آزمایش فشاری ساده

( تک محوری )

( Unconfined Compression )

 

مقدمه :

آزمایش فشار محدود نشده نوع ويژه ای از آزمايش تحکيم نيافته است که معمولا برای نمونه های رسی مورد استفاده قرار می گیرد. در اين آزمايش فشار محدود کننده صفر است.بار محوری تا ايجاد گسيختگی در نمونه به سرعت اعمال می شود.

Cu=q/2

Cu=مقاومت برشی زهکشی نشده(چسبندگی زهکشی نشده)

q=مقاومت فشاری ساده(تک محوری)

 اين مقاومت با اعمال تنش محوری به نمونه استوانه ای شکل خاک بدون آن که فشار محيطی به آن وارد شود ويا بررسی کرنشهای محوری مربوط به مقادير مختلف تنش تعيين می شود.تنشی که بر اثر آن در نمونه خاک گسيختگی رخ می دهد به نام مقاومت فشاری ساده (تک محور) ناميده شده است .

در نمونه های رسی که اشباع می باشند اين مقاومت با درصد رطوبت خاک کاهش می يابد.در خاک های غير اشباع و در صورتی که وزن مخصوص خشک خاک ثابت بماند نيز اين مقاومت با افزايش درجه اشباع خاک کاهش می يابد.

وسائل آزمايش:

  1. دستگاه انجام آزمايش فشاری ساده.
  2. قالب تراکم و ملحقات آن.
  3. کوليس.
  4. ترازو.
  5. گرمکن.

دستگاه انجام آزمايش:

دستگاه انجام اين آزمايش که به کمک آن آزمايش به روش کرنش کنترل شده (کنترل کرنش)انجام ميشود.دستگاه مرکب از دو اعمال بار از بالا و پايين است.حلقه دستگاه در بالا به کمک ميله ای رزوه شده به يک تير عرضی که آن نيز به نوبه خود به دو پايه فلزی متکی است متصل است.فک   و صفحه پايينی در جهت قائم می تواند بالا و پايين برود .

 روش انجام آزمايش :

نمونه ای برای آزمايش تهيه می کنيم.ابتدا 5 کيلو گرم خاک را آماده كرده و به آن 750 گرم آب به آن اضافه می کنيم (15 %).سپس خاک مورد نظر را همانند آزمايش های گذشته در سه لايه و هر لايه با 15 ضربه متراکم می کنيم.از خاک  متراکم شده نمونه ای استوانه ای بر می داريم.نسبت ارتفاع به قطر نمونه بايد بين 2 تا 3 باشد.در اين آز مايش دو نمونه ساخته می شود .

مشخصات دو نمونه به شرح زير می باشد:

نمونه اول = وزن : 172 گرم. ارتفاع :7.4 سانتيمتر. قطر 3.82 سانتيمتر.

درصد رطوبت نمونه برابر است با :   8.18 %

نمونه دوم = وزن : 164 گرم. ارتفاع :6.95 سانتيمتر. قطر 3.83 سانتيمتر.

درصد رطوبت نمونه برابر است با :   8%.

نمونه را دقيقا بين دو فک دستگاه قرار می دهيم .فک فوقانی را به دقت بر روی سطح فوقانی نمونه مماس می کنيم.سپس عقربه مدرج متصل به حلقه را روی صفر می گذاريم.يک عقربه مدرج ديگر نيز بايد برای ثبت حرکت رو به بالای فک پايين دستگاه ( يعنی برای ثبت ميزان فشرده شدن نمونه در حين آزمايش )متصل باشد.اين عقربه را بايد در ابتدای آزمايش روی صفر قرار داد.دستگاه را روشن می کنيم وبارهای وارده و تغيير شکل های نمونه را ثبت و يادداشت می کنيم.فواصل ميان کرنش ها را ثابت می گيريم و نيروی مربوطه را قرائت می کنيم.در ابتدا قرائت ها با فواصل کم و در ادامه به علت نزول منحنی بار- تغيير شکل فواصل بيشتری در نظر می گيريم .

قرائت ها انجام می شود تا هنگامی که بار به نقطه اوجی رسيده و سپس کاهش يابد و يا بار به مقدار حدِ اکثری رسيده و بعد از آن تقريبا ثابت باقی بماند.با پايين بردن فک پايين دستگاه بار از روی نمونه بر داشته می شود.نمونه را از بين دو فک خارج می کنيم.از نمونه وشکل گسيختگی آن عکس تهيه می کنيم.نمونه را در گرمکن گذاشته و درصد رطوبت آن را به دست می آوريم.

محاسبات :

برای هر نمونه جدولی تهيه می کنيم.کرنش قائم را به دست می آوريم :

   ΔL = تغيير شكل نمونه.

L = طول اوليه نمونه.

بار قائم وارد بر نمونه را محاسبه می کنيم.

بار = (قرائت های عقربه مدرج متصل به حلقه ) *( ضريب کاليبراسيون حلقه)

سطح مقطع تصحيح شده نمونه را به دست می آوريم.

مقدارتنش روی نمونه را محاسبه می کنيم.

در ادامه منحنی تغييرات تنش را نسبت به کرنش تعيين می کنيم.تنش نقطه اوج را تعيين می کنيم.اين همان مقاومت فشاری ساده نمونه است.در تعيين مقاومت فشاری نمونه بهتر است آزمايش روی دو يا سه نمونه انجام پذيرد.(مقدار متوسط مورد نظر است.

ضريب رينگ:0.3975

 

سطح مقطع تصحيح شده

(Cm2 )

بار) (Kg

 قرائت عقربه   مدرج حلقه

کرنش  قائم

ΔL  


  2 


1

2

1

2

1

2

1

2

1

 

0

0

11.52

11.46

0

0

0

0

0

0

0

1.439

1.034

11.603

11.537

16.695

11.925

42

30

0.0072

0.0067

0.5

2.006

1.3

11.688

11.617

23.452

15.105

59

38

0.0144

0.0135

1

2.364

1.529

11.77

11.697

27.825

17.887

70

45

0.0216

0.0203

1.5

2.714

1.687

11.862

11.778

32.197

19.875

81

50

0.0288

0.0207

2

2.960

1.906

11.949

11.861

35.377

22.260

89

56

0.0359

0.0338

2.5

2.235

2.063

12.040

11.944

38.955

24.645

98

62

0.0432

0.0405

3

3.310

2.214

12.130

12.029

40.147

26.633

101

67

0.0503

0.0473

3.5

3.480

2.330

12.223

12.114

42.533

28.223

107

71

0.0575

0.0540

4

3.523

2.523

12.412

12.291

43.725

31.005

110

78

0.0719

0.0676

5

3.468

2.677

12.608

12.471

43.725

33.390

110

84

0.0863

0.0811

6

-

2.669

-

12.657

-

33.787

-

85

0.1007

0.0946

7

-

2.630

-

12.849

-

33.787

-

85

0.1151

0.1081

8

 

            
       

 نتيجه گيری:

با توجه به نمودار و جدول برای نمونه شماره 1 :

برای نمونه شماره 2 :

با توجه به جداول موجود خاک مورد نظر در رده خاک های بسيار سفت قرار می گيرد.