مقاله درباره خزش، برشي، تنش-، خزشي

اصطکاک موجود در لغزنده در اين الگو به معناي تسليم ماده بوده و به اين صورت، تغييرشکل ماندگار يا خميري در طول زمان صورت ميپذيرد. براي بررسي رفتار کشسان- گرانرو خميري در حالت يکبعدي، فرض ميشود که در لحظات اوليهي بارگذاري (زمان )، رفتار ماده کشسان است. در اين حالت تنش از رابطهي ۳-۲۶ محاسبه ميشود:
(۳-۲۶)
در اين رابطه، ضريب ارتجاعي ماده است. مقدار تنش در اين رابطه ممکن است از مقدار تنش (تنش تسليم ماده) بيشتر يا کمتر باشد. اگر اين مقدار از کمتر باشد، رفتار ماده تنها کشسان بوده و هيچگونه کرنش ماندگار يا خميري در مجموعه مشاهده نميشود. درصورتيکه مقدار تنش بيش از باشد، رفتار ماده بعد از لحظات اوليهي بارگذاري، کشسان خميري گشته و با گذشت زمان تغييرشکل خميري بيشتري رخ ميدهد. در اين حالت تغييرشکل کل مجموعه، شامل تغييرشکل کشسان و تغييرشکل گرانرو خميري يا ويسکوپلاستيک ميباشد. الگوي کشسان- گرانرو خميري مواد، خصوصاً تحت بارهاي متناوب، مناسبتر از الگوهاي ذکر شده قبلي است.

۳-۹-۵- مدلهاي پديدار شناختي
مشاهدات منحنيهاي تجربي خزش به‌دست‌آمده از آزمايش تعدادي از نمونههاي يکسان تحت خزش يا شرايط آسودگي منجر به نظريههاي متعددي دربارهي خزش شد که تحت عنوان مدلهاي پديدار شناختي شناخته ميشوند. به بيان کلي، اين مدلها بر اساس مطالعهي رفتار پديدار شناختي تنش- کرنش- زمان خاک (منحنيهاي تنش در مقابل کرنش آني، کرنش در مقابل زمان و تنش در مقابل زمان) در شرايط مختلف آزمايشگاهي هستند.
سادهترين مدلهاي پديدار شناختي، مدلهايي بودند که سعي در توضيح رفتار خزشي مواد خاکي داشتند. اين مدلها سعي در مشخص کردن منحنيهاي تنش- کرنش يا کرنش- زمان با رگرسيون هستند. کاربرد اين مدلها تنها براي شرايط مشخص، امکانپذير است.

۳-۹-۵-۱- کاربرد در رفتار تنش- کرنش
تاريخچهي تنش- کرنش نقش مهمي در رفتار خزشي دارد. نوع رفتار خزشي با شرايط تنش- کرنش و شرايط مرزي مرتبط است. از اين نقطهنظر لازم است که موقعيت تنش- کرنش براي برآورد و درک رفتار خزشي، ارزيابي شود. منحنيهاي تنش- کرنش رسمشده در لحظهي معيني از زمان در مورد رفتار تحکيمي و برشي با رابطهي بين منحنيهاي تنش- کرنش و کرنش- زمان (خزش) در لحظهاي معين براي آزمايشهاي خزش برشي در شکل ۳-۴۱ نشان داده شده است.

شکل ۳-۴۱: مثالهايي از رفتار تنش- کرنش تحت شرايط مختلف با نشان دادن ارتباط آنها با منحنيهاي خزش: الف) تنش- کرنش معمول براي ۱- رفتار خزشي، ۲- تحکيم؛ ب) منحنيهاي مرتبط با منحني در زمان معين براي آزمايش خزش برشي (مسچيان، ۱۹۹۵)
روابط زيادي بين تنش و کرنش بر اساس برآورد از طريق توابع تجربي تواني، نمايي، لگاريتمي، هايپربوليک و غيره وجود دارد. يکي از اولين روابط بين تنش و کرنش توسط برنولي در سال ۱۹۶۴ به‌صورت يک تابع تواني ساده مانند رابطهي ۳-۲۷ پيشنهاد شد:
(۳-۲۷)
که در آن پارامتر بدون بعد و بدون هرگونه مفهوم فيزيکي است، درحاليکه پارامتر نشاندهندهي کرنش جسم در تنش است. اطلاعات کاملي دربارهي اين رابطه توسط رينر ارائه شده است (رينر، ۱۹۶۳). تابع تواني ۳-۲۸ توسط دوپن در سال ۱۸۱۱ ارائه شده است:
(۳-۲۸)
که در آن و ثابت هستند. اين تابع، تغييرشکل نمونهها را تحت تراکم محوري و کشش توصيف مينمايد، اما براي تعيين تغييرشکل برشي نيز قابل استفاده است.
مدلهاي پديدارشناختي متعددي براي رفتار تنش- کرنش توسط پژوهشگران زيادي پيشنهاد شده است. روابط تنش- کرنش متعددي نيز مبتني بر برآورد منحنيهاي تنش- کرنش توسط مسچيان (۱۹۹۵) توصيف شده است.

۳-۹-۵-۲- کاربرد در رفتار کرنش- زمان
مطابق تنش اعمالي، امکان تقسيمبندي رفتار خزشي به خزش حجمي و خزش برشي وجود دارد. خزش حجمي از تنش حجمي ثابت و خزش برشي از تنش برشي ثابت، ناشي ميشود. راه ديگري نيز براي تقسيمبندي رفتار خزشي وجود دارد. اين تقسيمبندي در شکل ۳-۴۲ نشان داده شده است و بر اساس نوع رفتار کرنش- زمان ميباشد. بر اساس شکل منحني کرنش- زمان، فرايند خزش به‌به سه مرحلهي خزش اوليه، ثانويه و مرحلهي سوم قابل تقسيم است. در طول خزش اوليه، تغييرشکل خزشي با مرور زمان کاهش مييابد. در مرحلهي خزش ثانويه، خاک با آهنگ ثابتي جريان مييابد. در طول مرحلهي سوم يا مرحلهي تسريعشونده، آهنگ کرنش افزايش مييابد و منجر به گسيختگي نمونه ميشود. وقوع يا عدم وقوع اين سه مرحله به بسيج برش بستگي دارد. اگر تنش برشي کم باشد، تنها شاهد خزش اوليه خواهيم بود. با افزايش تنش برشي شاهد وقوع خزش ثانويه و در ادامه خزش مرحلهي سوم و نهايتاً گسيختگي خزشي خواهيم بود.

شکل ۳-۴۲: مراحل خزش (هاول، ۲۰۰۴)

فصل چهارم:
مطالعات آزمايشگاهي

۴-۱- مقدمه
با توجه به مطالب مطرح شده در فصلهاي قبلي، اين موضوع مورد تأکيد قرار گرفت که رفتار تغييرشکلي خاک، بخصوص خزش، از پارامترهاي متفاوتي تأثير ميپذيرد که مهمترين آنها، نوع، دانهبندي، دستخوردگي خاک، تاريخچهي تنش، نوع و نحوهي بار وارده، شرايط اوليه خاک (چگالي، درصد رطوبت)، سطوح تنش برشي بسيجشده و غيره ميباشد.
خاک مورد استفاده در اين تحقيق از نوع خاک ريزدانهي رسي است که از محوطهي دانشگاه محقق اردبيلي تهيه شد.
ازآنجاکه خاکهاي رسي تغييرشکلهاي خزشي زيادي از خود نشان ميدهند، خصوصيات خزشي آنها در تنشهاي برشي ثابت و مختلف (افزايش مرحلهاي) مورد بررسي قرار گرفته است.
مطالعات آزمايشگاهي انجام شده براي اين پژوهش شامل سه بخش عمده است:
* بررسي فرايند تحکيم و پارامترهاي تحکيمي خاکهاي مختلف ريزدانه رسي،
* انجام آزمايشهاي برش مستقيم بر روي خاکهاي مختلف و ارزيابي پارامترهاي مقاومتي آنها (چسبندگي و زاويه اصطکاک داخلي)،
* انجام آزمايشهاي خزش برشي بر روي خاک انتخابي که داراي بيشترين مقدار خزش در آزمايشهاي انجام شده بود.
مراحل کلي اين آزمايشها را ميتوان به‌صورت زير خلاصه کرد:
۱- انجام آزمايش‌هاي شاخص بر روي خاک عبارت‌اند از:
– دانه‌بندي
– آزمايش چگالي نسبي دانهها
– آزمايش حد خميري
– آزمايش حد رواني
۲- انجام آزمايشهاي تحکيم.
۳- انجام آزمايشهاي برش مستقيم
۴- انجام آزمايشهاي خزش برشي با دستگاه برش مستقيم. لازم به ذکر است که براي انجام اين گروه از آزمايشها قطعهاي الحاقي براي مسير شدن اعمال تنشهاي برشي ثابت، توسط پژوهشگر طراحي و ساخته شده است. شرح کامل اين دستگاه در بخش ۴-۶-۱ آمده است.

۴-۲- آزمايشهاي شاخص
با

دیدگاهتان را بنویسید