آزمون سه محوری (Triaxial)

آزمون سه محوری (Triaxial)

استاندارد : ASTM D4767-88 & D2850-87

هدف این آزمایش نیز تعیین پارامترهای مقاومت برشی خاك است آزمایش سه محوری نسبت به آزمایشهای دیگر روش پیچیده تر و قابل اعتمادتری برای تعیین مقاومت برشی خاكها می باشد . دلیل آن اینست كه در آزمایش برش مستقیم خاك به اجبار از محل درزبین دو قسمت جعبه گسیخته می شود ولی در آزمایش سه محوری خاك از محل ضعیفترین صفحه خود گسیخته می شود.

این آزمایش به سه نحو به شرح ذیل انجام می گیرد:

الف: درحالت تحكیم یافته زهكشی شده (CD)

ب: درحالت تحكیم یافته زهكشی نشده(CU)

ج: درحالت تحكیم نیافته زهكشی نشده(UU)

روند كلی این آزمایش به این صورت است كه یك نمونه خاك كه اغلب ارتفاع آن دو برابر قطر آن است درون محفظه ای قرار گرفته و سپس تحت تاثیر یك فشار همه جانبه قرار می گیرد كه دراین حالت اگر قصد تحكیم نمونه را داشته باشیم شیرهای خروج آب بازنگداشته می شود تا نمونه تحكیم شود و فشار منفذی به صفر برسد. پس از این مرحله با اعمال بار قائم  نمونه به گسیختگی می رسد دراین حالت اختلاف بار قائم و بار همه جانبه كه به تنش انحرافی معروف است باعث گسیختگی نمونه می شود درصورتی كه قصد زهكشی نمونه وجود داشته باشد در این مرحله نیز شیرهای خروج آب باز نگه داشته می شود.

این آزمایش نیز با فشارهای جانبی مختلف انجام می شود سپس دوایر موهر  حاكم بر هركدام از آزمایشها در یك دستگاه مختصات ترسیم شده و پوش این  دوایر رسم می شود، شیب این خط زاویه اصطكاك داخلی خاك وعرض از مبداء آن چسبندگی خاك می باشد.

همچنانكه در توضیحات آزمایش برش مستقیم گفته شد. این آزمایش هم بر اساس تئوری موهر كلمب قرار دارد با این تفاوت كه این آزمایش تشابه بسیار زیادی با رفتار خاك در محل داشته و گسیختگی در ضعیفترین سطح اتفاق می افتد.

در این آزمایش. فشار همه جانبه نماینده فشار جانبی خاك در محل واقعیش است و معمولا معادل مقدار تقریبی K₀γz انتخاب می شود كه K₀ ضریب فشار جانبی خاك در حالت سكون γ وزن مخصوص المان خاك و z عمق المان در این آزمایش است. در این آزمایش نمونه أی از خاك با مشخصات استاندارد برداشته شده. یك غشاء ظریف و نازك دور ان كشیده می شود و سپس در داخل محفظه استوانه شكلی از جنس پلاستیك یا شیشه كه معمولا مملو از آب یا گلیسیرین است. قرار می گیرد (البته گاهی نیز از هوا استفاده می شود.) برای آنكه نمونه تحت برش گسیخته شود. یك تنش محوری از طریق یك بازوی قائم كه برای اعمال بار نصب شده، به نمونه اعمال می شود. این تنش ، تنش انحرافی نمام دارد. به طور كلی آزمایش‌ها به دو صورت انجام می‌گیرد :

1- كنترل تنش (با اضافه كردن وزنه‌هایی با گام مساوی تا لحظه گسیختگی نمونه)

2- كنترل كرنش (اعمال تغییر شكل با سرعت ثابت به وسیله پرس هیدرولیك تا لحظه گسیختگی نمونه).

در این روش مقدار بار محوری وارده مربوط به یك تغییر شكل محوری مشخص با یك حلقه یا سلول اندازه‌گیری نیرو كه بر روی بازوی دستگاه نصب شده است، اندازه‌گیری می‌شود.

دستگاه سه محوری ساخت کشور ELE انگلیس

دستگاه سه محوری خاک – برای تعیین مقدار چسبندگی و زاویه اصطحکاک سنگ یا خاک و تعیین مقاومت فشار سه محوری-این دستگاه دارای تجهیزات ضمیمه تابلوی سه محوری جهت تعیین درصد اشباع و فشار منفذی و کلیه دستگاه های نمونه گیری و قالب گیری نمونه خاک سه محوری است.

انواع آزمایش سه محوری

نوع آزمایش سه محوری كه باید انجام شود ، بستگی به نوع و چگونگی مساله مورد مطالعه دارد. در آزمایشگاههای مكانیك خاك معمولا آزمایشهای زیر صورت می‌گیرند:

آزمایش CD بر روی خاكهای دانه‎ای (ماسه‌ها) برای بررسی رفتار دراز مدت خاكهای چسبنده، آزمایشهای UU و CU در شرایط اشباع همراه با اندازه‌گیری فشار منفذی برای بررسی رفتار خاكهای ریزدانه در شرایط زهكشی نشده و آزمایش UU در شرایط نیمه اشباع جهت بررسی دفتار خاكریز حین ساخت.آزمایشهای سه محوری بسته به اینكه شیر خروج جریان منفذی باز یا بسته باشد به سه صورت انجام می‌گیرد:

1- آزمایش زهكشی نشده ، تحكیم نیافته (UU) : این آزمایش در شرایطی انجام می شود كه شیر زهكشی در تمام مراحل بسته است و آزمایش بلافاصله بعد از نصب سلول فشار آغاز می شود. مورد استفاده آن مثلا در پایداری كوتاه مدت شیبها است.

2- آزمایش زهكشی نشده، تحكیم یافته (CU) : از این آزمایش برای مدل كردن شرایط پایداری سدهای خاكی در زمانی كه آب پشت سد بسرعت تخلیه شود و سد در مرحله دوم فرصت كافی برای زهكشی نداشته باشد.

3- آزمایش زهكشی شده، تحكیم یافته (CD) : بر روی خاكهای دانه أی یا پایداری دراز مدت شیبها و زمین زیر ساختمانها بكار می‌رود.