معیاری برای مقاومت برشی خاک‌های سست سیمانه شده

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فنی مهندسی دانشگاه محقق اردبیلی

2 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

10.22034/ceej.2018.8235

چکیده

مهم­ترین مشخصه رفتار برشی خاک­های سیمانه شده، تغییر رفتار آن­ها از حالت شکننده مشابه سنگ در تنش­های محصور کننده کم به حالت نرم مشابه خاک در سطوح تنش بیشتر می­باشد. به خاطر تغییر حالت رفتار خاک سیمانه، استفاده از معیارهای گسیختگی که مخصوص سنگ یا خاک­ها ارائه شده، برای این گونه مصالح همراه با محدودیت­هایی می­باشد. لذا در این پژوهش مقاومت برشی خاک‏های سیمانه شده به صورت تئوری و آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. تمرکز این تحقیق بیشتر بر روی تغییر فاز رفتار خاک از حالت شکننده به حالت شکل­پذیر بوده است. در این تحقیق برای بیان مقاومت برشی خاک سیمانه شده، از ترکیب منطقی دو معیار گریفیث و موهر- کولمب با استفاده از یک تابع حالت، معیار گسیختگی جدیدی ارائه شده است. معیار ارائه شده، در سطوح تنش کم رفتار سنگ مانند غیر خطی شکننده و در سطوح تنش زیاد رفتار خاک مانند خطی را می­تواند به خوبی نشان دهد. تابع حالت استفاده شده برای بیان تغییر رفتار خاک از حالت ترد شکننده به نرم بر اساس مشاهدات آزمایشگاهی تعیین شده است. برای بررسی صحت و دقت معیار ارائه شده، از نتایج تحقیقات گذشته و نیز آزمایشات برش مستقیم انجام شده بر روی خاک سیمانه شده استفاده گردیده است. مقایسه نتایج معیار ارائه شده با آزمایشات انجام شده در این تحقیق و نتایج ارائه شده توسط محققین دیگر قابلیت کابرد این معیار برای خاک­های دانه­ای و ریزدانه دارای ساختار را نشان می­دهد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A Failure Criterion for Weak Cemented Soils

نویسندگان [English]

  • Ahad Ouria 1
  • Masood Ranjbarnia 2
  • Darioush Vaezipour 2
1 Civil Engineering Department, University of Mohaghegh Ardabili
2 Civil Engineering Department, University of Tabriz
چکیده [English]

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.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Shear Strength
  • Failure
  • Cemented Soil
  • Soil Structure
  • Griffiths Criterion
  • Mohr-Coulomb

مراجع

اوریا ا. بهبودی مصمم ت. "تراکم­پذیری خاک­های سست سیمانه شده"، نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، 1395، مقالات آماده انتشار.
Abboud MM, “Mechanical properties of Cement-treated soils in relation to their use in embankment construction”, Ph.D. dissertation, University of California Berkeley, CA. 1973.
Avshar E, Ulusay R., Aydan O, Mutluturk M, “On the difficulties of geotechnical sampling and practical estimates of the strength of a weakly bonded volcanic soil”, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 2015, 74 (4), 1375-1394.
Bishop AW, “The strength of soils as engineering materials”, Geotechnique, 1996, 16 (2), 91-128.
Chowdhury B, Haque A, Muhunthan B, “New pressure-void ratio relationship for structured soils in the virgin compression range”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2014, 140 (8), 06014009.
Collins B, Sitar N, “Geotechnical properties of cemented sands in steep slopes”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2009, 135 (10), 1359-1366.
Desai, “Disturbed State Concept as unified constitutive modeling approach”, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 2016, 8, 277-293.
Horpibulsuk S, Liu MD, “Structured cam clay model with cementation effect”, Geotechnical Engineering, 2015, 46 (1), 86-94.
Lagioia R, Nova R, “An experimental and theoretical study of the behaviour of a calcarenite in triaxial compression”, Geotechnique, 1995, 45 (4), 633-648.
Liu E, Nie Q, Zhang J, “A new strength criterion for structured soils”, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 2013, 5: 156-161.
Liu MD, Carter JP, Airey DW, “Sydney soil model. I: Theoretical formulation”, International Journal of Geomechanics, 2011, 11 (3), 211-224.
Medero GM, Schnaid F, Gehling WY, “Oedometer behavior of an artificial cemented highly collapsible soil”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2009, 135: 840-843.
Mesri G, Abdel‐Ghaffar M, “Cohesion intercept in effective stress‐stability analysis”, Journal of Geotechnical Engineering, 1993, 10.1061/ (ASCE) 0733-9410 (1993) 119:8(1229), 1229-1249.
Mitchell JK, Soga K, “Fundamentals of Soil Behavio”, Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2005, 325-350.
Mitchell JK, “The properties of cement-stabilized soils”, Proceeding of Residential Workshop on Materials and Methods for Low Cost Road, Rail, and Reclamation Works, Leura, Australia. Unisearch Ltd. 1976.
Ouria A, “Distribuated State Concept based constitutive model for structured soils”, International Journal of Geomechanics, 2017, Published Online, DOI: 10.1061/ (ASCE) GM.1943-5622.0000883
Ouria A, Desai CS, Toufigh V, “Disturbed State Concept Based solution for consolidation of plastic clays”, International Journal of Geomechanics. 2015, 15 (1) pp04014039. Doi:
Rouainia M, Muir Wood D, “A kinematic hardening constitutive model for natural clays with loss of structure”, Gtotechnique, 2000, 50 (2), 153-164.
Sariosseiri F, Muhunthan B, “Effect of cement treatment on geotechnical properties of some Washington State soils”, Engineering Geology, 2009, 104, 119-125.
Singh PN, Tatioussian SV, Flag CG, “A study of the geotechnical properties of Milwaukee area soils”, Proceeding of Conference on Geological Environment and Soil Properties, ASCE, New York, N.Y., 1983, 269-309.
Yan FR, W Fan, TY He, “Study on Binary-Medium Model of fissured loess”, Applied Mechanics and Materials, 2013, (256-259), 240-244.
Zhu EY, Yao YP, “Structured UH model for clays”, Transportation Geotechnics, 2015, 3, 68-79.
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز
دوره 48.3، شماره 92 - شماره پیاپی 92
پاییز 1397
آذر 1397
صفحه 13-21

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار