Uploaded by Abbas tahmasebi poor

khak

advertisement
‫‪2‬‬
‫ﻓﺼﻞ‬
‫ﺗﺮﮐﯿﺐ ﺧﺎك‬
‫در ﻓﺼﻞ اول‪ ،‬ﺑﻪ آزﻣﺎﯾﺶﻫﺎي داﻧﻪﺑﻨﺪي و ﻫﯿﺪروﻣﺘﺮي ﺧﺎك ﭘﺮداﺧﺘﻪ ﺷﺪ‪ .‬در ﺣﺎﻟﺖ ﻃﺒﯿﻌﯽ‪ ،‬ﺧﺎك ﺑﻪ ﺻﻮرت‬
‫ﯾﮏ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﺳﻪ ﻗﺴﻤﺘﯽ ﻣﺮﮐﺐ ﺑﻮده ﮐﻪ از ﻣﻮاد ﺟﺎﻣﺪ‪ ،‬آب و ﻫﻮا ﺗﺸﮑﯿﻞ ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬در ﺷﮑﻞ )‪2‬ـ ‪ (1‬اﺟﺰاي‬
‫ﺧﺎك در ﺣﺎﻟﺖ ﻃﺒﯿﻌﯽ و ﺳﻪ ﻗﺴﻤﺖ ﺧﺎك ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬
‫)اﻟﻒ(‬
‫)ب(‬
‫ﺷﮑﻞ ‪2‬ـ ‪1‬ـ اﻟﻒ( اﺟﺰاي ﺧﺎك در وﺿﻌﯿﺖ ﻃﺒﯿﻌﯽ‪ ،‬ب( ﺳﻪ ﻗﺴﻤﺖ ﺧﺎك‬
‫در ﺷﮑﻞ ﻓﻮق‪ ،‬ﯾﮏ ﺗﻮدهي ﺧﺎك ﺑﺎ ﺣﺠﻢ ‪ V‬و وزن ‪ ،W‬ﺑﻪ ﻫﻤﺎن ﺣﺎﻟﺖ ﻃﺒﯿﻌﯽ آورده ﺷﺪه اﺳـﺖ‪ .‬ﺑﻨـﺎﺑﺮاﯾﻦ‪،‬‬
‫در ﻣﻮرد ﺣﺠﻢ ﮐﻞ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧﺎك دارﯾﻢ‪:‬‬
‫در راﺑﻄﻪ ﻓﻮق‬
‫‪Vs‬‬
‫ﺣﺠﻢ ﻗﺴﻤﺖ ﺟﺎﻣﺪ‪،‬‬
‫‪Ws‬‬
‫وزن ﻗﺴﻤﺖ ﺟﺎﻣﺪ و‬
‫‪Vv‬‬
‫ﺣﺠﻢ ﺣﻔﺮات‪،‬‬
‫‪V = Vs + Vv = Vs + Vw + Va‬‬
‫‪Vw‬‬
‫ﺣﺠﻢ آب درون ﺣﻔﺮات‪،‬‬
‫درون ﺣﻔﺮات ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ‪ .‬در ﺧﺼﻮص وزن ﮐﻞ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺎ ﺻﺮفﻧﻈﺮ از وزن ﻫﻮا‪ ،‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫در راﺑﻄﻪ ﻓﻮق‬
‫‪Ww‬‬
‫وزن آب اﺳﺖ‪.‬‬
‫‪Va‬‬
‫ﺣﺠﻢ ﻫﻮاي‬
‫‪W = Ws + Ww‬‬
‫در ﻣﮑﺎﻧﯿﮏ ﺧﺎك‪ ،‬رواﺑﻂ ﺣﺠﻤﯽ ﺷﺎﻣﻞ ﻣﻮارد زﯾﺮ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ‪:‬‬
‫ﻧﺴﺒﺖ ﺗﺨﻠﺨﻞ‪:‬‬
‫ﻧﺴﺒﺖ ﭘﻮﮐﯽ‪:‬‬
‫‪Vv‬‬
‫‪Vs‬‬
‫‪V‬‬
‫‪n= v‬‬
‫‪V‬‬
‫=‪e‬‬
‫‪۳۹‬‬
‫ﻓﺼﻞ ﺩﻭﻡ ‪ /‬ﺗﺮﻛﻴﺐ ﺧﺎﻙ‬
‫‪Vw‬‬
‫‪Vv‬‬
‫درﺟﻪي اﺷﺒﺎع‪:‬‬
‫=‪S‬‬
‫در اﯾﻦ راﺑﻄﻪ‪ ،‬درﺟﻪي اﺷﺒﺎع ﻣﻌﻤﻮﻻً ﺑﺮﺣﺴﺐ درﺻﺪ ﺑﯿﺎن ﺷﺪه‪ ،‬ﺑﺮاي ﺧﺎك ﮐﺎﻣﻼً ﺧﺸﮏ ﺻﻔﺮ و ﺑﺮاي ﺧﺎك‬
‫ﮐﺎﻣﻼً اﺷﺒﺎع ﮐﻪ در آن آب ﺗﻤﺎﻣﯽ ﺣﻔﺮات آن را ﭘﺮ ﮐﺮده اﺳﺖ‪ ،‬ﺑﺮاﺑﺮ ﯾﮏ ﯾﺎ ‪ %100‬ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﺑﺮاي راﺑﻄﻪ ﺑـﯿﻦ‬
‫ﻧﺴﺒﺖ ﺗﺨﻠﺨﻞ و ﭘﻮﮐﯽ دارﯾﻢ‪:‬‬
‫‪n‬‬
‫‪e‬‬
‫=‪Þ n‬‬
‫‪1- n‬‬
‫‪1+ e‬‬
‫در ﻣﮑﺎﻧﯿﮏ ﺧﺎك‪ ،‬رواﺑﻂ وزﻧﯽ ﻣﻌﻤﻮل ﺷﺎﻣﻞ ﻣﻮارد زﯾﺮ اﺳﺖ‪:‬‬
‫‪Ww‬‬
‫‪Ws‬‬
‫‪1‬ـ ﻣﯿﺰان رﻃﻮﺑﺖ‪:‬‬
‫‪2‬ـ وزن ﻣﺨﺼﻮص‪:‬‬
‫=‪g‬‬
‫‪2‬ـ ‪2‬ـ وزن ﻣﺨﺼﻮص داﻧﻪﻫﺎي ﺟﺎﻣﺪ‪:‬‬
‫‪2‬ـ ‪3‬ـ وزن ﻣﺨﺼﻮص ﺧﺸﮏ ﺧﺎك‪:‬‬
‫در ﭘﯿﺮاﻣﻮن راﺑﻄﻪ ﺑﯿﻦ وزن ﻣﺨﺼﻮص ﺧﺸﮏ و ﻣﯿﺰان رﻃﻮﺑﺖ‪ ،‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫‪g‬‬
‫)‪(1+ w‬‬
‫‪W Ww + Ws‬‬
‫=‬
‫‪V‬‬
‫‪Vw + Vs‬‬
‫‪2‬ـ ‪4‬ـ وزن ﻣﺨﺼﻮص اﺷﺒﺎع‪:‬‬
‫‪2‬ـ ‪5‬ـ وزن ﻣﺨﺼﻮص ﻏﻮﻃﻪوري‪:‬‬
‫در راﺑﻄﻪﻫﺎي ﻣﺸﺮوﺣﻪ ﺑﺎﻻ‪،‬‬
‫ﺑﺮﻗﺮار ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ‪:‬‬
‫= ‪gd‬‬
‫= ‪g sat‬‬
‫‪g¢ = g sat - g w‬‬
‫ﺣﺎل‪ ،‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺗﻌﺮﯾﻒ وزن ﻣﺨﺼﻮص و وزن ﻣﺨﺼﻮص ﺧﺸﮏ‪ ،‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫‪Gs‬‬
‫=‪w‬‬
‫‪W‬‬
‫‪V‬‬
‫‪W‬‬
‫‪gs = s‬‬
‫‪V‬‬
‫‪Ws‬‬
‫= ‪gd‬‬
‫‪Vs‬‬
‫‪2‬ـ ‪1‬ـ وزن ﻣﺨﺼﻮص ﻣﺮﻃﻮب ﺧﺎك‪:‬‬
‫ﭼﮕﺎﻟﯽ داﻧﻪ و ﺑﺮاﺑﺮ‬
‫=‪e‬‬
‫‪gs‬‬
‫‪gw‬‬
‫‪(1 + w) G s g w‬‬
‫=‪g‬‬
‫‪1+ e‬‬
‫‪G sg w‬‬
‫= ‪gd‬‬
‫‪1+ e‬‬
‫‪( G + e) gw‬‬
‫‪g sat = s‬‬
‫‪1+ e‬‬
‫= ‪Gs‬‬
‫اﺳﺖ‪ .‬ﺑﯿﻦ راﺑﻄﻪ ﺣﺠﻤﯽ و وزﻧﯽ‪ ،‬راﺑﻄﻪ زﯾﺮ‬
‫‪w ´ Gs‬‬
‫‪S‬‬
‫= ‪w ´ Gs = e ´ S Þ e‬‬
‫ﺗﺸﺮﻳﺢ ﻛﺎﻣﻞ ﻣﺴﺎﺋﻞ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﺧﺎﻙ‬
۴۰
:‫( آورده ﺷﺪه اﺳﺖ‬1 ‫ـ‬2) ‫ﺧﻼﺻﻪاي از اﯾﻦ رواﺑﻂ در ﺟﺪول‬
g sat ‫ و‬g d ، g ‫ـ اﺷﮑﺎل ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ از رواﺑﻂ‬1 ‫ـ‬2 ‫ﺟﺪول‬
‫راﺑﻄﻪ‬
g=
g=
(1 + w) G s g w
1+ e
( G s + Se) g w
1+ e
‫ﺷﻤﺎره راﺑﻄﻪ‬
(15 ‫ـ‬2)
(26 ‫ـ‬2)
(1 + w) G s g w
g=
(27 ‫ـ‬2)
g = G s g w (1- n )(1+ w)
(28 ‫ـ‬2)
wG s
1+
S
‫وزن ﻣﺨﺼﻮص ﺧﺸﮏ‬
g
1+ w
G g
gd = s w
1+ e
(12 ‫ـ‬2)
g d = G s g w (1- n )
(22 ‫ـ‬2)
Gs
g
wG s w
1+
S
eSg w
gd =
(1+ e ) w
(29 ‫ـ‬2)
gd =
gd =
g d = g sat - ng w
æ e ö
g d = g sat - ç
÷ gw
è 1+ e ø
(16 ‫ـ‬2)
(30 ‫ـ‬2)
(31 ‫ـ‬2)
(32 ‫ـ‬2)
‫وزن ﻣﺨﺼﻮص اﺷﺒﺎع‬
g sat =
( Gs + e ) g w
1+ e
(18 ‫ـ‬2)
g sat = éë(1- n ) G s + n ùû g w
(24 ‫ـ‬2)
æ 1+ w ö
g sat = ç
÷ Gs g w
è 1 + wG s ø
(33 ‫ـ‬2)
æ e öæ 1+ w ö
g sat = ç ÷ç
÷ gw
è w øè 1+ e ø
(34 ‫ـ‬2)
g sat = g d + ng w
(35 ‫ـ‬2)
æ e ö
g sat = g d + ç
÷ gw
è 1+ e ø
(36 ‫ـ‬2)
‫‪۴۱‬‬
‫ﻓﺼﻞ ﺩﻭﻡ ‪ /‬ﺗﺮﻛﻴﺐ ﺧﺎﻙ‬
‫ﺗﺮاﮐﻢ ﻧﺴﺒﯽ‬
‫ﻣﻌﻤﻮﻻً‪ ،‬ﺑﺮاي ﻧﺸﺎن دادن ﻣﯿﺰان و ﯾﺎ ﺳﺴﺘﯽ ﺧﺎكﻫﺎي داﻧﻪاي در ﻣﺤﻞ‪ ،‬از ﺗﺮاﮐﻢ ﻧﺴﺒﯽ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽﺷﻮد ﮐﻪ ﺑﻪ‬
‫ﺻﻮرت زﯾﺮ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ‪:‬‬
‫در راﺑﻄﻪ ﻓﻮق‬
‫‪e max‬‬
‫و‬
‫‪emax - e‬‬
‫‪emax - emin‬‬
‫‪e min‬‬
‫= ‪Dr‬‬
‫ﺑﻪ ﺗﺮﺗﯿﺐ ﻧﺴﺒﺖ ﺗﺨﻠﺨﻞ ﺧﺎك در ﺷﻞﺗـﺮﯾﻦ و ﻣﺘـﺮاﮐﻢﺗـﺮﯾﻦ وﺿـﻌﯿﺖ ﺧـﺎك‬
‫ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﻣﺤﺪوده ‪ ، Dr‬ﺑﺮاي ﺧﺎكﻫﺎي ﺧﯿﻠﯽ ﺷﻞ از ﺻﻔﺮ ﺗﺎ ﺣﺪاﮐﺜﺮ و ﺑﺮاي ﺧﺎكﻫﺎي ﺧﯿﻠﯽ ﻣﺘـﺮاﮐﻢ ﺑﺮاﺑـﺮ‬
‫ﯾﮏ اﺳﺖ‪ .‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺗﻌﺮﯾﻒ وزن ﻣﺨﺼﻮص ﺧﺸﮏ ﺣﺪاﻗﻞ و ﺣﺪاﮐﺜﺮ در ﺧﺼﻮص ﺗﺮاﮐﻢ ﻧﺴﺒﯽ‪ ،‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫‪é 1 ù é1ù‬‬
‫‪ê‬‬
‫‪ú-ê ú‬‬
‫‪é g d - g d ( min ) ù é g d ( max ) ù‬‬
‫‪ê g d ( min ) ûú ë g d û‬‬
‫‪ë‬‬
‫‪úê‬‬
‫‪=ê‬‬
‫= ‪Dr‬‬
‫‪ú‬‬
‫‪é 1 ù é 1 ù ê g d ( max ) - g d ( min ) ú ëê g d ûú‬‬
‫‪û‬‬
‫‪ê‬‬
‫‪ú-ê‬‬
‫‪ú ë‬‬
‫‪êë g d ( min ) úû êë g d ( max ) úû‬‬
‫ﺳﻔﺘﯽ ﺧﺎك‪) :‬ﺣﺪا ﺗﺮﺑﺮگ(‬
‫اﯾﻦ روش‪ ،‬ﺑﺮاي ﺗﻮﺻﯿﻒ ﺳﻔﺘﯽ ﺧﺎكﻫﺎي رﯾﺰداﻧﻪ ﺑﺮاﺳﺎس ﻣﯿﺰان رﻃﻮﺑﺖ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ‪ .‬در ﺻﻮرت ﻣﻘﺪار ﭘـﺎﯾﯿﻦ‬
‫رﻃﻮﺑﺖ در ﺧﺎك ﺑﻪ ﺻﻮرت ﯾﮏ ﺟﺴﻢ ﺟﺎﻣﺪ و در ﺻﻮرت ﻣﻘﺪار ﺑﺎﻻي رﻃﻮﺑﺖ‪ ،‬ﺑﻪ ﺻﻮرت ﯾﮏ ﻣﺎﯾﻊ رﻓﺘﺎر‬
‫ﻣﯽﮐﻨﺪ‪.‬‬
‫ﺷﮑﻞ ‪2‬ـ ‪2‬ـ ﺣﺪود اﺗﺮ ﺑﺮگ‬
‫آزﻣﺎﯾﺶﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺧﺎك‬
‫‪1‬ـ آزﻣﺎﯾﺶ ﺣﺪ ﻣﺎﯾﻊ‬
‫در ﺷﮑﻞ )‪2‬ـ ‪ ،(3‬وﺳﯿﻠﻪ اﻧﺪازهﮔﯿﺮي ﺣﺪ ﻣﺎﯾﻊ آورده ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬اﯾﻦ وﺳﯿﻠﻪ‪ ،‬داراي ﯾﮏ ﻓﻨﺠﺎن ﺑﺮﻧﺠﯽ و ﯾﮏ‬
