1-2-2- تعیین پارامترهای تغییر شکل( مدول کشسانی و ضریب عکس العمل بستر)..3

1-2-3- برآورد نشست…………………………………………………..3

1-3- آماده سازی آزمایش……………………………………………….3

1-3-1- پیش نیازها…………………………………………………….. 3

1-3-2- آماده سازی محل آزمایش……………………………………. 4

1-4- روش انجام آزمایش………………………………………………..4

1-4-1- پیش بارگذاری………………………………………………….. 4

1-4-2- بارگذاری………………………………………………………… 4

1-4-2-1- آهنگ ثابت نشست………………………………………… 5

1-4-2-2- بارگذاری پله ای……………………………………………….5

1-4-2-3- بارگذاری تناوبی……………………………………………… 5

1-4-2-4- بارگذاری مستقیم طراحی……………………………………6

1-4-2-5- بارگذاری برای خزش…………………………………………. 6

1-4-3- باربرداری…………………………………………………………. 6

1-5- تفسیر نتایج……………………………………………………….. 6

1-5-2- تعمیم نتایج آزمایش…………………………………………… 8

1-5-2-1- ظرفیت باربری مجاز ………………………………………….8

1-5-2-2- ضریب عکس العمل بستر…………………………………. 9

1-5-2-3- تعیین مقدار نشست پی…………………………………..10

فصل 2 …………………………………………………………………. 11

2-1- بررسی تاثیر آهک بر ویژگیهای مهندسی خاک های رسی…12

2-2- بررسی تاثیر سیمان بر ویژگهای مهندسی خاکهای رسی….15

2-2-1- واکنش های تثبیت کننده های سیمانی………………….. 15

2-2-1-1- ‏واکنش تبادل یونی………………………………………… 16

2-2-1-2- ‏واکنش پوزولانی…………………………………………… 16

2-2-1-3- واکنش هیدراسیون…………………………………………‏ 17

2-2-2- تاثیر کوتاه مدت تثبیت کننده های سیمانی……………….‏ 17

2-2-2-1 بهبود دانه بندی……………………………………………….17

2-2-2-2- افزایش مقاومت آنی………………………………………… 18

2-2-2-3- اصلاح خصوصیات تورمی……………………………………. 18

2-2-3- تاثیر دراز مدت تثبیت کننده های سیمانی…………………. ‏ 19

2-2-3-1- افزایش مقاومت دراز مدت………………………………….. 19

2-2-3-2- افزایش مدول الاستیسیته…………………………………. 20

2-3- ملات باتارد………………………………………………………… 20

2-4- کاربرد ژئوگرید در بهبود ویژگی خاکهای رسی………………….. 25

2-4-1- ژئوگریدها………………………………………………………… 26

2-4-2- کاربردژئوگریدها…………………………………………………. 28

2-4-3- خواص فیزیکی ژئوگریدها……………………………………… 29

2-4-4- مزیت های خاک مسلح ژئوگریدی………………………………30

2-4-5- بررسی تحقیقات صورت گرفته بر تاثیر استفاده از ژئوگرید در تسلیح خاک های رسی…..31

فصل 3……………………………………………………………………… 38

3-1 مقدمه…………………………………………………………………39

3-2- مشخصات مصالح……………………………………………………39

3-2-1- آزمایش دانه بندی……………………………………………….. 40

3-2-2- آزمایش حدود روانی و خمیری…………………………………. 40

3-2-3- آزمایش چگالی ویژه……………………………………………..41

3-2-4- آزمایش تراکم…………………………………………………….41

3-3- مشخصات آهک………………………………………………….. 43

3-4- مشخصات سیمان……………………………………………… 43

3-5- مشخصات ژئوگرید…………………………………………………44

3-5-1- ژئوگریدهای یکپارچه تزریقی…………………………………… 45

3-6- نحوه آماده سازی نمونه های مورد آزمایش…………………….. 47

3-6-1- آماده سازی نمونه تثبیت شده به آهک………………………..47

3-6-2- آماده سازی نمونه تثبیت شده به آهک-سیمان- ژئوگرید….51

فصل 4……………………………………………………………………. 59

4-1- مقدمه……………………………………………………………….60

این مطلب را هم بخوانید :

