بررسي اثر شن دانه‌ها بر مقاومت برشي خاك‌هاي ماسه‌اي

Effect of Gravel Grains on Direct Shear Strength Characteristics of Sandy Soils

امروزه محدوديت منابع قرضه داراي ذرات خاك استفاده شده در فعاليت‌هاي رايج مهندسي، باعث رواج هر چه بيش‌تر استفاده از دانه‌هاي شني با اندازه‌هاي درشت تا مرز قلوه سنگ در خاك‌ريزها شده است. به‌كارگيري ذرات درشت‌دانه در شيب‌ها و خاك‌ريزها مستلزم در نظر گرفتن تاثيرات آن‌ها در مخلوط شدن با خاك‌هاي ريزتر است. محدوديت ابعاد دستگاه‌هاي آزمايشگاهي متعارف مانع از انجام آزمايش بر روي نمونه‌هاي دانه‌درشت مي‌شود. به همين سبب در اين تحقيق تلاش شده است با استفاده از دستگاه برش مستقيم بزرگ مقياس، تاثير درصد، شكل و اندازه شن‌دانه بر رفتار مكانيكي مخلوط‌هاي ماسه‌اي مشخص شود. تعداد 39 آزمايش برش مستقيم بزرگ مقياس، بر مخلوط خاك ماسه‌اي و شن‌دانه‌هاي گردگوشه و تيزگوشه با حداكثر قطر دانه‌هاي 5/12 و 4/25 ميلي‌متر در درصدهاي شن صفر، 20، 40 و 60 ترتيب داده شد. نتايج نشان داد كه مقاومت برشي خاك ماسه‌اي با افزايش درصد شن‌دانه افزايش مي‌يابد. همچنين مشخص شـد كـه شن‌هاي تيـزگوشه و درشت‌تـر نسبت بـه شن‌هاي گـردگوشه و كوچك‌تر به ميزان بيش‌تري مقاومت برشي و زاويه اصطكاك مخلوط‌هاي شن و ماسه را افزايش مي‌دهند. در اين راستا روابطي نيز براي تقريب زاويه اصطكاك و مقاومت برشي خاك مخلوط شن و ماسه‌اي بر حسب درصد و نوع شن‌دانه ارايه شد.

A regular set of large scale direct shear tests were performed to study gravel particle effects on shear strength characteristics of sands. The tests were conducted using direct shear apparatus with 300 mm × 300 × 170 mm shear box. Uniform fine sand was used as the base material and mixed with 20, 40 and 60 percent of angular and rounded gravel grains with maximum size of 12.5 and 25.4 mm as oversized particles. All tests were performed on dry samples in drained condition. Samples were prepared in a relative density of 60 percent and tested using three surcharge pressures of 150, 300 and 450 kPa. According to the results, shape and size of oversized particles strongly affect direct shear strength characteristics of sand-gravel mixtures. Mixtures with angular and larger gravel grains show more shear strength and dilation compared to mixtures contain rounded and smaller oversized particles. Improvement of gravel content increases the effects of oversized particle on shear behavior of mixture. In this regard, some correlations for estimation of mixture friction angle and shear strength were suggested based on gravel type and gravel content.