مقایسه پارامترهای مقاومتی ماسه کربناته و کوارتزی با آزمایش‌های سه ‌محوری و برش ‌ساده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران.

2 قزوین بلوار امام خمینی دانشگاه بین المللی امام خمینی دانشکده فنی گروه عمران

3 دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)

چکیده

رسوبات کربناته جزء خاک‌های مسئله‌دار در مهندسی ژئوتکنیک هستند. این خاک‌ها هم از لحاظ منشأ تولید و هم از لحاظ رفتار مهندسی، متفاوت از خاک‌های کوارتزی می‌باشند. در این مقاله پارامترهای مقاومتی ماسه کربناته بندرعباس و ماسه کوارتزی فیروزکوه تحت آزمایش‌های سه محوری معمولی و برش ساده استاتیکی بررسی می‌شود. آزمایش‌ها در شرایط یکسان دانه‌بندی، دانسیته نسبی و سطح تنش انجام گرفت. پارامترهایی مانند ویژگی‌های فیزیکی، رفتار برشی، مسیر تنش، مدول الاستیسیته، مدول برشی و زاویه اصطکاک داخلی حداکثر مقایسه می‌شوند. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که ماسه کربناته در شرایط یکسان، مقاومت برشی بیشتری نسبت به ماسه کوارتزی دارد. مقادیر زاویه اصطکاک داخلی حداکثر ماسه کربناته به علت قفل و بست ذاتی دانه‌های آن در هر دو آزمایش سه‌ محوری و برش ‌ساده، بیشتر از ماسه کوارتزی است. زاویه اتساع برای هر دو آزمایش با افزایش تنش، روند کاهشی دارد. در ماسه‌ کربناته به دلیل خاصیت خرد شدگی و شکننده بودن دانه‌ها میزان افت اتساع بیشتر از ماسه کوارتزی است. همچنین در نمونه‌های سست نسبت به نمونه‌های متراکم به علت این که قفل و بست دانه‌ها کمتر است و دانه‌ها از گیرداری کمتری برخوردار می‌باشند، میزان افت اتساع بیشتر از حالت متراکم است. به علت تفاوت در مسیر تنش دو آزمایش، پارامترهای مقاومتی حاصل از آزمایش سه‌ محوری به طور متوسط 10 الی 15 درصد بیشتر از آزمایش برش ساده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Comparison of carbonate and quartz sand shear strength parameters with triaxial and simple shear tests

نویسندگان [English]

  • kourosh zargar 1
  • Alireza Ardakani 3
1 Department of Civil engineering Imam Khomeini International University,Qazvin, Iran.
3 Department of civil engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
چکیده [English]

Carbonate sediments are among the problematic soils in geotechnical engineering. These soils are different from quartz soils both in terms of production origin and engineering behavior. In this paper, for comparison of shear strength parameters, Bandar Abbas carbonate sand and Firoozkooh quartz sand were studied by common triaxial and simple shear tests. Experiments were performed under the same conditions of grain size, relative density and stress level. Parameters such as physical properties, shear behavior, stress path, modulus of elasticity, shear modulus, internal friction angle and dilation angle were compared. The results showed that Bandar Abbas carbonate sand had higher shear strength than quartz sand. The maximum internal friction angle ​​of carbonate sand was higher than quartz sand due to its intrinsic interlocking in both triaxial and shear tests. The dilation angle decreases with increasing stress level for both experiments. Also, the internal friction angle obtained from the triaxial test was higher than the simple shear test for about 10 to 15% due to different stresses paths and the presence of a pre-shear in the simple shear test.  Also, the presence of shear stress in simple shear tests reduces more the internal friction angle versus stress level compared to the triaxial test.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Shear Strength
  • Path stress
  • Carbonate Sand
  • Triaxial Test
  • Simple Shear Test

مراجع

[1] Y. Jafarian, H. Javdanian, A. Haddad, Strain-dependent dynamic properties of Bushehr siliceous-carbonate sand: experimental and comparative study, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 107 (2018) 339-349.
[2] B. McClelland, Calcareous sediments: an engineering enigma, in:  International conference on calcareous sediments, 1988, pp. 777-784.
[3] B.T. Morioka, Evaluation of the static and cyclic strength properties of calcareous sand using cone penetrometer tests,  (2000).
[4] H. Salehzadeh, The behaviour of non-Cemented and artificially cemented carbonate sand under monotonic and reversed cyclic shearing, University of Manchester, 2000.
[5] X.-Z. Wang, F.-Y. Tan, Y.-Y. Jiao, R. Wang, A new apparatus for testing the bearing capacity of calcareous sand in laboratory, Marine Georesources & Geotechnology, 32(4) (2014) 379-386.
[6] S.S. Sharma, M.A. Ismail, Monotonic and cyclic behavior of two calcareous soils of different origins, Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, 132(12) (2006) 1581-1591.
[7] R. Semple, Mechanical properties of calcareous soils: state of the art report, Engineering for calcareous sediments, 2 (1988) 807-836.
[8] H. Shahnazari, R. Rezvani, Effective parameters for the particle breakage of calcareous sands: An experimental study, Engineering geology, 159 (2013) 98-105.
[9] M. Coop, K. Sorensen, T. Bodas Freitas, G. Georgoutsos, Particle breakage during shearing of a carbonate sand, Géotechnique, 54(3) (2004) 157-163.
[10] J. Zhang, M. Luo, Dilatancy and Critical State of Calcareous Sand Incorporating Particle Breakage, International Journal of Geomechanics, 20(4) (2020) 04020030.
[11] H. Brandes, Simple shear behavior of calcareous and quartz sands, Geotechnical and Geological Engineering, 29(1) (2011) 113-126.
[12] M. Hassanlourad, H. Salehzadeh, H. Shahnazari, Drained shear strength of carbonate sands based on energy approach, International Journal of Geotechnical Engineering, 8(1) (2014) 1-9.
[13] X. Wang, Y. Weng, H. Wei, Q. Meng, M. Hu, Particle obstruction and crushing of dredged calcareous soil in the Nansha Islands, South China Sea, Engineering Geology, 261 (2019) 105274.
[14] H. Shahnazari, Y. Jafarian, M.A. Tutunchian, R. Rezvani, Undrained cyclic and monotonic behavior of Hormuz calcareous sand using hollow cylinder simple shear tests, International Journal of Civil Engineering, 14(4) (2016) 209-219.
[15] M. Rasouli, M. Hassanlourad, A study on geotechnical properties of four carbonates sands from southern of Iran, Modares Civil Engineering Journal, 15(4) (2016) 31-40.
[16] M. Rasouli, M. Hassanlourad, Comparative Study of Carbonate and Quartz Sand Based on Energy Concepts, Amirkabir Journal of Civil Engineering, 49(1) (2017) 89-89.
[17] G. Shang, L. Sun, S. Li, X. Liu, W. Chen, Experimental study of the shear strength of carbonate gravel, Bulletin of Engineering Geology and the Environment,  (2020) 1-14.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 53، شماره 10
دی 1400
صفحه 4345-4358

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار