ارزیابی مقاومت برشی خاک

استفاده از ژئوسینتتیک ها برای تسلیح خاک در طی سه دهه گذشته و به خوبی در ساخت سازه های خاکی پذیرفته شده است. ژئوسینتتیک ها در خیلی از سازه های خاکی از جمله دیوارهای حائل، شیروانی ها، خاکریزی روی خاکها ی نرم، خاکریزهای عمودی وشالوده های خاکی مسلح استفاده می شود. بکارگیری مسلح کننده ها نیروی مقاومت را در توده خاک از طریق تامین نیروی کششی افزایش می دهد. تغییر شکل های افقی را کاهش و متعاقباً پایداری کلی را در سازه های خاکی افزایش می دهد. در تمامی موارد بکارگیری ژئوسینتتیک ها نه تنها یک راه حل مهندسی بلکه یک راه حل اقتصادی نیز است.

ارزیابی مقاومت برشی خاک

تعیین هر چه دقیقتر پارامترهای مقاومتی سطح تماس ژئوسینتتیک مصالح خاکی ( زاویه اصطکاک سطح تماس و چسبندگی) برای طراحی سازه های خاکی حائز اهمیت بسیار است.در سه دهه اخیر، ژئوسینتتیک ها با ویژگی کششی برای تسلیح خاک در مهندسی ژئوتکنیک به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. بکارگیری مسلح کننده ها باعث افزایش نیروی مقاومت در توده خاک به دلیل فراهم شدن نیروی کششی ناشی از مسلح کننده می شود. در نتیجه تغییر شکل های افقی خاک کاهش یافته و پایداری کلی سازه خاک مسلح افزایش می یابد. با توجه به استفاده مسلح کننده و مصالح خاکریز برای احداث سیستم خاک مسلح، تعیین مکانیزم اندرکنش خاک مسلح کننده نقش مهمی را در رفتار این سیستم ایفا می کند.

اندرکنش بین مسلح کننده و خاک به دو مکانیزم ساده تقسیم شده که شامل لغزش خاک در برش مستقیم روی مسلح کننده و بیرون کشش مسلح کننده از درون خاک هستند. به منظور بررسی مکانیزم اندرکنش خاک - مسلح کننده مطالعات متعددی با استفاده از آزمایش های برش مستقیم و بیرون کشش توسط محققین مختلف انجام شده است.

برتری رفتار خاک مسلح به دلیل افزایش مقاومت برشی ناشی از افزایش مدول خاک و همچنین دارا بودن مقاومت بالای مسلح کننده در خاک است. مقاومت برشی مسلح کننده خاک در سطح تماس به دلیل ایجاد مقاومت اصطکاکی بین مسلح کننده و خاک و همچنین مقاومت مقاوم (پاسیو) توسعه یافته در بین المان های متقاطع عرضی ژئوگرید است. هر دو عامل ایجاد افزایش مقاومت به ویژه مقاومت مقاوم بستگی به زاویه اصطکاک داخلی خاک دارد.

از آزمایش برش مستقیم مقیاس بزرگ، برای تعیین مقاومت اندرکنش در سطح تماس ژئوگرید خاک استفاده شده است. محاسبات لازم بر اساس فرمول ها و روابط تجربی جهت یافتن مقاومت اندرکنش انجام گرفته است. نتایج روابط تئوری - تجربی با نتایج آزمایش های برش مستقیم جهت تعیین مقاومت اندرکنش خاک - ژئوگرید مقایسه و نتیجه گیری های زیر به عمل آمده است.

تسلیح ماسه باعث افزایش مقاومت برشی سطح تماس ماسه ژئوگرید می‌شود. این افزایش احتمالاً ناشی از تأثیر المان های متقاطع عرضی ژئوگرید بوده که باعث فراهم شدن مقداری مقاومت مقاوم در امتداد سطح برش شده است.تأثیر بیشتر مسلح کننده در بهبود پارامترهای مقاومت برشی سطح تماس ماسه و مسلح کننده بیشتر روی زاویه اصطکاک ظاهری است.

نتایج جابجائی برشی - تنش برشی حاصل از آزمایش های برش مستقیم برای ماسه غیر مسلح و مسلح شده با ژئوگرید نشان می دهد که ماسه رفتار نرم شوندگی از خود نشان داده و سطح برش سریع تر شکل می گیرید که این رفتار ناشی از تغییر شکل های نمونه خاک متراکم شده است.

نتایج محاسبات مقدار مقاومت کل سطح تماس در مقایسه با نتایج آزمایش های برش مستقیم تطابق خوبی نشان می دهد. بنابر این در بررسی پایداری خاکریز های مسلح در صورت نبود نتایج آزمایش ها ی تعیین کننده پارامتر های مقاومتی سطح تماس با اطمینان می توان از فرمول ها استفاده کرد.نتایج آزمایش ها و محاسبات نشان می دهد که حدود 10 درصد مقاومت مقاوم توسط اعضای متقاطع عرضی در کل مقاومت سطح تماس برای این ژئوگرید ها و ماسه وارد عمل می شود.