جمعه , 01 شهریور , 1398

آزمايش سه محوري خاک يکي از بهترين روشها براي اندازه گيري خواص مکانيکي از جمله تعيين پارامترهاي مقاومت برشي خاک مي باشد ، آزمايش سه محوري نسبت به آزمايش هاي ديگر روش پيچيده تر و قابل اعتمادتري براي تعيين مقاومت برشي خاک ها مي باشد .
تفاوت آزمايش سه محوري و برش مستقيم خاک : دليل اعتماد  آزمايش سه محوري نسبت به برش مستقيم  اين است که در آزمايش برش مستقيم خاک به اجبار از محل درز بين دو  قسمت جعبه گسيخته مي شود ولي در آزمايش سه محوري خاک از محل ضعيفترين صفحه خود گسيخته مي شود .
آزمايش سه محوري به سه شکل به شرح ذيل انجام مي گيرد :
• درحالت تحکيم يافته زهکشي شده  ( CD )
• درحالت تحکيم يافته زهکشي نشده( CU )
• درحالت تحکيم نيافته زهکشي نشده( UU )
 
روند کلي آزمايش سه محوري خاک به اين روال است که نمونه خاک متراکم شده ( معمولا ارتفاع آن دو برابر قطر آن است ) درون محفظه اي قرار گرفته و سپس تحت تاثير يک فشار همه جانبه قرار مي گيرد که دراين حالت اگر قصد تحکيم نمونه را داشته باشيم شيرهاي خروج آب باز نگداشته مي شود تا نمونه تحکيم شود و فشار منفذي به صفر برسد . پس از اين مرحله با اعمال بار عمودي  نمونه به گسيختگي مي رسد دراين حالت اختلاف بار قائم و بار همه جانبه که به تنش انحرافي معروف است باعث گسيختگي نمونه مي شود درصورتي که قصد زهکشي نمونه وجود داشته باشد در اين مرحله نيز شيرهاي خروج آب باز نگه داشته مي شود .
اين آزمايش نيز با فشارهاي جانبي مختلف انجام مي شود سپس دواير موهر حاکم بر هرکدام از آزمايش ها در يک دستگاه مختصات ترسيم شده و پوش اين دواير رسم مي شود ، شيب اين خط زاويه اصطکاک داخلي خاک وعرض از مبداء آن چسبندگي خاک مي باشد .
همچنانکه در توضيحات آزمايش برش مستقيم گفته شد . اين آزمايش هم بر اساس تئوري موهر کلمب قرار دارد با اين تفاوت که اين آزمايش تشابه بسيار زيادي با رفتار خاک در محل داشته و گسيختگي در ضعيفترين سطح اتفاق مي افتد .
در اين آزمايش ، فشار همه جانبه نماينده فشار جانبي خاک در محل واقعيش است و معمولا معادل مقدار تقريبي K0γz انتخاب مي شود که K0 ضريب فشار جانبي خاک در حالت سکون γ وزن مخصوص المان خاک و z عمق المان در اين آزمايش است . در اين آزمايش نمونه أي از خاک با مشخصات استاندارد برداشته شده. يک غشاء ظريف و نازک دور آن کشيده مي شود و سپس در داخل محفظه استوانه شکلي از جنس پلاستيک يا شيشه که معمولا مملو از آب يا گليسيرين است . قرار مي گيرد ( البته گاهي نيز از هوا استفاده مي شود ) براي آنکه نمونه تحت برش گسيخته شود . يک تنش محوري از طريق يک بازوي قائم که براي اعمال بار نصب شده، به نمونه اعمال مي شود . اين تنش ، تنش انحرافي نام دارد .
 به طور کلي آزمايش‌ها به دو صورت انجام مي‌گيرد  :
1. کنترل تنش ( با اضافه کردن وزنه‌هايي با گام مساوي تا لحظه گسيختگي نمونه )
2. کنترل کرنش ( اعمال تغيير شکل با سرعت ثابت به وسيله پرس هيدروليک تا لحظه گسيختگي نمونه )
در اين روش مقدار بار محوري وارده مربوط به يک تغيير شکل محوري مشخص با يک حلقه يا سلول اندازه‌گيري نيرو که بر روي بازوي دستگاه نصب شده است ، اندازه‌گيري مي‌شود .
 
◄ انواع آزمايش سه محوري :
نوع آزمايش سه محوري که بايد انجام شود ، بستگي به نوع و چگونگي مسالح مورد مطالعه دارد . در آزمايشگاه هاي مکانيک خاک معمولا آزمايش هاي سه محوري زير صورت مي‌گيرند :
آزمايش CD بر روي خاک هاي دانه‎اي ( ماسه‌ها ) براي بررسي رفتار دراز مدت خاک هاي چسبنده
آزمايش هاي UU و CU در شرايط اشباع همراه با اندازه‌گيري فشار منفذي براي بررسي رفتار خاک هاي ريزدانه در شرايط زهکشي نشده
آزمايش  UU در شرايط نيمه اشباع جهت بررسي رفتار خاکريز حين ساخت
آزمايش هاي سه محوري بسته به اينکه شير خروج جريان منفذي باز يا بسته باشد به سه صورت انجام مي‌گيرد:
 
1- آزمايش زهکشي نشده ، تحکيم نيافته ( UU ) : اين آزمايش در شرايطي انجام مي شود که شير زهکشي در تمام مراحل بسته است و آزمايش بلافاصله بعد از نصب سلول فشار آغاز مي شود . مورد استفاده آن مثلا در پايداري کوتاه مدت شيب ها است.
2- آزمايش زهکشي نشده ، تحکيم يافته ( CU ) : از اين آزمايش براي مدل کردن شرايط پايداري سدهاي خاکي در زماني که آب پشت سد بسرعت تخليه شود و سد در مرحله دوم فرصت کافي براي زهکشي نداشته باشد .
3- آزمايش زهکشي شده ، تحکيم يافته ( CD ) : بر روي خاک هاي دانه اي يا پايداري دراز مدت شيب ها و زمين زير ساختمان ها بکار مي‌رود .