‫ﭘﺎﯾﻪ از ﺟﻨﺲ ﻻﺳﺘﯿﮏ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﺑﺮاي اﻧﺠﺎم اﯾﻦ آزﻣﺎﯾﺶ‪ ،‬اﺑﺘﺪا ﻣﻘﺪاري ﺧﺎك روي ﻓﻨﺠﺎن رﯾﺨﺘﻪ و ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده‬
‫از ﺷﯿﺎرزن اﺳﺘﺎﻧﺪارد‪ ،‬ﺷﯿﺎري در وﺳﻂ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧﻤﯿﺮي ﺧﺎك اﯾﺠﺎد ﻣﯽﮐﻨﯿﻢ‪ .‬ﺣﺎل‪ ،‬ﺑﺎ ﭘﯿﭽﺎﻧﺪن دﺳـﺘﻪ دﺳـﺘﮕﺎه‪،‬‬
‫ﻓﻨﺠﺎن از روي ﭘﺎﯾﻪ ﺑﻠﻨﺪ ﺷﺪه و از ارﺗﻔﺎع ‪ 10‬ﻣﯿﻠﯽﻣﺘﺮي روي ﭘﺎﯾﻪ ﻣﯽاﻓﺘﺪ‪ .‬ﻣﯿﺰان رﻃﻮﺑﺘﯽ ﮐﻪ ﺑـﻪ ازاي آن ﺑـﻪ‬
‫ﺗﺸﺮﻳﺢ ﻛﺎﻣﻞ ﻣﺴﺎﺋﻞ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﺧﺎﻙ‬
‫‪۴۲‬‬
‫ﻋﻠﺖ ‪ 25‬ﺿﺮﺑﻪ ﻓﻨﺠﺎن‪ ،‬ﻣﻮﺟﺐ ﺑﺴﺘﻪ ﺷﺪن ﺷﯿﺎر ﻣﯽﺷﻮد‪ ،‬ﺣﺪ ﻣﺎﯾﻊ ﯾﺎ رواﻧﯽ ﺑﻪ دﺳﺖ ﻣﯽآﯾﺪ‪.‬‬
‫ﻧﻤﻮﻧﻪي ﺧﺎك‬
‫ﺷﮑﻞ ‪2‬ـ ‪3‬ـ آزﻣﺎﯾﺶ ﺣﺪ ﻣﺎﯾﻊ )اﻟﻒ( وﺳﯿﻠﻪ ﺗﻌﯿﯿﻦ ﺣﺪ ﻣﺎﯾﻊ‪) ،‬ب( ﺷﯿﺎرزن‪) ،‬پ( ﺷﯿﺎر ﺧﺎك ﻗﺒﻞ از آزﻣﺎﯾﺶ‪) ،‬ت(‬
‫ﺷﯿﺎر ﺧﺎك ﺑﻌﺪ از آزﻣﺎﯾﺶ‬
‫‪۴۳‬‬
‫ﻓﺼﻞ ﺩﻭﻡ ‪ /‬ﺗﺮﻛﻴﺐ ﺧﺎﻙ‬
‫ﺑﺮاي رﺳﻢ ﻣﻨﺤﻨﯽ ﺟﺮﯾﺎن‪ ،‬ﺑﺎ ﺛﺒﺖ ﺗﻌﺪاد و ﺿﺮﺑﺎت ﻻزم ﺑﺮاي ﺑﺴﺘﻪ ﺷﺪن ﺷﯿﺎر و اﻧﺪازهﮔﯿﺮي رﻃﻮﺑـﺖ ﻧﻤﻮﻧـﻪ‬
‫ﺧﺎك‪ ،‬ﻣﺨﺘﺼﺎت ﯾﮏ ﻧﻘﻄﻪ از ﻣﻨﺤﻨﯽ ﺟﺮﯾﺎن ﺑﻪ دﺳﺖ ﻣﯽآﯾﺪ‪ .‬در اﯾﻦ ﻣﻨﺤﻨﯽ‪ ،‬ﻣﺤﻮر اﻓﻘﯽ ﺗﻌﺪاد ﺿـﺮﺑﺎت ﺑـﻪ‬
‫ﺻﻮرت ﻟﮕﺎرﯾﺘﻤﯽ و ﻣﺤﻮر ﻋﻤﻮدي ﻣﯿﺰان رﻃﻮﺑﺖ ﺑﺮﺣﺴﺐ درﺻﺪ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﻣﻌﻤﻮﻻً اﯾﻦ آزﻣﺎﯾﺶ را در ﻣﻮرد‬
‫ﯾﮏ ﺧﺎك ﺑﺮاي ‪ 4‬ﻧﻤﻮﻧﻪ اﻧﺠﺎم ﻣﯽدﻫﻨﺪ‪.‬‬
‫‪2‬ـ آزﻣﺎﯾﺶ ﺣﺪ اﻧﻘﺒﺎض‬
‫ﺑﺎ ﮐﺎﻫﺶ رﻃﻮﺑﺖ ﺧﺎك‪ ،‬ﺧﺎك ﻣﻨﻘﺒﺾ ﻣﯽﺷﻮد‪ .‬اﯾﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ در واﻗﻊ ﻣﻮﺟﺐ ﮐﺎﻫﺶ ﺣﺠﻢ ﺧﺎك ﻣﯽﮔﺮدد‪ .‬ﺑـﺎ‬
‫اداﻣﻪ اﯾﻦﮐﺎر ﯾﻌﻨﯽ ﮐﺎﻫﺶ رﻃﻮﺑﺖ‪ ،‬ﻣﻘﺪار ﺣﺠﻢ ﺛﺎﺑﺖ ﺑﻮده و ﺑﺮاﺑﺮ‬
‫‪Vf‬‬
‫در اﯾﻦ ﺷﺮاﯾﻂ را ﺣﺪ اﻧﻘﺒﺎض ﻣﯽﮔﻮﯾﻨﺪ و ﺑﻪ ﺻﻮرت زﯾﺮ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ‪:‬‬
‫ﻣﯽﺷﻮد‪ .‬ﺑﺪﯾﻦ ﺗﺮﺗﯿﺐ‪ ،‬ﻣﯿﺰان رﻃﻮﺑـﺖ‬
‫) ‪S.L = wi ( % ) - Dw( %‬‬
‫ﻣﯿﺰان رﻃﻮﺑﺖ )درﺻﺪ(‬
‫ﺣﺎل در ﺧﺼﻮص ﺣﺪ اﻧﻘﺒﺎﺿﯽ‪ ،‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫در راﺑﻄﻪ ﻓﻮق‪،‬‬
