معياري براي مقاومت برشي خاك هاي سست سيمانه شده

A Failure Criterion for Weak Cemented Soils

مهم ترين مشخصه رفتار برشي خاك هاي سيمانه شده، تغيير رفتار آن ها از حالت شكننده مشابه سنگ در تنش هاي محصور كننده كم به حالت نرم مشابه خاك در سطوح تنش بيشتر مي باشد. به خاطر تغيير حالت رفتار خاك سيمانه، استفاده از معيارهاي گسيختگي كه مخصوص سنگ يا خاك ها ارائه شده، براي اين گونه مصالح همراه با محدوديت هايي مي باشد. لذا در اين پژوهش مقاومت برشي خاكهاي سيمانه شده به صورت تئوري و آزمايشگاهي مورد بررسي قرار گرفته است. تمركز اين تحقيق بيشتر بر روي تغيير فاز رفتار خاك از حالت شكننده به حالت شكل پذير بوده است. در اين تحقيق براي بيان مقاومت برشي خاك سيمانه شده، از تركيب منطقي دو معيار گريفيث و موهر- كولمب با استفاده از يك تابع حالت، معيار گسيختگي جديدي ارائه شده است. معيار ارائه شده، در سطوح تنش كم رفتار سنگ مانند غير خطي شكننده و در سطوح تنش زياد رفتار خاك مانند خطي را مي تواند به خوبي نشان دهد. تابع حالت استفاده شده براي بيان تغيير رفتار خاك از حالت ترد شكننده به نرم بر اساس مشاهدات آزمايشگاهي تعيين شده است. براي بررسي صحت و دقت معيار ارائه شده، از نتايج تحقيقات گذشته و نيز آزمايشات برش مستقيم انجام شده بر روي خاك سيمانه شده استفاده گرديده است. مقايسه نتايج معيار ارائه شده با آزمايشات انجام شده در اين تحقيق و نتايج ارائه شده توسط محققين ديگر قابليت كابرد اين معيار براي خاك هاي دانه اي و ريزدانه داراي ساختار را نشان مي دهد.

Natural soils have inter-particular cemented bonds resulted from chemical reactions between soil particles that are called soil structure. The main distinctive aspect of the failure behavior of structured soils is the change of their behavior from a rock like brittle response to a soil like ductile response. Griffiths and Mohr-Coulomb failure criteria were used to describe the brittle and ductile failure behavior of structure soil superimposed using binary state functions. The state functions describe the phase transfer of structured soil from brittle to ductile response. The state functions derived based on the experimental data available in the literature for structured soils. The proposed failure criterion was verified by failure envelopes reported for naturally structured clay and shale, artificially cement treated gravel. Also, laboratory tests conducted on cement treated sand for further verifications. The results of the laboratory tests and verifications indicated that the proposed failure criterion is capable of describing the failure envelopes of natural structured clay and shale and artificially cemented gravel and sand.