4-2- 4آماده سازی آزمایش……………………………………………..60

4-2-1- پیش نیازها…………………………………………………….. 60

4-2-2- آماده سازی محل آزمایش……………………………………. 60

4-3- انجام آزمایش بارگذاری صفحه…………………………………… 60

4-3-1- پیش بارگذاری…………………………………………………… 60

4-3-2- بارگذاری…………………………………………………………. 61

4-3-2-1- آهنگ ثابت نشست………………………………………….61

4-3-2-2- بارگذاری پله ای………………………………………………61

4-3-2-3- بارگذاری تناوبی ……………………………………………..61

4-3-2-4- بارگذاری مستقیم طراحی………………………………… 62

4-3-2-5- بارگذاری برای خزش……………………………………….. 62

4-3-3- باربرداری………………………………………………………. 62

4-3-4- اجرای آزمایشات در سایت…………………………………… 62

4-3-5- تفسیر نتایج آزمایشات………………………………………. 65

فصل 5……………………………………………………………………73

5-1- نتیجه گیری……………………………………………………… 74

5-2- پیشنهادات……………………………………………………….. 74

فهرست منابع ………………………………………………………… 76

چکیده:

از گذشته تا به حال یکی از روش‌های بسیار اقتصادی جهت بهبود خواص مکانیکی خاک‌های رسی، تثبیت ‏به وسیله‌ی مواد افزودنی همچون آهک و سیمان در پروژه های عمرانی همچون راه سازی و تحکیم بستر ‏ساختمان‌ها بوده است. همچنین با گذشت زمان و به وجود آمدن مصالح مصنوعی و پلیمری همچون ‏ژئوسنتتیک ها و ترکیب آنها با سیمان و آهک در چند دهه اخیر این‌گونه مصالح نیز به کمک آمده و موجب بهبود هرچه بیشتر پارامترهای مقاومتی خاک ‏شده اند و دلیل آن این است که افزودن آهک به خاک رس، رفتار خاک از حالت انعطاف ‏پذیر‏‎(ductile) ‎به ترد و شکننده‎ (brittle) ‎تغییرخواهد کرد و این در حالی است که با افزودن درصدی ‏سیمان و استفاده از ژئوسنتتیک ها در بین لایه های خاک تثبیت شده می‌توان رفتار خاک را انعطاف پذیر ‏در نظر گرفت. همچنین با توجه به تحقیقات صورت گرفته، استفاده از ژئوسنتتیک ها موجب افزایش ‏ظرفیت باربری لایه ی تثبیت یافته در شالوده های با ابعاد مختلف خواهد شد. در این شرایط ‏با انجام آزمایش بارگذاری صفحه که با استفاده از یک صفحه کوچک و تعمیم نتایج می توان ویژگیهای ‏مورد نظر را به دست آورد. با توجه به مطالعات اولیه ای که انجام شده است ‏ابعاد صفحه ی بارگذاری و همچنین ضخامت لایه ی تثبیت یافته در نتایج به دست آمده موثر خواهند بود. ‏

اما در این پژوهش به بررسی تاثیر افزودنی: آهک، سیمان و ژئوسنتتیک هایی همچون ژئوگرید و ترکیب ‏آنها بر ویژگی‌هایی همچون رفتار تنش-کرنش، مقاومت فشاری، مدول الاستیسیته، ضریب عکس‌العمل و ‏میزان نشست پذیری خاک رسی با استفاده از آزمون‌های مختلف آزمایشگاهی و درجا (با تکیه بر آزمایش ‏بارگذاری صفحه) خواهیم پرداخت.

کلیات تحقیق:

احداث سازه های مختلف عمرانی روی خاکهای ضعیف یا نرم، غالبا امری اجتناب ناپذیر است. در ‏این شرایط انتخاب روش های مناسب جهت بهبود خصوصیات فیزیکی و مکانیکی خاک ضروری ‏است.‏

یکی از این روش ها، تثبیت خاک با استفاده از انواع مواد افزدونی همچون: آهک، سیمان و انواع ‏مصالح ژئوسنتتیکی همانند:ژئوگرید و ژئوتکستایل می باشد.‏

سابقه استفاده از آهک به دوران باستان بر می گردد و یکی از ابتدایی ترین روش ها است که در آن آهک با خاک به شکل اکسید کلسیم و یا هیدروکسید کلسیم مخلوط شده و در، درصد رطوبت ‏بهینه متراکم می گردد. در این شرایط بنا به تحقیقات بسیار گسترده ای که در گذشته صورت ‏گرفته بسیاری از خواص ژئومکانیکی خاک رس بهبود می یابد که از این بین می توان به: افزایش ‏مقاومت تک محوری و ظرفیت باربری کالیفرنیا و در نتیجه افزایش ظرفیت باربری، کاهش دامنه ‏خمیری و همچنین کاهش چمشگیر قابلیت تورم و لیکن افزایش تردی و شکنندگی خاک نام برد. ‏افزایش تردی در مناطق لرزه خیز ، به دلیل تولید موج برشی و شکست خاک تثبیت شده مخاطراتی ‏را برای سازه ایجاد خواهد کرد به همین دلیل با پیشرفت تکنولوژی و تولید مصالحی همچون ‏سیمان استفاده از ترکیب هر دو افزودنی و یا استفاده از سیمان روز به روز افزایش یافت. اولین ‏خاک تثبیت شده سیمانی در سال 1935 در راهی واقع در جنوب کالیفرنیا بود که تاکنون قابل ‏استفاده بوده و سرویس دهی می کند. دلایل اصلی استفاده از سیمان در تثبیت، موثر بودن آن در ‏مواجه با خاک هایی با خصوصیات مختلف، دسترسی آسان، سادگی و سهولت استفاده از آن در ‏زمینه های اجرا و صرفه جویی در هزینه هاست. ‏