‫ﻣﺮﻃﻮب‪،‬‬
‫‪Vf‬‬
‫‪m1‬‬
‫ﺟﺮم ﺧﺎك ﻣﺮﻃﻮب در ﺷﺮوع آزﻣﺎﯾﺶ‪،‬‬
‫ﺣﺠﻢ ﺧﺎك ﺧﺸﮏ در ﮐﻮره و‬
‫‪rw‬‬
‫‪æ m - m2 ö‬‬
‫‪æ ( Vi - Vf ) rw‬‬
‫‪S.L = ç 1‬‬
‫‪÷ ´ 100 - ç‬‬
‫‪m‬‬
‫‪m2‬‬
‫‪è‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ø‬‬
‫‪è‬‬
‫‪ö‬‬
‫‪÷ ´ 100‬‬
‫‪ø‬‬
‫‪ m2‬ﺟﺮم‬
‫ﺧﺎك ﺧﺸﮏ‪،‬‬
‫ﺟﺮم ﻣﺨﺼﻮص آب اﺳﺖ‪.‬‬
‫‪Vi‬‬
‫ﺣﺠﻢ اوﻟﯿـﻪ ﺧـﺎك‬
‫ﺗﺸﺮﻳﺢ ﻛﺎﻣﻞ ﻣﺴﺎﺋﻞ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﺧﺎﻙ‬
‫‪۴۴‬‬
‫‪3‬ـ آزﻣﺎﯾﺶ ﺣﺪ ﺧﻤﯿﺮي‬
‫ﻣﯿﺰان رﻃﻮﺑﺘﯽ ﮐﻪ ﺑﻪ ازاي آن در ﺻﻮرﺗﯽﮐﻪ ﻓﺘﯿﻠﻪاي ﺑﻪ ﻗﻄﺮ ‪ 3/2‬ﻣﯿﻠﯽﻣﺘﺮ ﺑﻪ روش ﻏﻠﺘﺎﻧـﺪن از ﺧﻤﯿـﺮ ﺧـﺎك‬
‫ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺳﺎﺧﺘﻪ و آن ﺧﺮد ﮔﺮدد‪ ،‬ﺣﺪ ﺧﻤﯿﺮي ﮔﻔﺘﻪ ﻣﯽﺷﻮد و ﺑﺎ ‪ PL‬ﻧﺸﺎن ﻣﯽدﻫﻨﺪ‪ .‬ﺑﻪ ﻋﺒـﺎرﺗﯽ‪ ،‬ﺣـﺪ ﺧﻤﯿـﺮي‬
‫ﺣﺪاﻗﻞ ﻣﯿﺰان رﻃﻮﺑﺖ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﺣﺎﻟﺖ ﺧﻤﯿﺮي ﺧﺎك اﺳﺖ‪.‬‬
‫ﻧﺸﺎﻧﻪ ﺧﻤﯿﺮي‬
‫اﺧﺘﻼف ﺑﯿﻦ ﺣﺪ ﻣﺎﯾﻊ و ﺣﺪ ﺧﻤﯿﺮي ﺧﺎك را ﻧﺸﺎﻧﻪي ﺧﻤﯿﺮي ﻣﯽﮔﻮﯾﻨﺪ‪.‬‬
‫‪PI = LL - PL‬‬
‫ﻧﺸﺎﻧﻪ ﻣﺎﯾﻊ‬
‫در ﯾﮏ ﺧﺎك ﭼﺴﺒﻨﺪه در ﺷﺮاﯾﻂ ﻃﺒﯿﻌﯽ‪ ،‬ﺑﺮاي ﺑﯿﺎن ﺳﻔﺘﯽ ﻧﺴﺒﯽ از ﻧﺸﺎﻧﻪي ﻣﺎﯾﻊ )‪ (LI‬اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽﺷﻮد‪ .‬ﻧﺸﺎﻧﻪ‬
‫ﻣﺎﯾﻊ‪ ،‬از راﺑﻄﻪ زﯾﺮ ﻗﺎﺑﻞ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ اﺳﺖ‪:‬‬
‫در راﺑﻄﻪ ﻓﻮق‪،‬‬
‫‪w‬‬
‫ﻣﯿﺰان رﻃﻮﺑﺖ در ﺟﺎي ﺧﺎك ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬
‫‪w - PL‬‬
‫‪LL - PI‬‬
‫= ‪LI‬‬
‫در ﺟﺎي ﻧﻬﺸﺘﻪ ﺧﺎﮐﯽ ﺗﺤﮑﯿﻢ ﻧﯿﺎﻓﺘﻪ‪ ،‬ﻣﯿﺰان رﻃﻮﺑﺖ ﻣﯽﺗﻮاﻧﺪ ﺑﺰرگﺗﺮ از ﺣﺪ ﻣﺎﯾﻊ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬
‫در ﺟﺎي ﻧﻬﺸﺘﻪ ﺧﺎﮐﯽ ﺗﺤﮑﯿﻢ ﯾﺎﻓﺘﻪ‪ ،‬ﻣﯿﺰان رﻃﻮﺑﺖ ﻣﯽﺗﻮاﻧﺪ ﮐﻮﭼﮏﺗﺮ از ﺣﺪ ﺧﻤﯿﺮي ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬
‫‪LI > 1‬‬
‫‪LI < 1‬‬
‫‪۴۵‬‬
‫ﻓﺼﻞ ﺩﻭﻡ ‪ /‬ﺗﺮﻛﻴﺐ ﺧﺎﻙ‬
‫ﻓﺼﻞ‬
‫دوم‬
‫ﺣﻞ ﻣﺴﺎﺋﻞ‬
‫‪1‬ـ ‪ 1‬ﺗﺎ ‪ 5‬رواﺑﻂ زﯾﺮ را اﺛﺒﺎت ﻧﻤﺎﯾﯿﺪ‪:‬‬
‫)راﺑﻄﻪ ‪2‬ـ ‪(31‬‬
‫)راﺑﻄﻪ ‪2‬ـ ‪(34‬‬
‫‪ R‬ﺣﻞ‪:‬‬
‫ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪:1‬‬
‫از راﺑﻄﻪ وزن ﻣﺨﺼﻮص اﺷﺒﺎع‪ ،‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫از ﻃﺮﻓﯽ‪ ،‬ﺑﺮاﺳﺎس راﺑﻄﻪ زﯾﺮ‪ ،‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫‪g d = g sat - ng w‬‬
‫‪æ e öæ 1+ w ö‬‬
‫‪g sat = ç ÷ç‬‬
‫‪÷ gw‬‬
‫‪è w øè 1+ e ø‬‬
‫‪g sat - g w‬‬
‫=‪e‬‬
‫‪g d - g sat + g w‬‬
‫‪g sat‬‬
‫= ‪Gs‬‬
‫) ‪g w - wsat ( g sat - g w‬‬
‫‪ng w‬‬
‫= ‪wsat‬‬
‫‪g sat - ng w‬‬
‫)ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪(1‬‬
‫)ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪(2‬‬
‫)ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪(3‬‬
‫)ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪(4‬‬
‫)ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪(5‬‬
‫‪Ww + Ws ng w V + Ws‬‬
‫‪W‬‬
‫=‬
‫‪= ng w + s‬‬
‫‪V‬‬
‫‪V‬‬
‫‪V‬‬
‫= ‪g sat‬‬
‫‪Ws‬‬
‫‪V‬‬
‫‪ R‬ﺣﻞ‪:‬‬
‫ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪:2‬‬
‫از راﺑﻄﻪ وزن ﻣﺨﺼﻮص اﺷﺒﺎع‪ ،‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫)‪(1‬‬
‫از ﺳﻮي دﯾﮕﺮ‪ ،‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫‪Ws‬‬
‫‪= ng w + g d Þ g d = g sat - ng w‬‬
‫‪V‬‬
‫= ‪gd‬‬
‫‪g sat = ng w +‬‬
‫‪Ww + Ws wWs + Ws Ws ( w + 1) Ws æ 1+ w ö‬‬
‫=‬
‫=‬
‫=‬
‫‪´ç‬‬
‫÷‬
‫‪V‬‬
‫‪Vv + Vs‬‬
‫)‪Vs ( e + 1‬‬
‫‪Vs è 1+ e ø‬‬
‫= ‪g sat‬‬
‫‪۴۶‬‬
‫ﺗﺸﺮﻳﺢ ﻛﺎﻣﻞ ﻣﺴﺎﺋﻞ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﺧﺎﻙ‬
‫)‪(2‬‬
‫‪Ws Vv Ws‬‬
‫‪Ws‬‬
‫‪1‬‬
‫=‬
‫´‬
‫´‪= e‬‬
‫´ ‪´ Ww = e‬‬
‫‪´ Ww‬‬
‫‪Ww‬‬
‫‪Vs Vs Vv‬‬
‫‪Vv ´ Ww‬‬
‫‪´ Vv‬‬
‫‪Ws‬‬
‫‪Ws e Ww e‬‬
‫‪Þ‬‬
‫´ =‬
‫‪= ´ gw‬‬
‫‪Vs w Vv w‬‬
‫در ﻧﻬﺎﯾﺖ‪ ،‬ﺑﺎ ﻗﺮار دادن راﺑﻄﻪ )‪ (2‬در ﻣﻌﺎدﻟﻪ )‪ ،(1‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫‪æ e öæ 1+ w ö‬‬
‫‪g sat = ç ÷ç‬‬
‫‪÷ gw‬‬
‫‪è w øè 1+ e ø‬‬
‫‪ R‬ﺣﻞ‪:‬‬
‫ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪:3‬‬
‫راﺑﻄﻪ ﻓﻮق راﺑﻄﻪاي درﺳﺖ ﻧﯿﺴﺖ و ﺑﻪ ﻧﻈﺮ اﺷﺘﺒﺎه ﺗﺎﯾﭙﯽ ﺑﻮده و ﻣﻌﺎدﻟﻪ درﺳﺖ‪ ،‬ﺑﻪ ﺻﻮرت زﯾﺮ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ‪:‬‬
‫‪g sat - g d‬‬
‫‪g d - g sat + g w‬‬
‫ﺑﺮاﺳﺎس راﺑﻄﻪي اﺛﺒﺎت ﺷﺪه در ﻣﺴﺌﻠﻪ )‪ ،(1‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫‪g sat = G s g w (1- n ) + ng w‬‬
‫ﺑﺎ ﺟﺎﮔﺬاري در راﺑﻄﻪ ﺧﻮاﺳﺘﻪ ﺷﺪه‪ ،‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫‪g d = G s g w (1- n ) ,‬‬
‫)) ‪( Gs g w (1- n ) + ng w ) - ( Gs g w (1- n‬‬
‫‪( Gsg w (1- n ) - ( Gsg w (1- n ) + ng w ) ) + g w‬‬
‫ﺑﺎ ﺳﺎدهﺳﺎزي‪ ،‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫‪ng w‬‬
‫‪n‬‬
‫=‬
‫‪g w - ng w 1- n‬‬
‫ﮐﻪ راﺑﻄﻪ ﻓﻮق درﺳﺖ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬
‫=‪e‬‬
‫=‪e‬‬
‫=‪e‬‬
‫‪ R‬ﺣﻞ‪:‬‬
‫ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪:4‬‬
‫از راﺑﻄﻪي وزن ﻣﺨﺼﻮص اﺷﺒﺎع‪ ،‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫ﺑﺎ ﺟﺎﮔﺬاري‬
‫‪Ww‬‬
‫‪Ws‬‬
‫= ‪wsat‬‬
‫و‬
‫‪Vv‬‬
‫‪Vs‬‬
‫=‪e‬‬
‫‪Ww + Ws‬‬
‫‪Vv + Vs‬‬
‫در راﺑﻄﻪ ﻓﻮق دارﯾﻢ‪:‬‬
‫‪1 + wsat‬‬
‫‪ö‬‬
‫‪÷ = gs‬‬
‫‪1+ e‬‬
‫‪ø‬‬
‫ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ راﺑﻄﻪي‬
‫‪w.G s = e.S‬‬
‫= ‪g sat‬‬
‫و در ﺣﺎﻟﺖ اﺷﺒﺎع ‪ ، S = 1‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫‪Ws æ 1 + wsat‬‬
‫‪ç‬‬
‫‪Vs è 1 + e‬‬
‫=‬
‫) ‪Ws (1 + wsat‬‬
‫) ‪Vs (1 + e‬‬
‫= ‪g sat‬‬
‫‪wsat .G s = e‬‬
‫ﺑﺎ ﻃﺮﻓﯿﻦ و وﺳﻄﯿﻦ راﺑﻄﻪ ﻓﻮق‪ ،‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫) ‪G s g w (1+ wsat‬‬
‫‪1+ wsat .Gs‬‬
‫= ‪g sat‬‬
‫‪۴۷‬‬
‫ﻓﺼﻞ ﺩﻭﻡ ‪ /‬ﺗﺮﻛﻴﺐ ﺧﺎﻙ‬
‫‪g sat = g sat wsat G s = G s g w + g w wsat G s‬‬
‫) ‪g sat = G s ( g w + g w wsat - wsat g sat‬‬
‫‪g sat‬‬
‫) ‪g w - wsat ( g sat - g w‬‬
‫= ‪Þ Gs‬‬
‫‪ R‬ﺣﻞ‪:‬‬
‫ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪:5‬‬
‫از ﻣﯿﺰان رﻃﻮﺑﺖ اﺷﺒﺎع‪ ،‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫‪Ww‬‬
‫‪Ww‬‬
‫=‬
‫‪Ws W - Ww‬‬
‫ﺑﺎ ﺿﺮب ﺻﻮرت و ﻣﺨﺮج راﺑﻄﻪي ﻓﻮق‬
‫‪n‬‬
‫‪Vv‬‬
‫= ‪wsat‬‬
‫‪ ،‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫‪n‬‬
‫‪´ Ww‬‬
‫‪Vv‬‬
‫‪ng w‬‬
‫=‬
‫=‬
‫‪W‬‬
‫‪n‬‬
‫‪W‬‬
‫‪n‬‬
‫‬‫‪´ Ww n‬‬
‫‪- ng w‬‬
‫‪Vv Vv‬‬
‫‪Vv‬‬
‫ﺑﺎ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ ‪ ، n = Vv‬دارﯾﻢ‪:‬‬
‫‪wsat‬‬
‫‪V‬‬
‫‪ng w‬‬
‫‪ng w‬‬
‫‪ng w‬‬
‫=‬
‫=‬
‫=‬
‫‪Vv W‬‬
‫‪W‬‬
‫‪g‬‬
‫‪sat - ng w‬‬
‫‪- ng w‬‬
‫´‬
‫‪- ng w‬‬
‫‪V‬‬
‫‪V Vv‬‬
‫‪6‬ـ اﻃﻼﻋﺎت ﺧﺎﮐﯽ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﯾﺮ ﻫﺴﺘﻨﺪ‪:‬‬
‫‪wsat‬‬
‫‪G s = 2/67 , g = 17/6 kN m3 , w = 10/ 8%‬‬
‫ﻣﻄﻠﻮب اﺳﺖ ﺗﻌﯿﯿﻦ‪ :‬اﻟﻒ( وزن ﻣﺨﺼﻮص ﺧﺸﮏ‪ ،‬ب( ﻧﺴﺒﺖ ﺗﺨﻠﺨﻞ‪ ،‬پ( ﭘﻮﮐﯽ و ت( درﺟﻪ اﺷﺒﺎع؟‬
‫‪ R‬ﺣﻞ‪:‬‬
‫اﻟﻒ( وزن ﻣﺨﺼﻮص ﺧﺸﮏ ﺧﺎك‪:‬‬
‫ب( ﻧﺴﺒﺖ ﺗﺨﻠﺨﻞ‪:‬‬
‫‪17 /6‬‬
‫‪g‬‬
‫‪kN‬‬
‫= ‪gd‬‬
‫=‬
‫‪= 15/ 88 3‬‬
‫‪1+ w 1+ 0/108‬‬
‫‪m‬‬
‫‪Gs g w‬‬
‫‪G s g w - g d 2/67 ´ 9/ 81- 15/ 88‬‬
‫= ‪gd‬‬
‫=‪Þ e‬‬
‫=‬
‫‪= 0/65‬‬
‫‪1+ e‬‬
‫‪gd‬‬
‫‪15/ 88‬‬
‫‪Þ e = 0/65‬‬
‫پ( ﭘﻮﮐﯽ‪:‬‬
‫ت( درﺟﻪي اﺷﺒﺎع‪:‬‬
‫‪ 7‬و ‪8‬ـ ﻣﺴﺌﻠﻪ )‪ (6‬را ﺑﺎ دادهﻫﺎي زﯾﺮ ﺗﮑﺮار ﮐﻨﯿﺪ‪:‬‬
‫‪0 65‬‬
‫‪e‬‬
‫‪= /‬‬
‫‪= 0/ 39‬‬
‫‪1+ e 1+ 0/65‬‬
‫‪wG s 0/108 ´ 2/67‬‬
‫= ‪wG s = eS Þ S‬‬
‫=‬
‫‪= 0/ 444‬‬
‫‪e‬‬
‫‪0/65‬‬
‫=‪n‬‬
‫‪Þ S = 44/ 4 %‬‬
‫‪G s = 2/ 7 , g = 20/1kN m 3 , w = 18 /6%‬‬
‫‪G s = 2/ 74 , g = 20/6 kN m 3 , w = 16/6%‬‬
‫)ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪(7‬‬
‫)ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪(8‬‬
Download
Random flashcards
Radiobiology

39 Cards

Nomads

17 Cards

Marketing

46 Cards

Create flashcards