شركة نـيـودريل لأعمال الجسات واختبارات التربة
اهلا وسهلا ومرحبا بك معنا فى
ملتقى ابحاث وميكانيكا التربة والاساسات
نحن سعداء بأختيارك ان تكون احد افاد المنتدى
م / سيد ابوليلة

شركة نـيـودريل لأعمال الجسات واختبارات التربة

ملتقى ميكانيكا التربة والاساسات
 
الرئيسيةالبوابةالتسجيلدخول
تأملات في عجائب خلق الله إذا رأيت الثعبان ينفث سمه فاسأله يا ثعبان من ذا الذي بالسموم حشاك واسأله كيف تعيش ياثعبان وتحيا وهذا السم يملأ فاك وأسأل النحل كيف تقاطر منها الشهد وقل للشهد يا شهد عجبا من حلاك ...واسأل اللبن المصفى يخرج من بين دم فرث وقل له يا لبن من ذا الذي صفاك ...وقل للبصير الذي كان يحفر حفرة بيده فهوى فيها من ذا الذي أهواك وقل الجنين الذي يعيش في بطن أمه معزولا من ذا الذي لتسعة أشهر كان يرعاك
شركة نيودريل لأعمال الجسات والخوازيق واختبارات التربة ( تثبيت طبقات التربة بالحقن - بازوميتر- نفاذية بالموقع - اختبارات الدمك - حفر ايرسات لعمل التأريض ) اعمالنا طبقا للمواصفات وبتقنية عالية01005747686

شاطر | 
 

 مقاومة التربة على القص

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل 
كاتب الموضوعرسالة
نيودريل
رئيس مجلس الادارة
رئيس مجلس الادارة


ذكر عدد المساهمات : 207
تاريخ التسجيل : 13/04/2010

مُساهمةموضوع: مقاومة التربة على القص   السبت سبتمبر 21, 2013 5:55 pm


[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

مقاومة التربة على القص
مقدمة :
إن معرفة مقاومة التربة أمر أساسي في مختلف مسائل ميكانيك التربة كتصميم الأساسات و توازن المنحدرات و تصميم الجدران الاستنادية و حساب أساسات الطرق و مهابط الطائرات و غيرها .
و تصنف الترب عادة إلى نوعين رئيسين:
الترب المتماسكة (Cohesive)
الترب المفككة أو غير المتماسكة (Cohesionless)
و تختلف آلية المقاومة ضد القص لهذين النوعين ففي الترب المتماسكة هناك تجاذب بين ذرات التربة ناتج عن طبيعة سطح الحبات و أقطارها و الترب غير المتماسكة فتتألف من حبات مفككة و غير متلاصقة مع بعضها البعض و نعرف المقاومة ضد القص (Shear strength) لتربة ما , بأنها أكبر أجهاد قص يمكن أن تتحمله التربة حيث تنهار بعد ذلك و تعطي سطح انزلاق واضح ..
و تتألف مقاومة القص من عاملين أساسيين :
1- الاحتكاك الداخلي Internal friction و هو المقاومة الناتجة عن تعشق (Interlocking) حبات التربة مع بعضها و احتكاكها ببعضها البعض ...
2- التماسك Cohesion و هو المقاومة الناتجة عن القوى التي تحاول مسك الحبات مع بعضها ضمن كتلة ترابية .
و بشكل عام تأخذ الترب الغضارية مقاومتها من كلا العاملين ( التماسك و الاحتكاك ) و يكون الاحتكاك مهملا في حالات خاصة .
أما الترب الرملية فتعتمد مقاومتها بالدرجة الأولى على الاحتكاك الداخلي و قد يوجد فيها تماسك أحيانا" ..
- إن العلاقة مابين مقاومة القص للتربة و عاملي التماسك و الاحتكاك تعطى بقانون كولومب (Coulomb) ويوضحها الشكل التالي :
S=τ=c+σn.tgФ
حيث :
S :هي مقاومة التربة ضد القص
Τ : إجهاد القص
C : تماسك التربة
σn :الإجهاد الناظمي المؤثر على التربة
Ф: زاوية الاحتكاك الداخلي للتربة و يمكن تمثيل هذه العلاقة تخطيطيا" حيث نرسم قيم S بدلالة قيم σn فنحصل على علاقة مستقيم.