به طور کلی خاک جزء مصالحی است که به خوبی در برابر فشار و برش مقاومت می کند اما در برابر ‏نیروهای کششی مقاومت چندانی از خود نشان نمی دهد. در زمان های کهن نیز به طور تجربی ‏دیده شده که از ریشه های درخت یا گیاهان در تقویت توده خاک استفاده می شده است و از زمان ‏های دور تا به حال انسان ها خانه های خود را با ترکیبی از کاه و گل می ساختند که در این ‏مخلوط کاه نقش تسلیح کننده داشته و همانند یک المان کششی عمل می کند.‏

امروزه به منظور بالا بردن توان باربری و افزایش مقاومت کششی توده خاک از مصالح ژئوسنتتیک ‏‏(زمین پارچه ها) استفاده می شود. یک دسته عمده از این عناصر ژئوگریدها می باشند. در واقع با ‏استفاده از این عناصر مقاومت برشی توده خاک افزایش می یابد. بررسی اندر کنش ،خاک- عنصر ‏مسلح کننده، یکی از مهمترین عوامل در طراحی خاک مسلح می باشد. کارایی این سیستم وابسته ‏به بسیج شدن مقاومت اصطکاکی بین خاک و المان های تسلیح می باشد.‏

با وجود اثبات کارایی این افزودنی ها لازم است که به طور دقیق میزان تغییرات پارامترهای اساسی ‏وابسته به ظرفیت باربری پی ‏سازه و میزان نشست پذیری همچون: ضریب عکس العمل بستر‎(Ks)‎‏ و ‏مدول الاستیسیته ‏‎(Es)‎‏ تعیین گردد.‏ یکی از بهترین روشها جهت تعیین این مقادیر آزمایش بارگذاری صفحه ‏‎(Plate Load Test)‎‏ می ‏باشد که در این تحقیق با اصول انجام و تفسیر این آزمایش مهم آشنا خواهیم شد.‏ بطور کلی این تحقیق شامل 2 فصل می باشد:‏

فصل اول : کاربرد، روش و تفسیر آزمایش بارگذاری صفحه بر روی توده خاک

در این فصل به بیان مفاهیمی همچون: دامنه کاربرد، موارد استفاده ، آماده سازی، روش انجام و ‏تفسیر نتایج آزمایش بارگذاری صفحه و همچنین تعمیم نتایج آزمایش برای بدست آوردن ظرفیت ‏باربری مجاز و نشست پی سازه ها خواهیم پرداخت.‏

فصل دوم : مطالعات تا به حال انجام شده بر روی ظرفیت باربری خاک رسی تثبیت ‏شده به انواع افزودنی همچون: آهک، سیمان و ژئوگرید

این فصل شامل : بررسی تاریخچه ی تحقیقات ارائه شده در این زمینه و ارائه نتایج آنها می باشد.‏

فصل اول: کاربرد، روش و تفسیر آزمایش بارگذاری صفحه بر روی توده خاک

1-1- مقدمه

کاربرد ، روش و تفسیر آزمایش بارگذاری صفحه شامل چگونگی  انجام آزمایش ، تعیین یافته ها و تفسیر یافته های آزمایش  است. آزمایش، با چیدمان و آرایشهای گوناگون و همچنین روشهای بارگذاری متفاوت انجام می شود که باید در هر مورد ، محدودیتها و جنبه های تفسیری آزمایش مورد توجه قرار گیرد. البته ساخت پی با انداره واقعی و بارگذاری آن، بدون شک بهترین روش تعیین مقاومت زمین است. اما به دو دلیل انجام این کار مطلوب نیست. نخست آنکه بسیار پرهزینه است و دوم آنکه مقاومت زمین فقط برای پی با یک اندازه به دست می آید و اگر پی های ساختمان، بیش از یک اندازه داشته باشند، نیاز