مقايسه پارامترهاي مقاومتي ماسه كربناته و كوارتزي با آزمايش‌هاي سه ‌محوري و برش ‌ساده

Comparison of carbonate and quartz sand shear strength parameters with triaxial and simple shear tests

رسوبات كربناته جزء خاك‌هاي مسئله‌دار در مهندسي ژئوتكنيك هستند. اين خاك‌ها هم از لحاظ منشأ توليد و هم از لحاظ رفتار مهندسي، متفاوت از خاك‌هاي كوارتزي مي‌باشند. در اين مقاله پارامترهاي مقاومتي ماسه كربناته بندرعباس و ماسه كوارتزي فيروزكوه تحت آزمايش‌هاي سه محوري معمولي و برش ساده استاتيكي بررسي مي‌شود. آزمايش‌ها در شرايط يكسان دانه‌بندي، دانسيته نسبي و سطح تنش انجام گرفت. پارامترهايي مانند ويژگي‌هاي فيزيكي، رفتار برشي، مسير تنش، مدول الاستيسيته، مدول برشي و زاويه اصطكاك داخلي حداكثر مقايسه مي‌شوند. نتايج آزمايش‌ها نشان داد كه ماسه كربناته در شرايط يكسان، مقاومت برشي بيشتري نسبت به ماسه كوارتزي دارد. مقادير زاويه اصطكاك داخلي حداكثر ماسه كربناته به علت قفل و بست ذاتي دانه‌هاي آن در هر دو آزمايش سه‌ محوري و برش ‌ساده، بيشتر از ماسه كوارتزي است. زاويه اتساع براي هر دو آزمايش با افزايش تنش، روند كاهشي دارد. در ماسه‌ كربناته به دليل خاصيت خرد شدگي و شكننده بودن دانه‌ها ميزان افت اتساع بيشتر از ماسه كوارتزي است. همچنين در نمونه‌هاي سست نسبت به نمونه‌هاي متراكم به علت اين كه قفل و بست دانه‌ها كمتر است و دانه‌ها از گيرداري كمتري برخوردار مي‌باشند، ميزان افت اتساع بيشتر از حالت متراكم است. به علت تفاوت در مسير تنش دو آزمايش، پارامترهاي مقاومتي حاصل از آزمايش سه‌ محوري به طور متوسط 10 الي 15 درصد بيشتر از آزمايش برش ساده است.

Carbonate sediments are among the problematic soils in geotechnical engineering. These soils are different from quartz soils both in terms of production origin and engineering behavior. In this paper, for comparison of shear strength parameters, Bandar Abbas carbonate sand and Firoozkooh quartz sand were studied by common triaxial and simple shear tests. Experiments were performed under the same conditions of grain size, relative density and stress level. Parameters such as physical properties, shear behavior, stress path, modulus of elasticity, shear modulus, internal friction angle and dilation angle were compared. The results showed that Bandar Abbas carbonate sand had higher shear strength than quartz sand. The maximum internal friction angle ​​of carbonate sand was higher than quartz sand due to its intrinsic interlocking in both triaxial and shear tests. The dilation angle decreases with increasing stress level for both experiments. Also, the internal friction angle obtained from the triaxial test was higher than the simple shear test for about 10 to 15% due to different stresses paths and the presence of a pre-shear in the simple shear test. Also, the presence of shear stress in simple shear tests reduces more the internal friction angle versus stress level compared to the triaxial test.