إن الإجهاد الناظمي المعطى بالعلاقة أعلاه لا يدخل في الحساب ضغط الماء المسامي U أي أن الإجهاد σn هو أجهاد كلي يؤثر على مستوى القص في التربة ..
- إن العلاقة مابين الإجهاد الفعال σ` التي تعتمد المقاومة عليه و الإجهاد الكلي σ و ضغط الماء هي :
σ`= σ-U
يمكن إعطاء دستور كولومب بالعلاقة التالية :
S=C`+( σ-U).tg Ф`
حيث Ф` C`, هي التماسك و زواية الاحتكاك باستعمال الاجهادات الفعالة بدلا" من الاجهادات الكلية و هذا ما أشار أليه العالم ترزاكي عام 1925 تتبع قيم C, Ф إلى :
1- نوع التربة
2-كثافة التربة
3- درجة الرطوبة
4- سرعة التجربة
5- طبيعة التجربة
مفهوم الاحتكاك :
إن الاحتكاك بين حبات التربة يشبه الاحتكاك بين أي سطحين من مادة ما . فإذا أخذنا جسما" مرتكزا" على سطح أفقي و طبقنا عليه قوة ناظمية Pn و قوة مماسية Pt كما في الشكل التالي
فنجد أن هناك قوة مقاومة R تمنع انزلاق الجسم و تحلل إلى مركبتين هما Rn,Rt تعاكسان القوى المطبقة
و حيث :
Pn=Rn
Pt=Rn.tgα=Pn.tgα
حيث α زاوية القوة المقاومة R مع الشاقول فبازدياد القوة المماسية Pt تزداد المقاومة و بذلك تزداد الزاوية α إلى أن تصل إلى حد يبدأ الجسم معه بالحركة كما تصبح القوة
Pt=Rt أو Pt=Pn.tgα
أن الزاوية α في هذه الحالة تساوي إلى Ф و تدعى بزاوية الاحتكاك فعندما يبدأ الجسم بالحركة يكون :
Pt=Pn.tgФ
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

حيث أن :
tgФ :عامل الاحتكاك و يمكن تحويل العلاقة السابقة إلى اجهادات حيث:
Pn=σ.A , Pt=S.A
حيث A مساحة التماس الكلية و منه يكون :
S=σ. TgФ
أن هذه العلاقة شبيهة بمعادلة مور كولومب لكن فيها C=0
أنواع الاحتكاك في التربة :
للاحتكاك في التربة نوعين :
النوع الاول : احتكاك بالانزلاق كما في الشكل السابق
النوع الثاني : احتكاك بالتدحرج ...
فإذا طبقنا قوة ناظمية على الحبة A و قوة قص أفقية فأن الحبة ستنتقل حتى B أما بالانزلاق أو بالتدحرج أو بكليهما معا" كما في الشكل التالي

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

و لنقل الحبة من الوضع B إلى C فأن ذلك يتطلب عملا" مساويا" إلى القوة الناظمية مضروبة بالمسافة d و هذا يعبر عن شدة التشابك بين حبات التربة و يتزايد كلما كانت الحبات أقرب إلى بعضها ...
و لذلك فأن الترب الكثيفة تعطي مقاومة قص أكبر و تغيرات أقل من الترب المخلخلة و عليه فأن حجم الرمل الكثيف يزداد أثناء المراحل الأولى لعملية القص و يؤدي إلى نقصان درجة التشابك ....
قياس مقاومة القص :
تقاس مقاومة القص في كل من المخبر و الحقل , أن الاختبارات المخبرية تطبق على عينات من التربة
و يجب أن تتم بطريقة تماثل الشروط الحقلية .
أن الاختبارات المخبرية الشائعة الاستعمال
1- القص غير مباشر : بواسطة الضغط الحر أو الضغط ثلاثي المحاور
2- القص المباشر : بواسطة علبة القص أو المروحة الدوارة
و سنتكلم عن كلا الطريقتين ..
القص غير المباشر :
أ--الضغط الحر : ( تجربة الضغط غير المحصور ) Unconfined compression Test
و هي تجربة سريعة يمكن الاستفادة منها في تعيين مقاومة التربة Cu,qu و عامل المرونة Eu في الشروط غير المصرفة (على المدى القريب ).
و هي حالة خاصة من تجربة الضغط ثلاثي المحاور حيث لا يطبق ضغط جانبي على العينة و تجرى هذه التجربة في حالة الترب الغضارية و المتماسكة المشبعة ..
مبدأ التجربة شبيه بضغط البيتون أو الحجارة أو غير ذلك من المواد إلا أنه يوجد جهاز خاص في حالة التربة يمكن استعماله في المخبر أو في الورشة . حيث يرسم الجهاز مخطط الإجهاد و التغيرات مباشرة على صفيحة ورقية , لكنه يمكن استعمال أي آلة أخرى لقياس مقاومة التربة للضغط الحر ..
و تتألف عادة من فك متحرك بسرعة معينة كما في الشكل التالي. يضغط على العينة فتنتقل القوة إلى حلقة فولاذية مرنة . نتمكن من قياس التغيرات فيها من معرفة مقدار القوة المطبقة كما يجب قياس التغير الشاقولي و بالتالي حساب التغير النسبي .

