مطالعه آزمایشگاهی ظرفیت باربری پی های سطحی واقع بر ماسه در شرایط اشباع و غیراشباع

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

2 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، اردبیل، ایران

چکیده

پی های سطحی معمولا بالاتر از تراز آب زیزمینی واقع بوده و خاک زیر آنها در شرایط غیراشباع می باشد. بنابراین ظرفیت باربری پی های سطحی بایستی متاثر از تنش های موئینگی ناشی از شرایط غیراشباع خاک باشد. در این تحقیق اثر غیراشباع بودن خاک بر ظرفیت باربری پی مربعی و مستطیلی واقع بر خاک دانه ای متراکم در مقیاس آزمایشگاهی در شرایط مختلف تراز آب زیرزمینی بررسی گردید. نتایج آزمایشها نشان می دهد که با پایین بردن تراز آب زیرزمینی و به تبع آن افزایش مکش بافتی خاک ناشی از مویینگی، با تغییر مکش بافتی از 0.5 تا 4.5 کیلوپاسکال در ماسه مورد مطالعه، ظرفیت باربری نهایی در شرایط غیراشباع از 2.3 تا 4.3 برابر شرایط اشباع بصورت غیرخطی افزایش می یابد همچنین در مکش های نزدیک به مکش بافتی باقیمانده و با گذر از ناحیه اشباع زدایی، آهنگ افزایش ظرفیت باربری کاهش یافته و با افزایش نسبت طول به عرض پی، نرخ افزایش ظرفیت باربری افزایش پیدا می کند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental Study on Bearing Capacity of Shallow Footings Based on Sand in Saturated and Unsaturated conditions

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hosein Aminfar 1
  • Zolfaghar Safarzadeh Gendeshmin 2
1 Civil Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
2 Civil Engineering, Technical and Engineering Faculty, Islamic Azad University, Ardabil, Iran
چکیده [English]

Shallow footings are usually located above the ground water table and the soil under footings is in unsaturated condition. Therefore, the bearing capacity of Shallow footings should be influenced by the capillary stresses due to unsaturated soil conditions. In this research, the effect of soil unsaturation has been investigated on the bearing capacity of square and rectangular surface footings located on dense sand with different ground water table, in laboratory scale. The results of the experiments show that by lowering the ground water table and consequently by increasing the soil suction due to capillarity, by changing the matric suction from 0.5 to 4.5 kPa, the ultimate bearing capacity in unsaturated conditions increase nonlinearly 2.3 to 4.3 times the ultimate bearing capacity of the saturated condition. furthermore, at matric suction close to the residual suction and passing through the desaturation zone, the increasing rate of bearing capacity decreases and By increasing the length to width ratio of the footing, the increasing rate of bearing capacity increases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Shallow footing
  • Experimental model
  • Bearing capacity
  • Matric suction
  • Unsaturated soil

مراجع

اسماعیل­ پور ا، اژدری م، "مطالعه آزمایشگاهی تأثیر مکش بر روی ضریب ظرفیت باربری Nγ در خاک غیراشباع"، اولین کنفرانس ملّی عمران و توسعه، زیباکنار، ایران، 1390.
نظامی ع، "مطالعه ظرفیت باربری پی­های سطحی در خاک درشت­دانه غیراشباع با تکیه بر تبیین مکانیزم گسیختگی"، پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران، 1393.
نیکونژاد خ، امام س م ر، "ظرفیت باربری و نشست پی­های سطحی واقع بر خاک­های غیراشباع"، هفتمین کنگره ملّی مهندسی عمران، زاهدان، ایران، 1392.
ASTM D3080-12, “Standard test method for direct shear test of soils under consolidated drained conditions”, American Society for Testing Materials, Philadelphia, USA, 2012.
ASTM D422-63, “Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils”, American Society for Testing Materials, Philadelphia, USA, 1998.
ASTM D4253-00, “Standard Test Methods for Maximum Index Density and Unit Weight of Soils using a vibratory table”, American Society for Testing Materials, Philadelphia, USA, 2006.
ASTM D4254-00, “Standard Test Methods for Minimum Index Density and Unit Weight of Soils and Calculation of Relative Density”, American Society for Testing Materials, Philadelphia, USA, 2000.
ASTM D5298-03, “Standard test method for measurement of soil potential (suction) using filter paper”, American Society for Testing Materials, Philadelphia, USA, 2003.
ASTM D854-10, “Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water Pycnometer”, American Society for Testing Materials, Philadelphia, USA, 2010.
Bolton MD, “The strength and dilatancy of sands”, Géotechnique, 1986, 36 (1), 65-78.
Budhu M, “Soil mechanics and foundations”, 3rd Edition, John Wiley and Sons, New York, 2010.
Costa YD, Cintra JC, Zornberg JG, “Influence of matric suction on the results of plate load tests performed on a lateritic soil Deposit”, Geotechnical Testing Journal, 2003, 26 (2), 219-226.
Fredlund DG, Xing A, “Equations for soil-water characteristic curve”, Canadian Geotechnical Journal, 1994, 31, 521-532.
Hansen BJ, “A revised and extended formula for bearing capacity”, Danish Geotechnical Institute, Copenhagen, Denmark, 1970, Bulletin No. 28, 5-11.
Kumbhokjar AS, “Numerical evaluation of terzaghi’s Nγ”, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 1993, 3, 598-607.
Meyerhof GC, “Some recent research on the bearing capacity of foundations”, Canadian Geotechnical Journal, 1963, 1 (1), 16-26.
Mohammed FMO, Vanapalli SK, Saatcioglu M, “Settlement estimation of shallow footings of saturated and unsaturated sands”, Proceedings of GeoCongress 2012: State of the art and practice in geotechnical engineering, ASCE, Oakland, California, USA, 2012, 2552-2561.
Oloo SY, Fredlund DG, Gan JK-M, “Bearing capacity of unpaved roads”, Canadian Geotechnical Journal, 1997 34, 398-407.
Rojas JC, Salinas LM, Seja C, “Plate-load tests on an unsaturated lean clay”, Experimental Unsaturated Soil Mechanics, Springer Proceedings in Physics, Verlag Berlin Geidelberg, 2007, 112, 445-452.
Schanz T, Lins Y, Vanapalli SK, “Bearing capacity of strip footing on an unsaturated sand”, Proc. 5th International Conference on Unsaturated Soils, Barcelona, Spain, 6-8 September, 2010, 1195-1200.
Shwan BJ, Smith CC, “Application of limit analysis in soils: numerical and experimental study of bearing capacity”, 6th International Conference on Unsaturated Soils, UNSAT2014, Sydney, Australia, 2-4 July, 2014, 1757-1762.
Steensen-Bach JO, Foged N, Steenfelt JS, “Capillary induced stresses-fact or fiction?”, Nineth ECSMFE, Groundwater Effects in Geotechnical Engineering, Dublin, 1987, 83-89.
Terzaghi K, “Theoretical soil mechanics”, John Wiley and Sons, New York, 1943.
Vanapalli SK, Mohamed FMO, “Bearing capacity of model footings in unsaturated soils”, Experimental Unsaturated Soil Mechanics, Springer Proceedings in Physics, Verlag Berlin Geidelberg, 2007, 112, 483-493.
Vanapalli SK, Sun R, Li X, “Bearing  capacity of an unsaturated sand from model Footing tests”, Proc. 5th International Conference on Unsaturated Soils, Barcelona, Spain, 6-8 September, 2010, 1217-1222.
Vesić AS, “Analysis of ultimate loads of shallow foundations”, Journal of the Soil Mechanics and Foundation Division, ASCE, 1973, 99 (SM1), 45-73.
Xu Y, “Bearing capacity of unsaturated expansive soils”, Geotechnical Geolgical Engineering, 2004, 22, 611-625.
Zhun Y, Vanapalli SK, “Some aspects on numerical modeling of model footing test on saturated and unsaturated sands”, Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 2012, 17, 2833-2850.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار