مطالعه آزمايشگاهي رفتار ستونهاي سنگي ساخته شده از مخلوط سنگدانه ها و خرده هاي لاستيك

يك مطالعه آزمايشگاهي بر روي رفتار ستون هاي سنگي منفرد در خاكهاي رسي نرم از طريق تغيير فراسنج هايي مثل نسبت جايگزيني، قطر و طول ستون هاي سنگي، اتكايي يا شناور بودن ستون هاي سنگي، سطح بارگذاري و همچنين با در نظر گرفتن نسبت هاي تركيبي مختلف از سنگدانه¬ها وخرده لاستيك ها براي ساخت ستون¬هاي سنگي انجام گرفته است. هدف اصلي اين پژوهش تعيين ظرفيت باربري بستر رسي مسلح شده با ستون سنگي منفرد و همچنين تعيين ظرفيت باربري محوري ستون سنگي منفرد در حالات مختلف مي باشد. در اين مطالعه پيشنهاد مي شود از زباله هاي خرده لاستيكي به عنوان مواد جايگزين سنگدانه در ساخت ستون هاي سنگي استفاده شود. در اين راستا ابتدا نسبت بهينه درصد حجمي تركيب مصالح سنگدانه و خرده¬لاستيك ازطريق انجام آزمايش¬هاي برش مستقيم و بار-¬ نشست بدست آورده شده و سپس با اين¬تركيب ¬بهينه، در آزمايش¬هاي مختلف بار- نشست، اثرات فراسنج¬هاي مذكور برروي ظرفيت باربري مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج برش نشان مي¬دهد كه بيشترين مقاومت برشي و بيشترين مقادير زاويه اصطكاك داخلي و چسبندگي مربوط به تركيب 50 % حجمي ماسه و50 % حجمي خرده لاستيك مي باشد كه مقاومت برشي در اين حالت تركيب به ازاي تنش هاي نرمال kg/cm2 25/0، kg/cm2 50/0و kg/cm2 00/1 به ترتيب 130 %، 76 % و 47 % نسبت به حالت ماسه تنها افزايش يافته است. مكانيزم برش بستگي به ميزان خرده لاستيك موجود در تركيب دارد كه با افزايش خرده لاستيك در تركيب، مقدار كرنش افقي در لحظه گسيختگي افزايش مي يابد. نتايج آزمايش¬هاي بار- نشست نشان مي¬دهد كه در نسبت تركيبي بهينه مذكور براي مصالح ستون سنگي، ظرفيت باربري محوري ستون¬سنگي منفرد اتكايي و ظرفيت باربري زمين تسليح يافته با همان ستون سنگي، نسبت به حالت ستون متشكل از ماسه تنها، به ترتيب حدود 20 % و 25 % افزايش يافته است. در حالات بارگذاري سطح ستون سنگي، افزايش نسبت جايگزيني به طور قابل ملاحظه اي بار نهايي قابل تحمل و ظرفيت باربري محوري ستون سنگي را افزايش مي دهد. در حالات بارگذاري بزرگتر از سطح ستون سنگي، در حالات اتكايي، افزايش نسبت جايگزيني منجر به افزايش بار نهايي قابل تحمل و كاهش ظرفيت باربري زمين تسليح يافته مي گردد و براي حالات شناور نيز، افزايش نسبت جايگزيني منجر به افزايش بار نهايي قابل تحمل و ظرفيت باربري زمين تسليح يافته مي گردد. براي ستون سنگي منفرد اتكايي متشكل از تركيب بهينه مذكور، ظرفيت باربري زمين مسلح به ستون سنگي منفرد با قطرهاي 5/7 ، 0/10و 5/12 سانتي¬متر، به ترتيب 31/3 ، 48/2 و 18/2 برابر ظرفيت باربري زمين غير مسلح مي باشد. نتايج نشان مي دهد كه براي ستون سنگي اتكايي، افزايش نسبت جايگزيني، ضريب بهبود سختي را كاهش مي¬دهد. براي ستون سنگي منفرد شناور متشكل از تركيب بهينه مذكور، ظرفيت باربري زمين مسلح به ستون سنگي منفرد با قطرهاي 5/7 ، 0/10و 5/12 سانتي متر، به ترتيب 37/1 ، 60/1 و 67/1 برابر ظرفيت باربري زمين غير مسلح مي باشد. بنابراين در شرايط يكسان آزمايشگاهي، درصد بهسازي براي زمين مسلح به ستون سنگي منفرد اتكايي به طور قابل ملاحظه اي (حدود 2 برابر) بيشتر از زمين مسلح به ستون سنگي منفرد شناور است. در حالاتي كه سطح بارگذاري بزرگتر از سطح ستون سنگي است، نمودارهاي بار-نشست تقريباً به صورت خطي مي باشد. اين در حالي است كه در حالاتي كه سطح بارگذاري برابر با سطح ستون سنگي است، نمودارهاي بار-نشست به صورت غيرخطي مي باشد. در حالات ستون سنگي منفرد اتكايي (مشابه با حالات شناور) متشكل از تركيب بهينه مذكور، با قطرهاي 5/7 ، 0/10 و 5/12 سانتي متر، مقدار بار نهايي قابل تحمل در آزمايش بار-نشست در حالتي كه قطر سطح بارگذاري دو برابر قطر ستون سنگي باشد، به ترتيب در حدود 3/3 ، 4/2 و 1/2 برابر بيشتر از حالتي است كه قطر سطح بارگذاري برابر با قطر ستون سنگي باشد و مقادير ظرفيت باربري نيز نسبت به حالتي كه قطر سطح بارگذاري برابر با قطر ستون سنگي به ترتيب 17 % ، 40 % و 48 % كاهش داشته است. تورم ستون سنگي در حالت بارگذاري سطح ستون در عمق حدود 3/2 برابر قطر ستون سنگي از سطح بالاي آن اتفاق افتاده و ميزان حداكثر قطر ستون سنگي متورم در حدود 2/1 برابر قطر ستون سنگي مي¬باشد. در حالت بارگذاري سطح ستون و خاك اطراف، تورم خاصي مشاهده نشده است.