دستگاه بزرگ مقیاس ارزیابی پتانسیل رمبندگی خاک با امکان شبیه‌سازی نوع نشت آب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

چکیده

خاک رمبنده به عنوان یک نمونه از خاک‌های مسئله‌دار می‌تواند در بسیاری از سازه‌ها مشکل ایجاد کند. خاک رمبنده بدون حضور آب، پایدار است، اما پس از ورود آب به این خاک، دچار نشست‌های قابل توجه و ناگهانی می‌شود. مهم‌ترین موضوع در برخورد با این خاک‌ها پیش‌بینی میزان نشست آن‌ها است. تا به امروز آزمایش‌های مختلفی به صورت آزمایشگاهی یا درجا برای تعیین پتانسیل رمبندگی طراحی شده است که متداول‌ترین آن‌ها آزمایش ادئومتر است. مهم‌ترین نقص آزمایش‌های موجود عدم امکان شبیه‌سازی نوع نشت آب در خاک است. در این مطالعه دستگاهی با قالب به قطر 14 و ارتفاع cm 10 طراحی و ساخته شد که دارای امکان شبیه‌سازی نوع نشت آب است و می‌تواند بر اساس منشاء ورود آب، میزان پتانسیل رمبندگی را اندازه‌گیری نماید. این دستگاه الگوهای نشت آب را بر اساس جهت حرکت آب (از بالا به پایین یا از پایین به بالا) و توزیع نشت (نقطه‌ای یا گسترده) به چهار دسته کلی تقسیم‌بندی و شبیه‌سازی می‌کند. نتایج آزمایشگاهی این دستگاه بر روی یک خاک رمبنده نمونه نشان می‌دهد که پتانسیل رمبندگی وابسته به الگو نشت آب در خاک است و نمی‌توان از یک پتانسیل رمبندگی برای تمام الگوهای نشت آب استفاده کرد. بر اساس نتایج آزمایشگاهی بیشترین پتانسیل رمبندگی مربوط به الگوی نشت آب از بالا به پایین و به صورت گسترده و کمترین آن مربوط به الگو نشت آب از پایین به بالا و به صورت نقطه‌ای است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Large-scale Apparatus for Measurement of Collapse Potential of Soils with Simulating the Pattern of Water Infiltration Ability

نویسندگان [English]

  • Javad Mahmoudi
  • reza pourhosseini
department of civil engineering, yazd university
چکیده [English]

Collapsible soil as an example of problematic soils can cause problems in structures. Collapsible soil may be stable before the presence of water, but after water enters, it experiences significant and sudden settlement. The most important issue in dealing with these soils is to predict their settlement. Up to now, various experiments have been designed in the laboratory or in-situ to determine the collapse potential, the most common of which is the oedometer test. The most important drawback of the existing experiments is the impossibility of simulating the patterns of water infiltration in the soil. In this study, an apparatus with a mold with a diameter of 14 cm and a height of 10 cm was built that has the ability to simulate water infiltration patterns and can measure the amount of collapse potential based on the source of water infiltration. This apparatus simulates water infiltration patterns into four categories based on the direction of water movement (from top to bottom or from bottom to top) and water distribution (point or expanding). The laboratory results of this apparatus on a sample of collapsible soil show that the collapse potential depends on the water infiltration pattern and it isn’t possible to use one collapse potential amount for all patterns. According to the laboratory results, the highest collapse potential is related to the pattern of water infiltration from top to bottom and expanding form, and the lowest is related to the pattern of water infiltration from bottom to top and point form.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Collapsible soil
  • Collapse potential
  • Infiltration pattern
  • Apparatus
  • Simulation

مراجع

[1] J.K. Mitchell, K. Soga, Fundamentals of soil behavior, John Wiley & Sons New York, 2005.
[2] V. Murthy, Geotechnical engineering: principles and practices of soil mechanics and foundation engineering, CRC press, 2002.
[3] K.E. Gaaver, Geotechnical properties of Egyptian collapsible soils, Alexandria Engineering Journal, 51(3) (2012) 205-210.
[4] C. Rogers, T. Dijkstra, I. Smalley, Hydroconsolidation and subsidence of loess: studies from China, Russia, North America and Europe: in memory of Jan Sajgalik, Engineering Geology, 37(2) (1994) 83-113.
[5] M. Noutash, B. Hajialilue, M. Cheshmdoost, Prepounding of canals as a remediation method for collapsible soils, in:  Proceedings of the 4th international conference on geotechnical engineering and soil mechanics, Tehran, Iran, 2010.
[6] J. Yuan, Analysis of the influences for collapsibility of loess soils in China, West-China Exploration Engineering, 10 (2009) 31-34.
[7] E.C. Lawton, Wetting-induced collapse in compacted soil, Washington State University, 1986.
[8] E.C. Lawton, R.J. Fragaszy, M.D. Hetherington, Review of wetting-induced collapse in compacted soil, Journal of geotechnical engineering, 118(9) (1992) 1376-1394.
[9] L. Steadman, Collapse settlement in compacted soils of variable fines content, Washington State University, 1987.
[10] A.A. Basma, E.R. Tuncer, Evaluation and control of collapsible soils, Journal of Geotechnical Engineering, 118(10) (1992) 1491-1504.
[11] S. Houston, W. Houston, C. Lawrence, Collapsible soil engineering in highway infrastructure development, Journal of Transportation Engineering, 128(3) (2002) 295-300.
[12] D. Kim, Y. Chung, N.Z. Siddiki, Y. Shin, J.R. Kim, Mechanical Characteristics of Indiana Loess Soils for Highway Embankments, 2008.
[13] A. El Howayek, P.-T. Huang, R. Bisnett, M.C. Santagata, Identification and behavior of collapsible soils, Purdue University. Joint Transportation Research Program, 2011.
[14] P. Li, S. Vanapalli, T. Li, Review of collapse triggering mechanism of collapsible soils due to wetting, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 8(2) (2016) 256-274.
[15] T. Ayadat, Geotechnical Performance of Encapsulated and Stabilized Stone Columns in a Collapsible Soil, International Journal of Geomechanics, 22(6) (2022) 04022057.
[16] S.M. Haeri, Hydro-mechanical behavior of collapsible soils in unsaturated soil mechanics context, Japanese Geotechnical Society Special Publication, 2(1) (2016) 25-40.
[17] H.A. Alawaji, Leak Induced Settlement of Buried Pipelines in Collapsible Soil, in:  Pipelines 2008: Pipeline Asset Management: Maximizing Performance of our Pipeline Infrastructure, 2008, pp. 1-10.
[18] R. Vandanapu, J.R. Omer, M.F. Attom, Laboratory simulation of irrigation-induced settlement of collapsible desert soils under constant surcharge, Geotechnical and Geological Engineering, 35(6) (2017) 2827-2840.
[19] M.A.-R. I.M Mashhour, A.M. Hanna, Effect of Rate of Inundation on Drag Load Acting on Single End-bearing Piles in Collapsible Soils, 10th Alexandria International Conference on Structural, Geotechnical Engineering and Management,  (2019).
[20] J. Jennings, A Guide To Construction On Or With Materials Exhibiting Additonal Settlement Due To Collapse" Of Grain Structure, (1975).
[21] E.C. Lawton, R.J. Fragaszy, J.H. Hardcastle, Collapse of compacted clayey sand, Journal of Geotechnical Engineering, 115(9) (1989) 1252-1267.
[22] K.M. Rollins, R.L. Rollins, T.D. Smith, G.H. Beckwith, Identification and characterization of collapsible gravels, Journal of geotechnical engineering, 120(3) (1994) 528-542.
[23] T. Ayadat, A. Hanna, Identification of collapsible soil using the fall cone apparatus, Geotechnical Testing Journal, 30(4) (2007) 312-323.
[24] A. D5333, Standard Test Methods for Measurement of Collapse Potential of Soils, in: ASTM D5333, Annual Book of ASTM Standards, 2003.
[25] H.H. Mahmoud, W.N. Houston, S.L. Houston, Apparatus and procedure for an in situ collapse test, Geotechnical Testing Journal, 18(4) (1995) 431-440.
[26] A. Hanna, S. Soliman, Experimental investigation of foundation on collapsible soils, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 143(11) (2017) 04017085.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 54، شماره 12
اسفند 1401
صفحه 4809-4826

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار