رفتار خاک‌های مخلوط رس- ماسه تحت شرایط سه‌محوری زهکشی‌نشده

نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسنده

• حسین سلطانی جیقه

شهید مدنی آذربایجان

10.22067/civil.v31i1.35474

چکیده

مطالعات قبلی برروی رفتار خاک‌های رس مخلوط با مصالح دانه‌ای نشان می‌دهد که در عمدۀ آنها سطح تنش محصورکننده طوری بوده است که نمونه‌ها شبیه رس‌های عادی تحکیم‌یافته رفتار نموده‌اند و با افزایش درصد مصالح دانه‌ای مقاومت برشی و اضافه‌فشار آب حفره‌ای زیاد شده است. در برخی از تحقیق‌ها نتایج متناقض نیز هستند و همچنین اثر اندازۀ دانه‌های مصالح درشت‌دانه واضح نمی‌باشد. برای شناخت جامع رفتار این خاک‌ها، آزمایش‌های سه‌محوری زهکشی‌نشده برروی نمونه‌های رس و مخلوط رس‌ـ ماسه تحت محدودۀ گسترده‌ای از تنش‌های محصورکننده انجام شد. نتایج نشان داد رفتار این خاک‌ها به درصد ماسۀ موجود در مخلوط و اندازۀ آن بستگی دارد. با افزودن 60% ماسه به رس مقاومت برشی افزایش دارد و نمونه‌های مخلوط حاوی ماسۀ ریز نسبت به مخلوط مشابه حاوی ماسۀ درشت مقاومت برشی کمتری دارند. همچنین بسته به اندازه و درصد ماسه، رفتار نمونه‌ها از نوع انقباضی به نوع اتساعی تغییر می‌یابد؛ به‌طوری‌که در تنش‌های محصورکنندۀ پایین، با افزایش درصد ماسه از صفر تا 60%، رفتار نمونه‌ها از نوع انقباضی به کمی اتساعی و سپس در نمونه‌های حاوی 60% ماسه به شدیداً اتساعی تغییر می‌کند. حال آن‌که، در تنش‌ محصورکنندۀ زیاد، به‌غیراز نمونۀ حاوی 60% ماسه رفتار سایر نمونه‌ها کاملاً انقباضی است.

کلیدواژه‌ها

• مخلوط رس- ماسه
• آزمایش سه‌محوری
• بارگذاری زهکشی‌نشده
• فشار آب حفره‌ای

---

عنوان مقاله [English]

Behavior of Clay-Sand Mixtures under Undrained Triaxial Conditions

نویسنده [English]

• Hossein Soltani-Jigheh

Azarbaijan Shahid Madani University

چکیده [English]

Previous studies on the behavior of clayey soil mixed with granular materials shows that major researches has been done under low confining stress level so that they almost exhibit behavior similar to normally consolidated clayey soils and by increasing content of granular materials both of the shear strength and excess pore water have been raised. In some researches, the results are inconsistent and the effect of grain size of granular materials is not clear. To study the behavior of these soils comprehensively, a series of consolidated undrained triaxial tests carried out on the clay and clay – sand mixtures under a wide range of confining stresses. The results show that the behavior of these soils depends on sand content and grain size. Adding 60% sand to clay, the shear strength increases and the mixtures consist of fine sand has lower strength in comparison with those of including coarse sand. It also observed that dependent on content and size of sands, the behaviors of specimens change from contractive to dilative one. So that at low confining stresses, by an increase in sand content from 0% to 60%, the behavior of samples change from contractive to slight dilation and then it is observed heavily dilation at samples include 60% sand.

کلیدواژه‌ها [English]

• Clay-Sand Mixtures
• Triaxial Test
• Undrained Loading
• Pore Water Pressure

مراجع

1. Vallejo, L.E., "Surge Wave Development in Debris Flows", Soils and Foundations, Vol. 37, Pp. 115–119, (1997).

2. Vallejo, L.E. and Mawby, R., "Porosity Influence on the Shear Strength of Granular Material–clay Mixtures", Engineering Geology, Vol. 58 (2), Pp. 125–136, (2000).

3. Loganathan, N., de Silva, S. and Thurairajah, A., "Strength Correlation Factor for Residual Soils", Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 118, Pp. 593–610, (1992).

4. Rahardjo, H., Indrawan, I.G.B., Leong, E.C. and Yong, W.K., "Effects of Coarse-grained Material on Hydraulic Properties and Shear Strength of Top Soil", Engineering Geology, Vol. 101, Pp. 165-173, (2008).

5. Abichou, T., Benson, C.H. and Edil, T.B., "Micro-structure and Hydraulic Conductivity of Simulated Sand–bentonite Mixtures", Clays and Clay Minerals, Vol. 50, Pp. 537–545, (2002).

6. Pandian, N.S., Nagaraj, T.S. and Raju, P., "Permeability and Compressibility Behavior of Bentonite–Sand/soil mixes", Geotechnical Testing Journal, Vol. 18, Pp. 86–93, (1995).

7. Holtz, W.G. and Willard, M., "Triaxial Shear Characteristics of Clayey Gravel Soils", Journal of Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vol. 82, Pp. 143-149, (1956).

8. Nakase, A., Nakanodo, H. and Kusakabe, O., "Influence of Soil Type on Pore Pressure Response to Cyclic Loading", Proceedings of fifth Japan Earthquake Engineering Symposium, Tokyo, Japan, (1978).

9. Nakase, A. and Kamei, T., "Undrained Shear Strength Anisotropy of Normally Consolidated Cohesive Soils", Soils and foundations, Vol. 23 (1), Pp. 91-101, (1983).

10. Omine, K. and Ochiai, H., Hayashi, S., Umezaki, T. and Otani, J., "Shear Properties of Clay- sand Composite Soils", Memoirs of the Faculty of Engineering, Kyushu University, Vol. 49 (4), Pp. 213-228, (1989).

11. Kimura, T. Takemura, J. Hiro-Oka, A. and Okamara, M., "Mechanical Behavior of Intermediate Soils", Proceedings of International Conference Centrifuge, A.A. Balkema, Rotterdam, (1994).

12. Bayoglu, E., "Shear Strength and Compressibility Behavior of Sand-clay Mixtures", MSc Thesis, Department of Civil Engineering, Middle-East Technical University, Ankara, Turkey, (1995).

13. Jafari, M.K. and Shafiee, A., "Mechanical Behavior of Compacted Composite Clays", Canadian Geotechnical Journal, Vol. 41, Pp. 1152-1167, (2004).

14. Prakasha, K.S. and Chandrasekaran, V.S. "Behavior of Marine Sand-clay Mixtures under Static and Cyclic Triaxial Shear", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 131, Pp. 213-222, (2005).

15. سلطانی جیقه، حسین؛ سروش، عباس، «رفتار خاک‌های رسی مخلوط تحت بارگذاری یکنواخت»، نشریۀ علمی- پژوهشی امیرکبیر، شمارۀ ج-67، ص. 21- 29، (1386).

16. Soltani-Jigheh, H., Jafari, K. and Golipoor, B., "Shrinkage and Shear Behavior of Compacted Clay-sand Mixtures", 9th International Congress on Advances in Civil Engineering (ACE2010), Karadeniz Technical University, Trabzon, Turkey, (2010).

17. Peters, J.F. and Berney IV, E.S., "Percolation Threshold of Sand-clay Binary Mixtures", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 136, Pp. 310-318, (2010).

18. Pakbaz M.S. and Siadati Moqaddam, A., "Effect of Sand Gradation on the Behavior of Sand-clay Mixtures", International Journal of GEOMATE, Vol. 3, Pp. 325-331, (2012).

19. Simpson, D.C. and Evans, T. M., "Behavioral Thresholds in Mixtures of Sand and Kaolinite Clay", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 142, doi:10.1061/(ASCE) GT.1943-5606.0001391, 04015073, (2015).

20. Jiang, X., Cui, P. and Ge, Y., "Effects of Fines on the Strength Characteristics of Mixtures", Engineering Geology, Vol. 198, Pp. 78–86, (2015).

21. Elkady, T.Y., Shaker, A.A. and Dhowain, A.W., "Shear Strengths and Volume Changes of Sand–Attapulgite Clay Mixtures", Bulletin of Engineering Geology and the Environment, Vol. 74, Pp. 595–609, (2015).

22. ASTM. Standard test method for laboratory compaction characteristics of soil using standard effort (ASTM D 698). American Society of Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania, USA, In Annual Book of ASTM Standards, 04.08 (1997).

23. ASTM. Standard test methods for consolidated undrained triaxial compression test for cohesive soils (ASTM D 4767), American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania, USA, In Annual Book of ASTM Standards, 04.08 (2004).

24. Soroush, A. and Soltani Jigheh, H., "Pre- and Post-cyclic Pehavior of Mixed Clayey Soils", Canadian Geotechnical Journal, Vol. 46, Pp. 1-14, (2009).