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

و يتراوح التقاصر النسبي أو التشوه النسبي المحوري عند الانهيار بين (3-8%) للغضار القاسي المنحني (1) و بين (8-14%) للغضار الثابت أو نصف القاسي المنحني (2) و بين (14-25%) للغضار الطري المنحني (3) ومن المنحني نحصل على مقاومة الضغط الحر qu و الممثل لأكبر قيمة للإجهاد σ1 و إذا أردنا رسم دائرة مور و باعتبار أن σ1=qu σ3=0 فالدائرة تمر من المبدأ و مغلف الانهيار أفقي و مماس للدائرة في النقطة A و معادلته : Zf=Cu

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

ب-تجربة الضغط ثلاثي المحاور : Triaxial compression Test
تعتبر هذه التجربة أكثر التجارب صلاحية لتعيين خواص القص و قياس التغيرات في العينة بتأثير الاجهادات المطبقة و تستخدم هذه التجربة من أجل حالات كثيرة و أغراض متعددة حيث توضع العينة ذات الشكل الاسطواني بعد تغليفها بغشاء مطاطي رقيق من اللاتكس ضمن حجيرة أو حلة اسطوانية و الجهاز موضح بالشكل التالي
[صورة: 6.jpg]
إن الغرض من الغشاء المطاطي تحقيق تجانس في توزيع الضغط على العينة و حمايتها من سائل الحجيرة , أما الاقطار النظامية للعينة فهي :
225mm 150mm 100mm 50mm 38mm
و بالنسبة لعينات الترب الخشنة فيجب أن لا تقل قطر العينة عن خمس مرات قطر أكبر الحبات فيها و يتراوح نسبة طول العينة إلى قطرها بين 1.5 و 3 و الغالب أن يكون طول العينة ضعف قطرها ..
لأجراء التجربة تخضع العينة أولا لضغط خلية σc متجانس و متماثل الخواص و يطبق هذا الضغط بواسطة الماء الموجود في الحجيرة أو أي سائل خفيف كالغليسيرين كما يستخدم الغاز أحيانا"...
و لكي تنهار العينة بالقص يطبق أجهاد محوري أضافي ∆ σ بواسطة مكبس شاقولي مثبت أعلى الحجيرة ,
و يتصل المكبس بحلقة قياس لتعيين القوى المطبقة خلال مراحل التجربة , وبما أن وضع العينة لا يسمح بتعريضها لأجهادات قص (حيث τ=0 بين سائل الحجرة و سطوح العينة ) فهذا يعني أن وجوه العينة هي مستويات أساسية و الضغوط المطبقة عليها هي اجهادات أساسية .
و يمثل ضغط الخلية σc الإجهاد الأساسي الأصغري , أما الإجهاد المحوري و الذي هو مجموع ضغط الخلية المنتظم و الضغط المحوري الإضافي . ∆ σf فيمثل الإجهاد الأساسي الاعظمي σ1 و يدعى ∆ σf بفرق الإجهاد الأساسي أو فرق أجهاد و يساوي للقوة الناظمية المطبقة مقسومة على مقطع العينة .
و لتمثيل النتائج نرسم منحني العلاقة بين التشوه النسبي المحوري بدلالة فرق الإجهاد لثلاث عينات متماثلة على الأقل .
و من أجل ضغوط خلية مختلفة σ3-3, σ3-2, σ3-1 , و تعتبر ذروة كل منحني ممثلة لفرق الإجهاد الأعظمي و نحدد بالتالي σ1 لكل تجربة
و لرسم مغلف الانهيار نرسم دوائر المور المقابلة لقيم الإجهاد عند الانهيار و ذلك لثلاث عينات متماثلة حيث تخضع هذه العينات لثلاث ضغوط مختلفة و تتوقف شدة ضغط الخلية على طبيعة التربة و عمق العينة و نوع المسألة المدروسة ...

