مطالعۀ آزمایشگاهی تأثیر نسبت تمرکز تنش در مقاومت برشی بستر ماسه‌ای مسلح شده با ستون سنگی

Abstract

نسبت تمرکز تنش(n) یکی از پارامترهای مهم در امر بهسازی زمین به‌روش ستون سنگی است. مقدار نسبت تمرکز تنش (n) که به‌صورت نسبت تنش وارد بر ستون سنگی به تنش وارد بر توده خاک اطراف تعریف می‌شود. در این مقاله نتایج حاصل از بررسی آزمایشگاهی به‌منظور بررسی تغییرات نسبت تمرکز تنش در هنگام اعمال بارهای قائم و برشی هم‌زمان استفاده شده است. برای مدل‌سازی فیزیکی از دستگاه برش مستقیم بزرگ با ابعاد 305×305 میلی‌متر و ارتفاع 152.4 استفاده شده است. برای محاسبه میزان تنش وارد بر ستون‌های سنگی و خاک اطراف از لودسل‌های مینیاتوری استفاده شده است. آزمایش‌ها در سه آرایش قرارگیری ستون سنگی شامل آرایش منفرد و مثلث و مربعی، در سه نسبت ناحیۀ اصلاح شده 4/8 و 12 و 4/16 درصد و 3 سربار قائم 55 و 75 و 100 کیلوپاسکال انجام شد. در ساخت بستر و ستون سنگی به‌ترتیب از ماسه سست و سنگ شکسته استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد نسبت تمرکز تنش با افزایش قطر ستون سنگی و تنش قائم کاهش می‌یابد و هم‌چنین نسبت تمرکز تنش در آرایش مربع دارای بیش‌ترین و در آرایش منفرد دارای کم‌ترین مقدار است. در تمامی آرایش‌های قرارگیری ستون سنگی مقدار نسبت تمرکز تنش تا میزان جابه‌جایی افقی برابر 2 تا 3 میلی افزایش و بعد از آن با افزایش جابه‌جایی افقی مقدار نسبت تمرکز تنش کاهش می‌یابد و تقریباً به مقدار ثابتی می‌رسد. مقایسۀ پارامترهای برشی معادل به‌دست‌آمده از نتایج آزمایش و روابط تحلیلی در حالت‌ها نسبت تمرکز تنش برابر با 1 و نسبت تمرکز تنش واقعی بدست آمده از نتایج آزمایش‌ها بیان‌گر آن است که مقادیر پارامترهای مقاومت برشی معادل حاصل از نتایج آزمایش‌ها بیش‌تر از مقادیر حاصل از روابط تحلیلی است. هم‌چنین در نظر گرفتن نسبت تمرکز تنش برابر با 1 در محاسبات پارامترهای مقاومت برشی محافظه‌کارانه است و محاسبه پارامترهای مقاومت برشی معادل واقعی باید بر اساس نسبت واقعی تمرکز تنش محاسبه شود.