ساخت دستگاه استوانه توخالي براي بررسي رفتار كششي خاك‌هاي رسي با نگاهي بر اثر شاخص خميري

Construction of a New Hollow Cylinder Apparatus to Study the Tensile Behavior of Clay with Different Plasticity Indices

مقاومت كششي خاك در سازه‌هاي مختلف ژئوتكنيكي از جمله سدهاي خاكي، بستر راه‌ها، بستر فرودگاه‌ها، مكان‌هاي دفن زباله و خاكريز پشت ديوارهاي حائل داراي اهميت است. براي بررسي رفتار كششي خاك‌ها آزمايش‌هاي مختلفي وجود دارد كه هركدام نقاط قوت و ضعف خود را دارند. يكي از روش‌هايي كه مي‌توان مقاومت كششي خاك را به صورت مستقيم و مشابه با شرايط واقعي خاك به‌دست آورد، دستگاه استوانه توخالي كششي است كه به ندرت در زمينه بررسي مقاومت كششي مورد استفاده قرار گرفته است. در اين تحقيق يك دستگاه استوانه توخالي با قابليت اندازه‌گيري خصوصيات كششي خاك طراحي، ساخت و راه‌اندازي شد. اين دستگاه قادر است تنش كششي را به طور يكنواخت به كل توده خاك اعمال نمايد به طوري كه تمركز تنش در هيچ نقطه‌‌اي از نمونه رخ ندهد. پس از طراحي، ساخت قطعات و راه‌اندازي دستگاه، جهت بررسي نحوه عملكرد دستگاه آزمايش‌هاي صحت‌سنجي انجام پذيرفت. نتايج آزمايش تكرارپذيري نشان از عملكرد دقيق و مطلوب دستگاه دارد. همچنين در اين تحقيق، اثر شاخص خميري خاك رسي (كائولينيت) بر رفتار كششي آن‌ها مورد بررسي قرار گرفت. شاخص خميري خاك‌ها 10 و 24 درصد انتخاب گرديد. نتايج نشان مي‌دهد كه براي خاك‌هاي رسي با يك منشاء مشخص، با افزايش شاخص خميري، مقاومت كششي افزايش و كرنش گسيختگي كششي كاهش پيدا مي‌كند.

Soil tensile strength is important in different geotechnical structures such as earth dams, roads, airports, landfills, and retaining walls. There are several experiments to study the tensile behavior of soils with different advantages and disadvantages. One of the methods used to investigate soil tensile behavior is tensile hollow cylinder apparatus, which has seldom been used. In this research, a hollow cylindrical device to measure the tensile properties of soil was built and operated. This device can apply tensile stress evenly to the entire soil sample so that stress concentration does not occur at any point in the sample. After designing, manufacturing, and assembling the apparatus, validation tests were performed to ensure the device was operating well. The results of the repeatability tests show the accurate performance of the device. Also, in this study, the effect of plasticity index (PI) on the tensile behavior of kaolinite clay was investigated. Clayey soils with plasticity indices of 10 and 24% were selected. The results show that for clays with a similar mineral, the tensile strength increases and the tensile failure strain decreases with increasing the plasticity index.