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

و يمكن البدء بضغط خلية للعينة الأولى يساوي للضغط الشاقولي الفعال ثم الضغط الشاقولي الفعال 100 kpa+ للعينة الثانية ثم الضغط الفعال 200 kpa+ للعينة الثالثة , و من النتائج نرسم دوائر مور عند الانهيار للعينات الثلاث , و من مغلف الانهيار يمكن تعيين زاوية مقاومة القص Ф و التماسك C و في الترب المفككة فأن المغلف يمر بالمبدأ ...
القص المباشر : Direct Shear Test
أ‌-المروحة الدوارة : تتألف المروحة الدوارة من صفيحتين معدنيتين متصالبتين تغمسان في التربة المراد تعيين مقاومة القص فيها . ندير المروحة بسرعة زاوية معينة و نقيس مقدار زاوية الدوران و عزم الفتل الموافق حتى نصل إلى مرحلة الانكسار حيث تقص التربة بشكل اسطوانة دائرية ارتفاعها H و هو ارتفاع المروحة و قطرها D مساو لبعد المروحة كما في الشكل التالي و تكون مقاومة القص S مساوية إلى :
[صورة: 8.jpg]
حيث :
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
T : عزم الفتل عند الانهيار T=2.P.a باعتبارP هي القوة المطبقة
A: ذراع القوة
D,H : أبعاد المروحة

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

تستعمل تجربة القص بالمروحة في حالة الترب الغضارية أو الترب السلتية و الرملية الناعمة ذات التماسك الضعيف و لكن لا تصلح هذه التجربة للترب البحصية نظرا" لوجود حبات ذات أقطار كبيرة تمنع المروحة من الدوران و تعطي بالتالي قيما" تختلف عن الواقع ..
مزايا هذه الطريقة :
1- أمكانية إجراء التجربة في الورشة حيث ننزل المروحة إلى أسفل بئر السبر ثم نقوم بقص التربة و قياس مقاومتها في الطبيعة
2- عدم تخريب العينات المستخرجة , و بالتالي نحصل على نتائج واقعية صحيحة عن مقاومة التربة و خاصة في الترب الغضارية الحساسة ...
ب‌-علبة القص :
جهاز القص مبين بالشكل التالي

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

في هذه التجربة يحدد مسبقا" مستوي القص . تؤثر على هذا المستوي قوتان ( اجهادان) الإجهاد الناظمي من تأثير الحمولة الشاقولية Pv و إجهاد القص من تأثير الحمولة الأفقية Ph و تحسب هذه الاجهادات بسهولة كما يلي
σn=Pv/A
τ=Ph/A
حيث A مساحة مقطع العينة , و تنطبق معادلة كولومب على هذه الاجهادات :
τ=c+σn.tgФ
و بما أنه يوجد مجهولان في هذه المعادلة لذلك علينا أن نجري على الاقل تجربتين لتحديد الإجهاد الناظمي σn و أجهاد القص τ و بالتالي (C,Ф)..
و بما أن نتائج التجربة مماثلة لبناء دوائر مور للحصول على C,Ф لذلك يمكن وضع عدة قيم ل σn مقابل τ ثم رسم خط مستقيم مارا" بالنقاط الحاصلة على ميل هذا الخط و نقطة تقاطعه مع المحور τ للحصول على C
كانت تعتبر هذه التجربة واسعة الانتشار و لكن الآن مع تقدم الإمكانيات العملية أصبحت أقل استعمالا" للأسباب التالية :
1- تتغير مساحة مقطع العينة خلال التجربة و لكن ربما لا تؤثر كثيرا" حيث أن معظم العينات تنهار بتأثير تشوهات بسيطة
2- أن السطح الفعلي للانهيار ليس مستويا" كما هو مفترض مسبقا" حسب طريقة إنشاء الجهاز
3- تستخدم التجربة عينات صغيرة بحيث تكون درجة الخطأ عالية إذا حصل أي شذوذ عن التجهيز الجيد لها.
4- لا يمكن تحديد قيم E و μ من هذه التجربة .
5- يتطلب حجم العينة عناية أكبر في حالة التجربة في شروط قياس الضغط المسامي ..
6- تطوير أجهزة الثلاث محاور.


[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]ش
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
 
مقاومة التربة على القص
استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي الرجوع الى أعلى الصفحة 
صفحة 1 من اصل 1

صلاحيات هذا المنتدى:لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى
شركة نـيـودريل لأعمال الجسات واختبارات التربة :: ابحاث ميكانيكا التربة والاساسات :: اعداد التقارير والتوصيات الخاصة بالاساسات-
انتقل الى: