تکان دادن و ضربه زدن به وسيله دستگاه مکانيکي (Shaker) انجام گيرد تا جدا شدن دانه ها و انجام آزمايش هر چه بهتر صورت پذيرد.
   2-در مورد دقت هاي لازم، به مأخذهاي ضروري مراجعه شود.
   3-تعيين منحني دقيق دانه بندي فقط بوسيله آزمايش سرند کردن با شستشو مقدور است. ولي در بسياري از موارد از نتيجه حاصل از سرند کردن خشک هم مي توان به طبقه بندي و نامگذاري خاک رسيد.
   4-منحني دانه بندي همواره بايد از صفر تا 100 ادامه داشته باشد.
   5-اگر دانه بندي دقيق بخش ريزدانه خاک لازم باشد بايد بر اساس روش رسوب دهي منحني دانه بندي دقيقاً کامل شود، در غير اينصورت ادامه منحني دانه بندي از نقطه مربوط به ريزترين سرند تا صفر، بطور تقريبي کامل شود.
   نمودارهاي دانه بندي، اولاً يک تصوير کلي از اندازه دانه هاي يک نمونه خاک (مثلاً اندازه شن يا ماسه يا سيلت يا رس يا مخلوطي از آنها) را ارائه مي دهد و ثانياً نوع گستردگي اندازه دانه ها يا يکنواختي توزيع را بيان مي دارد و ثالثاً درشت تر بودن و ريزتر بودن نسبي چند نمونه را مي تواند مقايسه کند. مثلاً در شکل 2-2، نمونه خاک شماره 4 درشت تر از خاک شماره 1 و 2 است، همچنين گستردگي اندازه دانه هاي در خاک شماره 4 (از 20 ميلي متر تا 06/0 ميلي متر) نسبت به خاک شماره 2 (از 3/0 ميلي متر تا 03/0 ميلي متر) بيشتر است و خاک شماره 4 مخلوطي از ماسه ريز و درشت و متوسط تا شن ريز و متوسط است در حاليکه خاک شماره 2 از سيلت درشت تا ماسه ريز تشکيل شده است.
   به منظور مقايسه منحني ها يا کاربرد خواص منحني ها در نامگذاري و رده بندي خاکها کميت هاي زير بر اساس منحني دانه بندي تعريف و استاندارد شده است :
  
   1-اندازه مأثر (D10)
   بزرگترين اندازه از 10 درصد ريزترين دانه هاي خاک، به نام اندازه مؤثر ناميده مي شود (يعني اندازه اي که از قطع خط ده درصد با منحني دانه بندي به دست مي آيد) مثلاً در منحني شماره 1، 006/0 ميلي متر، در منحني شماره 2، 052/0 ميلي متر و در منحني شماره 3، 07/0 ميلي متر ديده مي شود.
   2-ضريب يکنواختي (ضريب Allen Hazen)
   نسبت بزرگترين اندازه از 60 درصد ريزترين دانه ها به بزرگترين اندازه از ده درصد ريزترين دانه ها، ضريب يکنواختي ناميده مي شود، يعني :
   ) U = D60 /D 10يا(Cu
   هرچه اين کميت بزرگتر باشد، خاک با دانه بندي گسترده تر است و هرچه به يک نزديکتر باشد دانه بندي خاک يکنواخت تر است.

3-ضريب تقعر
   اين ضريب به صورت رابطه زير تعريف شده است :
   C = (D30) 2/ (D10/D60)
   
  

رده بندي و نامگذاري خاکها

رده بندي و نامگذاري خاکها
   خاکهاي درشت دانه (ماسه) و خاکهاي ريزدانه (رس)
   1-1-مقدمه
   رده بندي انواع خاکها و شناسايي خواص خاکها بر اساس رده يا گروه آنها، حايز اهميت فوق العاده زيادي در تقريباً تمام کارهاي اجرايي است، زيرا خواص مکانيکي و فيزيکي خاکها تابعي از جنس، شکل، اندازه و چگونگي توزيع اندازه دانه هاست. در رده بندي خاکها – مانند رده بندي هر پديده يا مواد و مصالح و اشياء در ساير علوم بايد خواص مشخص و مناسبي مبناي رده بندي قرار گيرد تا آن رده بندي اولاً بيانگر تغيير خواص از گروهي به گروهي ديگر باشد و ثانياً بتواند بصورت استاندارد و يک معيار پذيرفته شده و منطقي قابل ارزيابي براي تمام مهندسين قرار گيرد.
   خاکها را مي توان از ديدگا ه هاي متفاوت رده بندي کرد، مثلاً از ديدگاه رنگ، دانه ها، يا از ديدگاه جنس کاني هاي آن، يا از ديدگاه مقاومت و يا از ديدگاه منشاء و غيره. گرچه آنچه در اين جا مورد نظر است رده بندي خاکها از نقطه نظر اندازه دانه ها و خواص خميري آنهاست، ولي اشاره اي مختصر به گروه هاي خاکها بر اساس منشاء يا محل تشکيل نيز در اينجا لازم است.
   خاکها را مي توان از نظر منشاء تشکيل ابتدا به دو گروه تقسيم کرد : 1- خاکهاي باقيمانده يا برجا و 2- خاکهاي منتقل شده
   خاک برجا به آن دسته از خاکها گفته مي شود که از هوازدگي و تخريب سنگها تشکيل شده و در محل باقي مانده است و از مشخصه اين نوع خاکها اين است که از سطح به عمق قطعه هاي درشت تر افزايش مي يابد تا به سنگ منشاء مي رسد. قطعه ها و دانه هاي تشکيل دهنده اين نوع خاکها طبيعتاً گوشه دار و ناهموار است و از بالا به پايين شامل خاکهاي بسيار نرم، سيلت هاي ماسه دار، ماسه و شن و سرانجام قطعه هايي از سنگ منشاء است.
   خاک منتقل شده خاکي است که در محل سنگ اصلي باقي نمانده است و بوسيله عواملي، از محل اوليه جابجا گرديده است. اين نوع خاکها به گروه هايي تقسيم بندي مي شود که عبارت است از : خاک رودخانه اي يا آبرفتي، ساحلي، يخچالي، صحرايي يا بادرفتي، مردابي و درياچه اي معمولاً لايه سطحي زمينها به علت هوازدگي بيشتر از نقاط عمقي، و به علت پوکي و سستي بيشتر قابل استفاده و قابل اعتماد در کارهاي مهندسي نيست و بايد از آن محل کنار زده شود. در مناطقي که لايه سطحي شرايط مناسبي را براي رشد گياهان يافته باشد به نام خاک کشاورزي ناميده مي شود.
   تقسيم بندي خاکها از ديدگاه منشاء يک طبقه بندي دقيق نيست ولي پاره اي از خواص خاک را مي توان بر اساس نوع آن پيش بيني کرد، مثلاً خاکهاي صحرايي که به وسيله باد نقل و انتقال مي شود به صورت تپه هاي ماسه اي يا توده هاي لس (Loss) تجمع مي يابد و بافت اين نوع خاکها يکنواخت و با تخلخل زياد و نفوذپذير است. تپه هاي ماسه اي از دانه هاي کم و بيش گرد شده که اندازه دانه هاي آن در حد ماسه هاي ريز تا ماسه هاي درشت و سيلت است. رسوبات لسي به علت بافت ويژه اي که دارد يک نوع مقاومت ناپايدار نشان مي دهد. رسوبات يا خاکهاي آبرفتي معمولاً خاکهاي مخلوط را تشکيل مي دهد بطوري که دانه بندي آنها داراي دانه هاي بسيار درشت تا دانه هاي بسيار ريز است، از اين رو نفوذپذيري کمتر و تراکم پذيري بيشتري دارد و پس از تراکم مقاومت پايدار و رضايت بخشي را به دست مي آورد. به اين ترتيب رده هاي مختلف خاکها از ديدگاه منشاء و محل تشکيل هر کدام به نحوي پاره اي ويژگي هاي منحصر به فرد و معين را مي تواند به همراه داشته باشد.

1-2- رده بندي مهندسي خاکها و ويژگي هاي مؤثر در رده بندي
   اساس رده بندي مهندسي خاکها در مکانيک خاک و مهندسي پي، اندازه دانه ها و خاصيت خميري (Plasticity) خاک است. اين رده بندي در عين حال، تلويحاً، خواص ديگر را نيز نشان مي دهد. از آنجا که اين دو خاصيت را مي توان دقيقاً اندازه گيري کرد، لذا مي توان تا هر قدر که مناسب يا لازم باشد گروه ها را به زير گروه هاي ريزتر و اجزاء زيرگروه ها تقسيم بندي نمود. در اين رده بندي و به دنبال آن نامگذاري، اندازه دانه ها (براي خاکهاي درشت دانه) و خواص خميري(براي خاکهاي ريزدانه) بايد تعيين گردد. بديهي است بعضي از خاکها فاقد خواص خميري است و فقط تعيين اندازه دانه ها در رده بندي آنها کافي است و در مقابل بعضي از خاکها فقط بر اساس خواص خميري مشخص مي شود و اندازه دانه ها در شناسايي و رده بندي آنها نقش ندارد.
  
   2-2-1- تعيين اندازه دانه ها و رده بندي بر اساس اندازه دانه ها
   گرچه نامگذاري و رده بندي انواع خاکها بر اساس اندازه دانه ها، در سازمان هاي مختلف يا در استانداردهاي مختلف، يکسان نيست (البته تعداد آنها بسيار زياد نيست) ولي تقريباً سيستم هاي مختلف رده بندي ابتدا خاکها را به سه دسته (يا دو دسته) به شرح زير تقسيم مي کنند :
   1- خاکهاي درشت دانه (فاقد چسبندگي) Cohesionless soils
   2- خاکهاي ريز دانه (چسبنده) Cohesive soils
   3- خاکهاي آلي Organize soils
   در اين رده بندي ها، دانه به معناي يک ذره کاني منفرد و يا قطعه اي کوچک از چند کاني که به هم پيوسته اند و در آب از يکديگر جدا نمي شوند منظور شود.
   خاکهاي درشت دانه عموماً به شن و ماسه، و خاکهاي ريزدانه به سيلت (لاي) و رس تقسيم مي شود. جدول مقايسه زير نشان مي دهد که تقسيم بندي خاکهاي غير آلي به دو گروه درشت دانه و ريزدانه در عين حال بسياري از خواص فيزيکي و مکانيکي اين دو گروه را نيز از يکديگر مشخص و مجزا مي کند :
   درصد پوکي کم در حالت طبيعي درصد پوکي زياد در حالت طبيعي
   فاقد چسبندگي داراي چسبندگي (برحسب مقدار آب)
   داراي اصطحکاک داخلي اصطحکاک داخلي از صفر تا يک مقدار (برحسب شرايط)
   فاقد فشردگي پذيري فشردگي پذير
   نشست بلافاصله پس از عملکرد بار نشست زماني
   نفوذپذيري زياد نفوذپذيري ناچيز
   فاقد تورم در برابر آب تورم پذير
   نامگذاري خاکها بر اساس اندازه دانه ها در استانداردهاي مختلف ممکن است متفاوت باشد.

به منظور تعيين اندازه دانه ها روش معمول، استفاده از تعدادي سرند (غربال) است، که بر اساس اين روش مي توان خاکهاي درشت دانه را از يکديگر جدا کرده و اندازه دانه هاي در هر محدوده اي اندازه ها را تعيين کرد. حد پاييني کاربرد سرند در آزمايشگاه هاي مکانيکي خاک معمولاً اندازه 74 ميکرن (معادل 200 مش) هم مي تواند قابل استفاده باشد ولي عموماً در کارهاي خاکي ريزترين سرند همان 74 ميکرن است.

ژئوتکنیک

درس ژئو تکنیک و استاد داریوش کاوه را که حتما می شناسید اگر این ترم این واحد را دارید امیدواریم در امتحان موفق باشید و این درس را پاس کنید کتابی که ایشان تدریس میکنند اصول مهندسی ژئوتکنیک (جلد اول، مکانیک خاک) نام دارد سرفصلهای کتاب عبارتند:

فصلهای هایلایت شده در طول ترم تدریس می شود و از هر فصل یک سوال برای پایان ترم طرح خواهد شد:

فصل اول -خاک و سنگ
فصل دوم -ترکیب خاک
فصل سوم -طبقه بندی خاک
فصل چهارم -جریان آب در خاک -نفوذ پذیری و نشت
فصل پنجم -مفهوم تنش مؤثر
فصل ششم -تنش در توده خاک
فصل هفتم -نشست خاک
فصل هشتم -مقاومت برشی خاک
فصل نهم -فشار جانبی خاک
فصل دهم -ظرفیت باربری پی برای شالوده های سطحی
فصل یازدهم -پایداری شیروانیهای خاکی
فصل دوازدهم -تراکم خاک
فصل سیزدهم -شناسایی های تحت الارضی
فصل چهاردهم -فشار جانبی خاک بر دیوارهای حایل در هنگام زلزله
فصل پانزدهم -آبگونگی خاک های ماسه ای
فصل شانزدهم -سدهای خاکی
 

دانلود کتاب

کتاب مکانیک خاک براجا ام داس

«مبانی مهندسی ژئوتکنیک»

(ویرایش پنجم)

PDF-40MB

پسورد:civilebooks.persianblog.ir