دستگاه تک محوری
تعیین مقاومت فشاری تک محوری خاکهای چسبنده
مقدمه : مقاومت فشاری تک محوری عبارتست از حداکثر نیروی وارد بر واحد سطح به هنگام شکست نمونه ویا نیروی وارد بر واحد سطح وقتیکه ۲۰% کرنش محوری انجام می گیرد هدف از انجام این آزمایش اندازه گیری مقاومت فشاری تک محوری خاکهای چسبنده دست نخورده یا دست خورده است که این نوع آزمایش را می توان به دوروش انجام داد :
۱- روش تنش کنترل شده ۲- روش کرنش کنترل شده
که در این آزمایش از روش کرنش کنترل شده استفاده می شود و از انجام روش تنش کنترل شده به علت مشکل بودن صرف نظر می شود.
برای به د ست آ وردن مقا ومت برشی یک نمونه خاک , از پوش گسیختگی موهر – کولمب استفاده می شود. پوش گسیختگی در صفحه τ –σ به پارامتر های φ و c وابسته است که مؤ لفه های مقاومت برشی خاک هستند. c که معرف چسبندگی خاک است برای خاک های دانه ای تمیز و عاری از ریز دانه صفر می باشد که در این خاک ها مهمترین عامل مقاومت برشی خاک c است . φ خاک در حالت زهکشی نشده صفر است. هر چه مقدا ر φ وc خاک بیشتر باشد , خاک مقاوم تر است.
این آزمایش برای خاک های ریز دانه به خصوص رس می باشد. در آزمایش تک محوری امکان زهکشی به نمونه دا ده نمی شود، بنا بر این نمونه دارای φ نمی باشد.
برای تهیه نمونه های استوانه ای می توان از نمونه ای دست نخورده بزرگ استفاده کرد خاکهایی که توسط لوله های جدار نازک نمونه برداری شده است نیاز به تراشیدن ندارد وباید دقت شود که موقع برداشتن وگذاشتن هیچ گونه تغییری در رطوبت یا مقطع عرضی آنها داده نشود .
ابزار:
۱- دستگاه تک محوری ۲- قالب نمونه گیری ۳- کاردک ۴- ترازو ۵- مزور ۶- روغن ۷- کولیس
روش انجام :
ابتدا قالب را برمی داریم وقطر وارتفاع آنرا اندازه می گیریم h =9.53 cm و D=4.76 cm بنابراین حجم بدست می آید V=169.59cm2 و به مقدار خاک خشک برداشته وبه میزان ۲۰% خاک خشک ، به آن آب اضافه می کنیم که ۶۰gr می شود .خوب خاک را مرطوب می کنیم سپس مقداری خاک را درداخل قالب که فبلا دیواره آنرا روغن زده بودیم ، می ریزیم ودر هر بار خوب آنرا می کوبیم این کار را تا تمام شدن خاک ادامه می دهیم سپس نمونه را از داخل قالب بیرون آورده وارتفاع آنرا اندازه می گیریم و قطر نمونه (که نشان می دهد قالب را هنگام متراکم کردن محکم نگه نداشته ایم) آنگاه نمونه را درمرکز صفحه در پایین دستگاه بارگذاری قرار می دهیم دستگاه را طوری تنظیم می کنیم که بدون وارد کردن نیرو با نمونه ها تماس پیدا کند سپس عقربه گیج را روی صفر قرار می دهیم سرعت بار گذاری را طبق استاندارد ۰٫۵ تا ۲ میلی متر بر دقیقه می گذاریم وبه ازای هر ۱۵ ثانیه بار وارده و تغییر شکل را اندازه می گیریم . آزمایش قرائت در یکی از حالات زیر انجام می گیرد:
۱- بار در نمونه کاهش یابد
۲- برای دو قرائت مقدار یکسانی حاصل گردد
۳- تغییر مکان آن ۲۰% نمونه اولیه باشد
که در این آزمایش مورد دوم رخ داد.
دستگاه از دو گیج تشکیل یافته است که یک گیج برای تعیین نیرو و دیگری برای تعیین کرنش می باشد
برای حساب کردن تنش می بایست محاسبات زیر را انجام دهیم :
۱- تعیین کرنش که از گیج مربوط به کرنش می خوانیم می بایست در ۰٫۰۰۱ و ۲٫۵۴ضرب کنیم تا تبدیل به cm شود .
۲- مساحت را در هرلحظه از رابطه روبرو بدست می آوریم
۳- گیج نیرو دارای ضرایبی می باشد a=0.03771 و b=0.14767 عدد X خوانده شده از روی گیج می باشد مقدار نیرو را از رابطه زیر بدست می آوریم که برحسب پوند می باشد که در ۰٫۴۵۳ ضرب می کنیم وتبدیل به کیلو گرم می شود .
۴- تنش از رابطه روبرو بدست می آید :
ازروی نمودار مقدار مقاومت فشاری حدودا ۰٫۵۶۷۴kg/cm2 بدست می آید که در نتیجه مقدار مقاومت برشی چون نیروی برشی و توزیع تنش برش ناشی از آن نیروی برش نداریم ، از فرمول زیر بدست می آید (با توجه به بحث تبدیل تنش ها و دایره موهر):
در نمودار موهر – کلمب خط گسیختگی یک خط با شیب صفر است زیرا آزمایش در حالت زهکشی نشده صورت می گیرد و φ صفر است . در این نمودار نقاطی که زیر خط پوش گسختگی هستند در تحمل نمونه است که تمام نقاط بدست آمده در این آزمایش زیر این خط هستند و در نمودار نشان داده شده است. هر نقطای بالای این خط منجر به خرابی نمونه خواهد شد .
توجه: زاویه شکست نمونه با افق ۸۸ درجه اندازه گیری شد .
منابع خطا:
۱- امکان دارد سرعت دستگاه متناسب با خاک به درستی تنظیم نشده باشد.
۲- در تهیه نمونه های دست نخورده دقت کافی صورت نگیرد و خاک فشرده شده باشد.
۳- از انجام آزمایش گیجها به درستی تنظیم نشده باشند ودقیقا صفر نشده باشند.
۴- دید هم می تواند مؤثر باشد ودر خواندن اعداد اشتباه شود .
