مقدمه

فشردگی یا تراکم خاک در اثر تاثیر وزن سازه، سبب نشست خاک و نتیجتا وارد آمدن خسارت به سازه میگردد. نشست تحکیم ناشی از تغییر حجم خاک اشباع به علت رانده شدن آبهای موجود در حفرات آن است و در خاک-های ریز دانه نظیر رس مورد توجه قرار میگیرد. افزایش تنش ناشی از احداث ابنیه سبب متراکم شدن لایههای خاک میگردد. تراکم یا نشست خاک در اثر سه عامل اتفاق میافتد و این سه عامل عبارتند از : تغییر شکل ذرات خاک، جابجائی ذرات خاک و خروج آب یا هوا از فضاهای خالی. در ریزدانهها (رس) به علت نفوذپذیری پایین و جاذب آب بودن کانیهای رس، خروج آب از خاک پس از گذشت مدت زمانی طولانی انجام میپذیرد، در این خصوص برآورد نشست حاصل از تحکیم ضروری میباشد. در مواردی مقدار نشست نهایی در اثر احداث یک سازه تا ۲ متر در طی چند سال مشاهده شده است. بدیهی است، در صورت عدم پیشبینی، این مقدار نشست موجب خسارات جبرانناپذیری میگردد.

قبل از اجرای هر پروژه باید پتانسیل خاک از نظر مقدار و نوع نشست مشخص گردد (احدیان، .( ۱۳۸۳ برای محاسبه میزان نشست باید بار یا وزن اعمال شده توسط سازه و همچنین مشخصات فیزیکی خاک مشخص باشد. نشست حاصل از تحکیم علاوه بر موارد یاد شده به نفوذپذیری خاک و همچنین ابعاد توده خاک وابسته می باشد؛ بهطوریکه، هر چه نفوذپذیری خاک بیشتر باشد، سرعت تحکیم بیشتر بوده و در نتیجه در زمان کوتاهتری خاک به حالت تعادل رسیده و اندازه نشست به حداکثر خود میرسد. از طرفی هر چه ابعاد توده خاک بیشتر باشد، سرعت تحکیم کاهش یافته و در نتیجه در زمان طولانی تری حداکثر نشست رخ میدهد . یکی از روشهای محاسبه نشست حاصل از تحکیم، استفاده از ضرایبی است که از طریق آزمایش تحکیم بدست میآیند. این ضرایب عبارتند از: شاخص فشردگی ، CC، شاخص تورم ، CS و شاخص پیش بارگذاری .Cr برای یک خاک مشخص، با نسبت پوکی اولیه ثابت،

اندیس فشردگی مقدار ثابتی میباشد؛ ولی تعیین مقدار آن برای انواع خاکهای چسبنده، متفاوت است. به دلیل این که مشخص نمودن مقادیر CC و CS با استفاده از آزمایش تحکیم، مدت زمان زیادی نیاز دارد، متخصصین مکانیک خاک سعی بر این داشتهاند که این ضریب را به خصوصیات فیزیکی دیگر خاک ارتباط دهند . در هر حال استفاده از فرمولهای تجربی که ارتباط بین ضرایب فوق و دیگر خصوصیات فیزیکی خاک را بیان میکند، بستگی به اهمیت پروژه دارد . اندیس فشرگی ممکن است تابع پارامترهای مختلفی نظیر نسبت پوکی اولیه خاک، وزن مخصوص خاک، رطوبت اولیه خاک، رطوبت حد روانی، رطوبت حد خمیری، شاخص خمیرایی، حد انقباض و دیگر خصوصیات فیزیکی خاک باشند. در گذشته محققین زیادی به بررسی این ضرایب پرداختند. تلاش این دانشمندان با توجه به وقتگیر بودن آزمایش تحکیم، برآورد مقادیر این ضرایب با استفاده از روابط ریاضی بودهاست.

Sketempton, (1944) با آزمایش تحکیم بر روی تعدادی رس دست خورده رابطه ای برای ضریب شاخص فشردگی ارائه نمود. رابطه وی بر اساس نتایج تعداد ۲۵ آزمایش تحکیم، شکل گرفته و ارتباط خطی بین شاخص فشردگی و رطوبت حد روانی را بیان میکند. Nishida, (1956) بر اساس تئوری الاستیسیته، ارتباط بین شاخص فشردگی و نسبت پوکی اولیه خاک را برای انواع خاکهای چسبنده ارائه نمود. Oswald, (1980) بر اساس یک تحلیل آماری بر روی تعداد زیادی داده آزمایشگاهی (در حدود ۱۲۵ داده آزمایشگاهی) رابطهای برای شاخص فشردگی تحت رابطه جهانی شاخص فشردگی ارائه نموده است. Rendon- Herrero, (1980) بر اساس مشاهدات خود از چند رس طبیعی، رابطهای را برای شاخص فشردگی، پیشنهاد نموده است. Nagaraj and Murty, (1985) ارتباط بین شاخص فشردگی و پارامترهای فیزیکی خاک را بصورت رابطهای که در (جدول(۱ آورده شده، ارائه نمودهاند.

مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته

Park and Koumoto, (2004) با استفاده از نتایج ۸۳ آزمایش تحکیم بر روی نمونههای خاک رس دست نخورده رابطه ای بر مبنای تخلخل اولیه برای محاسبه شاخص فشردگی ارائه نمودهاند. احدیان (۱۳۸۳) پس از انجام مطالعاتی بر روی خاکهای مناطق مختلف اهواز به این نتیجه رسید که شاخص فشردگی و پارامتر نسبت پوکی در خاک این منطقه به صورت معنی داری رابطه وجود دارد و رابطه را بر اساس نسبت پوکی اولیه ارائه نمود. Cavalieri et al.,(2008) در آزمایشی به محاسبه تنش بیش تحکیمی با استفاده از آزمایش تحکیم یک بعدی پرداختند و در نهایت با استفاده از تنش بیش تحکیمی رابطهای برای پیشبینی شاخص فشردگی ارائه نمودند.

دریایی و همکاران (۱۳۸۸) در تحقیقی روابط تجربی ذکر شده را مورد بررسی قرار داده و با نتایج شبکه عصبی مقایسه نمودهاند. بر اساس نتایج این محققین مشخص گردیده که شبکه عصبی مصنوعی نسبت به سایر روابط تجربی شاخص فشردگی را با استفاده از تعداد پارامترهای بیشتر و با دقت بالاتری پیشبینی مینماید. همچنین نتایج این محقیقن نشان داده است که از میان پارامترهای فیزیکی مورد بررسی توسط شبکه عصبی، نسبت پوکی اولیه بیشترین تاثیر را بر روی شاخص فشردگی دارد که استفاده از این پارامتر غالباً در کلیه روابط تجربی مشاهده میشود. دانشمندان در تحقیقات خود و طی سالیان متوالی از خصوصیات فیزیکی مختلف خاک برای برآورد شاخص فشردگی مانند حد خمیرایی و نسبت پوکی اولیه استفاده نموده اند. با توجه به اینکه هر کدام از روابط بالا برای شرایط و منطقه خاصی محاسبه گردیده، دارای محدودیتهایی میباشند. Saffih- hdadi et al., (2009) رابطه خطی – تجربی بر پایه جرم مخصوص اولیه و رطوبت اولیه ارائه نمودند. این رابطه – ضرایبی دارد که بسته به منطقه مورد مطالعه دارای مقادیر متفاوتی است. – محاسبه این ضرایب خود مستلزم آزمایش است . Park and Lee, (2011) شاخصفشردگی را با استفاده از شبکههای عصبی پیشبینی نمودند. گچ یکی از نمکهای محلول بوده که میتواند تأثیر بسزایی بر ساختمانها و سازههای آبی داشته باشد. چنانچه خاکهای گچی در تماس با آب باشند، دچار انحلال گشته و ممکن است مشکلات زیادی را برای سازه بوجود آورند. با توجه به این موضوع و نیز با توجه به توسعه فعالیتهای عمرانی، مشکلات ناشی از استفاده خاک-های گچی بهعنوان مسئلهای مهم در ساخت سازههای آبی مطرح میباشد و تثبیت این خاکها میتواند از نظر اقتصادی در بسیاری از پروژهها به خصوص پروژههای آبی مقرون به صرفه باشد. در نظر گرفتن راهکارهای ساخت سازهها در خاکهای مسئلهدار موجب پیشگیری از بوجود آمدن خسارات احتمالی و نیز ترمیم و یا تثبیت سازههای موجود ساخته شده بر روی اینگونه خاکها خواهد شد (سهرابی، .(۱۳۹۰ وجود مواد انحلالپذیر نظیر نمک طعام و گچ موجب میشود تا بر اثر تماس این خاکها با آب، مواد مذکور در آب حل شده و قسمتی از ذرات جامد موجود در توده خاک ضمن انحلال خارج شوند. این پدیده در صورت تداوم میتواند موجب افزایش تخلخل و پوک شدن خاک گردیده و نهایتا با ایجاد نشست، موجب تخریب ساختمان خاک و فروریزش خاک شود. باید توجه داشت که بهسازی خاک با استفاده از مواد افزودنی باید با درصد معینی از مواد بهسازی صورت پذیرد . استفاده از درصدهای بیشتر مواد افزودنی ممکن است کاهش مقاومت خاک را به همراه داشته باشد (تاتلاری، .(۱۳۷۵ علیزاده (۱۳۸۸)، برای تثبیت رمبندگی خاک تحقیقاتی انجام داد. بر اساس نتایج تحقیق وی تزریق برجای خاک موثرتر از سایر روشها جهت تثبیت میباشد. Zhang and Solis, (2008) مطالعاتی در مورد خاک گچی

بهسازی شده با خاکستر بادی انجام دادند. آنها آزمایشاتی قبل و بعد از افزودن ماده مورد نظر انجام دادند و به این نتیجه رسیدند که خواص مهندسی این خاک مسئلهدار به علت افزایش دانسیته خشک، کاهش پتانسیل تورمزایی و

بهار ۹۳، شماره × ۱۱

همچنین افزایش مقاومت برشی آن تا حد رضایتبخشی بهبود مییابد. Yilmaz and Civele Koglu, (2009) پس از انجام مطالعاتی در مورد پایداری خاکهای رسی متورم شونده به این نتیجه رسید که گچ میتواند تاثیر بسزایی بر پایداری این نوع خاکها داشته باشد. Wang et al., (2011) در هنگ کنگ مطالعاتی بر روی تراکم استاتیکی و دینامیکی خاک گرانیتی، جهت بهبود رفتار این نوع خاک انجام دادند و به این نتیجه رسیدند که تراکم دینامیکی ۲ تا ۵ برابر موثرتر از تراکم استاتیکی میباشد که این مقدار بستگی به فرکانس و دوره تناوب تراکم دینامیکی دارد . Chai et al., (2012)، در آزمایشات خود از نوعی مخروط نفوذ سنج جدید استفاده کرده و با شبیه سازی میزان تغییرشکل مخروط نفوذ در مقابل تغییرات فشار آب منفذی، مقدار ضریب تحکیم افقی را پیش بینی نموده ونشان دادند که این شیوه دقت بالاتری نسبت به سایر روشها دارد. Ple and le, (2012) به بررسی اثر الیاف پلی پروپیلن بر بهبود رفتار مکانیکی رس سیلتی پرداختند. پس از انجام تست کشش و آزمون تراکم، بهبود مقاومت خاک در رس سیلتی تقویت شده با این نوع الیاف مشاهده گردید. Horpibolsuk et al., (2012) در تحقیقی به بررسی رفتار نشست رس نرم در اثر استفاده از سیمان پرداختند. نتایج این محققین نشان داد که استفاده از سیمان تاثیر بسیاری در بهبود ضریب تحکیم این نوع خاک داشته است به طوریکه، تحقیق آنها توسط مدل دو بعدی PLAXIS کنترل گردید.

Shipton and Coop, (2012)با انجام تعدادی آزمایش تحکیم به مطالعه و بررسی خاکهای ترکیبی پرداختند. برخی از این ترکیبات شامل ترکیب شن و رس، شن و کوارتز، شن و کوارتز و سیلت، شن ورس وسیلت بودند. Tsutsumi and Tanaka, (2012) با انجام آزمایش تحکیم به بررسی اثرات ترکیب تغییرات کرنش و دما بر روی رفتارهای تحکیمی خاک رس پرداختند. بررسی خصوصات ژئوتکنیکی خاک و سنگ، بخش مهمی از مهندسی ژئوتکنیک می باشد از اینرو قبادی و همکاران (۱۳۹۲) تحقیقی تحت عنوان مطالعه خصوصیات ژئوتکنیکی ماسه سنگهای سازند آغاجاری در شرق و جنوب شرق اهواز انجام دادند که در آن رخنمون ماسه سنگ های سازند آغاجاری بررسی گردید. این سنگ ها یکی از سنگ های مشکل آفرین هستند که در استان خوزستان به عنوان مصالح ساختمانی در ساخت وسازهای شهری استفاده می شود. در این پژوهش، خصوصیات سنگ شناسی، ویژگی های فیزیکی، شاخص و مکانیکی این ماسه سنگ ها تعیین شده است.

با استفاده از آنالیزهای رگرسیون و نرم افزار SPSS 19، ارتباط بین خصوصیات ژئوتکنیکی ماسه سنگ ها تعیین گردید. این روابط بصورت توابع خطی، لگاریتمی و نمایی بوده اند. هم چنین، آزمون های t و F در سطح اطمینان ۹۵ درصد اعتبار روابط تجربی پیشنهادی را تایید نمودند. بنابراین، با هدف کاهش هزینه و وقت می توان این روابط پیشنهادی را به منظور تخمین خصوصیات ژئوتکنیکی این سنگ ها بکار گرفت. ترمیم کننده ویژه، نوعی ملات آماده پودری و بر پایه سیمان می باشد که به واسطه وجود چسب بتن در ساختار خود علاوه بر قدرت چسبندگی بسیار زیاد به انواع سطوح و مصالح به خصوص بتن ، موجبات آب بندی مقطع مورد کاربرد را نیز فراهم می آورد و با استانداردهای ASTM C928-05 و ASTM C1583-04 مطابقت دارد ۱۵)و.(۱۶ برخی خواص و اثرات ترمیم کننده بتن ویژه شامل، چسبندگی فوق العاده زیاد به انواع مصالح، بدون انقباض، مقاوم در مقابل سیکلهای یخبندان و ذوب، قابلیت آب بندی و نفوذ ناپذیر سازی سطوح میباشد. همچنین موارد کاربرد این ماده شامل تسطیح و ترمیم سطوح متخلخل، زیرسازی کف و دیوارها قبل از نصب پوشش جدید، قابل استفاده در سطوحی که در تماس مستقیم با آب هستند، پر نمودن میان بولتها، ماهیچه کشی درسازه های آبی میباشد. با

۱٫۰۰۷w60
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته

توجه به محدودیت مکانی برای برآورد ضرایب ذکر شده، اهمیت زیاد پدیده استفاده از روابط ذکر شده است، محاسبه این ضرایب از طریق آزمایش تحکیم در محل احداث سازه دقت بالاتری خواهد داشت. مقدار ضریب فشردگی (Cc) برای برآورد پتانسیل نشست خاک مورد استفاده قرار میگیرد بنابراین برآورد دقیق آن ضروری است و اگر این ضریب با بهسازی خاک کاهش یابد، پتانسیل نشست خاک کاهش مییابد. در این تحقیق با توجه به این موضوع، ضرایب ذکر شده برای ۱۸ نمونه از خاکهای رسی- گچی منطقه خوزستان که بوسیله ترمیم کننده ویژه بهسازی شده است، طی آزمایش تحکیم محاسبه گردید.

مواد و روشها

در این تحقیق با توجه به ویژگیهای ذکر شده برای ترمیم کننده بتن ویژه، این ماده به عنوان ماده افزودنی انتخاب گردید و آزمایشهای تعیین درصد رطوبت، تعیین دانهبندی، تعیین حدود اتربرگ، تعیین چگالی نسبی، تراکم، آنالیز شیمیایی خاک برای یافتن درصد گچ موجود و آزمایش تحکیم برای خاک شاهد و نمونههای تهیه شده با درصدهای افزودنی ۱، ۲، ۳، ۵، ۷ انجام گردید. لازم به ذکر است که در حالت استاندارد و برای خاکهای معمولی برای خشک کردن نمونهها از دمای ۱۰۵ درجه سانتیگراد استفاده میشود. در مورد گچ و خاکهای گچی چنانچه از این دما استفاده شود، گچ با از دست دادن آب تبلور خود به سولفات کلسیم نیمه آبدار تبدیل میشود و این آب از دست رفته نیز جزء رطوبت خاک تلقی میشود که میتواند خطای زیادی را در تعیین درصد رطوبت ایجاد کند. با بررسیهایی که در این زمینه انجام شد و با توجه به ریزدانه بودن خاک مورد مطالعه در این تحقیق، رابطه (۱) برای تعیین درصد رطوبت خاک گچی پیشنهاد گردید (سهرابی، .(۱۳۹۰
رابطه W 0.007 (1)

در این رابطه W درصـد رطوبـت در دمـای اسـتاندارد ۱۰۵ درجـه و w60 درصد رطوبت در دمای ۶۰ درجه میباشـد. بـرای آزمـایش دانـهبنـدی بخـش درشتدانه خاک، ابتدا خاک خشک میشود، سپس کلوخههای خاک کاملا خرد شده و نمونه از الکها عبور داده میشود. پس از عبور دادن کامل خاک از الک-ها، جرم خاکهایی که بر روی هر یک از الکها باقیمانده است، اندازهگیری می-شود. نتایج آزمایش دانهبندی معمولا برحسب درصد وزنی خاکهای عبـوری از هر الک بیان میشود. آزمایش هیدرومتری بر پایه اصـول تـهنشـینی دانـههـای خاک در آب قرار دارد. وقتی که نمونه خاک در آب کاملا هم زده میشود، دانه-های معلق برحسب شکل، اندازه و وزن با سرعتهای مختلفی تهنشین میشوند. برای سهولت فرض میشود که تمام دانههای خاک کروی هستند و سرعت تـه-نشینی آنها طبق قانون استوکس بیان میشود. آزمـایش دانـهبنـدی مطـابق بـا ASTM-D-422 استاندارد شده است. پلاستیسیته برای خـاک هـای رسـی و لایی تعریف میشود و قابلیت تغییر شکل یافتن بدون خرد شدن خـاک اسـت. حدود آتربرگ میزان رطوبت مطابق با رفتار متفاوت رسها و لایها مـیباشـد. حدود اتربرگ خاکها شامل حد روانی، حد خمیری و حد انقباض میباشد. بـر حسب میزان رطوبت، طبیعت رفتار خاک به یکی از چهار حالـت جامـد، نیمـه جامد، خمیری و مایع خواهد بود. آزمایش های تعیـین حـدود اتربـرگ شـامل، تعیین حد روانی (LL)، طبق ASTM-D-423، تعیین حد خمیـری (PL)، طبق ASTM-D-424 و تعیین حد انقبـاض طـبASTM-D-427 انجـام گردید ۱۰ )و۱۱و.(۱۲ در انجام محاسبات مکانیک خاک، اغلب چگالی دانههـای خاک لازم میگردد. چگالی دانهها را میتوان به دقت در آزمایشگاه تعیین کرد.

دامنه چگالی دانهها معمولا بین ۲/۶ تا ۲/۹ است. در این تحقیـق آزمـایش تعیین چگالی نسبی طبق استانداردASTM-D-854 انجام شـد .( ۱۳ ) تـراکم عبارتست از کاهش دادن تخلخل خاک با خارج کردن هوا. این عمل در زمین به طرق مختلف انجام میشود. در آزمایشگاه، عمل تـراکم معمـولاً بـا وارد کـردن

بهار ۹۳، شماره × ۱۱

نشست و بر آورد آن و همچنین با توجه به خطایی که در برآورد این ضرایب با ضربه به خاکی که در قالب استاندارد ریخته شده، به وسـیله چکـش مخصـوص صورت میگیرد. در این تحقیق آزمایش تـراکم پروکتـور اسـتاندارد مطـابق بـا استاندارد ASTM-D-698 انجام شد .(۱۴) زمانی که یک لایه خـاک اشـباع تحت تأثیر افزایش تنش قرار میگیرد، فشار آب منفذی ناگهان افزایش مییابد.

در خاکهای ماسه ای با نفوذپذیری بالا، زهکشی ناشی از افـزایش فشـار آب منفذی کاملاً آنی است. زهکشی آب منفذی با کاهش حجم توده خـاک همـراه است که خود به نشست منجر میگردد. Terzaghi, (1925) اولین کسی بود که روش آزمایش تحکیم را پیشنهاد نمود. این آزمـایش در دسـتگاهی بـه نـام تحکیم سنج، انجام می شود. در این دسـتگاه نمونـه خـاک همـراه بـا دو سـنگ

متخلخل، یکی در بالا و دیگری در پایین نمونه، در داخل رینگ فلزی قرار داده میشود. عموماً این رینگ دارای قطر داخلی ۷۵ میلی متر و ارتفاع ۲۰ میلیمتر میباشد. بار روی نمونه از طریق سیستم بارگـذاری دسـتگاه کـه شـامل بـازوی بارگذاری و صفحه بارگذاری میباشد، بر روی نمونـه وارد مـیگـردد . فشـردگی نمونه، از طریق یک اندازه گیر عقربه ای دقیق (در صورتی که دستگاه دیجیتـالی باشد این فشردگی از طریق اندازه گیر دیجیتالی ثبـت مـی شـود) انـدازه گیـری می شود . نمونه درحین آزمایش باید در یک محـیط کـاملاً اشـباع قـرار داشـته باشد؛ برای این منظور، نمونه در زیر آب نگه داشته می شود. آزمایش برای چنـد بار صورت میگیرد و هر بارگذاری، معمولاً به مدت ۲۴ ساعت حفظ میشود.

پس از پایان آزمایش تحکیم منحنی های حاصل از هر بارگذاری که میـزان نشست نمونه در مقابل زمان (در مقیـاس لگـاریتمی و یـا ریشـه دوم زمـان) را نمایش می دهند، رسم میگردد . برای تمام نمونهها نمودارهـای e-log رسـم گردید. ضرایب Cc ، Cs و Cr با توجه به این نمودارهـا محاسـبه مـیگردنـد. بـا استفاده از مطالبی که در گذشته بیان گردید، می توان نشست احتمالی ناشی از تحکیم اولیه صحرایی را با فرض تحکیم یک بعدی محاسبه نمود. قبل از بررسی و ارائه معادلات مربوطه، لازم می باشد که تحکیم یک بعدی معرفی گردد. برای این منظور چنانچه تغییر شکل خاک فقط در جهـت قـائم امکـان پـذیر باشـد، تحکیم حاصله را یک بعدی گویند. در واقع، تحکیم به صورت سه بعدی بـوده و مقدار تغییر شکل ذرات خاک در سه جهت صورت می پذیرد؛ ولی، برای سادگی محاسبات از تئوری تحکیم یک بعـدی اسـتفاده مـی گـردد . ایـن مـورد جهـت محاسبه نشست، باعث خطایی در حدود ۱۰ الی ۱۵ درصد میشود. در آزمایش تحکیم مقدار فشردگی فقط در جهـت قـائم امکـانپـذیر مـی باشـد. در چنـین شرایطی نسبت تنش قائم ( ( ۱ به تنش های جـانبی ( ۳ )برابـر بـا مقـدار ثابت K0 می باشد. این حالت در عمل، موقعی مشاهده می شود کـه یـک لایـه خاک رس نرم بین دو لایه ماسه یا رس سفت قرار گرفته باشد، در ایـن صـورت چسبندگی بین لایه های نرم و سفت از تغییر شکل جانبی لایه خاک رس نـرم ممانعت می کند . انجام آزمایش تحکیم تحت شرایطی که تغییـر شـکل جـانبی قابل ملاحظه می باشد را می توان با استفاده از دسـتگاه آزمـایش سـه محـوری انجام داد . در اغلب موارد شرایط آزمایش یک بعدی به نحو خوبی مشابه شرایط صحرایی میباشد.

در این تحقیق با توجه به توضیحات داده شده در خصوص ضرایب Cc، Cs و Cr و اهمیت آنها، برای نمونههای بهسازی شده خاک گچی بوسـیله تـرمیم-کننده بتن ویژه، این مقادیر با استفاده از آزمایش تحکیم محاسبه گردید. در این تحقیق ۱۸ نمونه خاک با تراکمهای %۸۵، %۹۵ و %۱۰۰ تهیه گردید . برای هـر تراکم شش نمونه شامل یک نمونه خاک شاهد و پنج نمونه بهسازی شده آماده گردید . نمونههای بهسازی شده شامل درصدهای ۱ ، ۲، ۳، ۵ و ۷ مـاده تـرمیم-کننده بتن ویژه بودند. نتایج حاصله در بخش نتایج و بحث آورده شدهاست.

مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته

نتایج و بحث

همانطور که ذکر گردید، آزمایشهای تعیین پارامترهای فیزیکی خاک، مطابق با استانداردهای ذکر شده، بر روی نمونههای خاک شاهد و بهسازی شده انجام گردید. نتایج این آزمایشها در جداولی آورده شده است. (جدول(۱، نتایج آزمایشهای انجام شده بر روی نمونههایی از خاک برای تعیین دانه بندی را نشان میدهد . پس از انجام آزمایش تعیین چگالی نسبی مقدار ۲/۵۳ برای چگالی نسبی اندازهگیری گردید. عمدهترین تأثیرات مخرب وجود گچ در خاک را میتوان در مناطقی که سطح آب زیرزمینی بالاست مشاهده نمود. در این مناطق خاک پیرامون سازه، اشباع گردیده و با انجام واکنشهای شیمیایی بین آب و گچ موجود در خاک، تخریبهای شیمیایی در سازه بوجود میآید. با فرض برابر بودن مشخصههای خاک گچی، شکل گچ موجود در خاک به صورت پودر (ژیپس) و یا بلوری (انیدرید)، نحوه پخش آن در خاک (متمرکز یا مخلوط با خاک)، دانه بندی (ابعاد اکثر دانهها به رس یا ماسه نزدیک تر باشد) و غیره، با افزودن مواد مختلف به این نوع خاک، در مشخصات خاک تغییر ایجاد میکنند. علت مسئلهدار بودن خاک گچی، انحلال یون کلسیم گچ در آب و خطر پوک شدن خاک و شسته شدن ذرات خاک میباشد (منصوریکیا و محمدعلیزاده، .(۱۳۸۶ لازم به ذکر است که از دیدگاه سازهای بیش از ۴ درصد گچ در خاک عمدتاً سبب تخریب سازهای خواهد گردید. نتایج حاصل از آنالیز شیمیایی خاک

در (جدول (۲ آورده شده است. با توجه به ارقام موجود در (جدول(۲ این خاک دارای گچ بوده و احداث سازه بر روی چنین بستری و یا با استفاده از چنین مصالحی نیازمند تمهیدات ایمنی و احتیاطی برای جلوگیری از نفوذ آب به درون خاک است. حدود اتربرگ شامل حد روانی و حد خمیری برای خاک شاهد مورد مطالعه به ترتیب %۳۴/۹۷ و %۳۲/۹۴ بدست آمد. بنابراین نشانه خمیری ۲/۰۳ بدست میآید. حد خمیری در حدود %۳۰ میباشد بنابراین تثبیت با سیمان قابل انجام است و نیازی به استفاده از آهک نمیباشد.

بهار ۹۳، شماره × ۱۱

همچنین حد انقباض خاک شاهد نیز %۱۳/۷۶ میباشد. در (جدول(۳ مشخصات فیزیکی و ژئوتکنیکی خاک آورده شدهاست. پس از انجام آزمایش تراکم بر روی خاک شاهد مشخص شد که خاک مورد مطالعه دارای وزن واحد حجم خشک ماکزیمم ۱۶/۵۳ کیلو نیوتن بر مترمکعب و رطوبت اپتیمم ۱۷/۶۶ درصد می-باشد. در اینجا به بررسی نتایج آزمایشات ذکر شده بر روی خاک بهسازی شده با ترمیم کننده ویژه پرداخته میشود. لازم به ذکر است که تمامی آزمایشات پس از ۲۴ ساعت از مخلوط نمودن خاک شاهد و ماده ترمیم کننده بتن ویژه صورت گرفته است. همانطور که در (جدول (۴ نشان داده شده است با افزایش میزان ترمیمکننده ویژه، حد روانی خاک مورد مطالعه افزایش یافته بهگونهای که در %۷ از این ماده، حد روانی %۳۲ افزایش مییابد. این امر نشاندهنده این موضوع است که با اضافه کردن ترمیمکننده ویژه به خاک، قابلیت جذب رطوبت خاک افزایش یافته است و از طرفی با برهم زدن تبادل الکترونی بین ذرات رس و ترمیمکننده ویژه میزان رطوبتی که در آن، خاک به حالت روان تبدیل میشود افزایش مییابد. این درحالی است که نشانه خمیری تغییر چندانی نداشته است. بنابراین ترمیمکننده ویژه تغییری در پلاستیسیته خاک مورد مطالعه ایجاد نمیکند. نتایج تراکم مخلوط خاک و ترمیمکننده ویژه در (جدول (۵ آورده شده است و همانطور که مشاهده میشود افزودن ترمیمکننده بتن ویژه تاثیر چشمگیری بر خصوصیات تراکمی خاک مورد مطالعه ندارد. با توجه به نتایج آزمایش تراکم که در (جدول (۵ آورده شد و با توجه به نحوه اجرای خاکریزی در اجرای پروژهها، مقدار تراکم %۸۵ ، %۹۵ و %۱۰۰ برای نمونههای آزمایش تحکیم در نظر گرفته شد و بر اساس آن مقدار خاک و ترمیم کننده ویژه برای هر یک از آزمایشهای تحکیم محاسبه گردید. پس از انجام آزمایش تحکیم بر روی خاک منطقه و نمونههای بهسازی شده، شاخص Cc ، شاخص Cs و شاخص Cr برای تمامی نمونهها محاسبه گردید و در (جدول (۶ آورده شد.