آزمایش سه محوری CU
آزمایش سه محوری CU یا آزمایش سه محوری تحکیم شده زهکشی نشده، یکی از متداول ترین انواع آزمایش سه محوری است.
در این تست آزمایشگاهی، در طی مرحله اول شیر زهکشی باز است.
اما در مرحله دوم و در هنگام اعمال تنش انحرافی، شیر زهکشی بسته است.
در این مقاله به تشریح تست سه محوری CU می پردازیم:
مراحل انجام آزمایش سه محوری CU
به طور کلی تست سه محوری تحکیم یافته زهکشی نشده در چهار مرحله انجام می شود.
۱- قبل از اشباع
بعد از آماده کردن دستگاه، مراحل زیر انجام می شود:
- پیستون و کلاهک را طوری تغییر می دهیم که مطمئن شویم پیستون و کلاهک در یک راستا قرار گرفته اند.
- محفظه سلول را با مایع پر می کنیم و بررسی می کنیم که داخل مایع حباب هوا محبوس نگردد.
این آزمایش تا پایان مرحله اشباع، عینا مشابه آزمایش سه محوری به روش UU می باشد.
۲- اشباع
اشباع کردن نمونه به معنای آن است که حفرات داخل خاک، بدون اعمال نیرو پر از آب شود.
برای اطمینان از اشباع بودن نمونه از پارامتر B اسکمپتون استفاده می شود.
هنگامی که پارامتر B اسکمپتون برابر یک باشد، به معنای آن است که خاک کاملا اشباع است.
اشباع کردن نمونه معمولا به وسیله پس فشار و با طی کردن مراحل زیر صورت می گیرد:
- به کار بردن سیستم زهکشی خشک و ایجاد خلا
- جوشاندن صفحات متخلخل به طوری که آب در داخل سیستم جریان پیدا کند و به داخل نمونه جریان یافته و خاک را اشباع سازد.
اشباع کردن نمونه فرآیندی زمانمند است.
ممکن است مدت زیادی طول بکشد تا نمونه به طور کامل اشباع گردد.
۳- تحکیم
مرحله اول آزمایش سه محوری، اصطلاحا مرحله تحکیم نامگذاری می شود.
در این مرحله نمونه تحت بارگذاری همه جانبه قرار می گیرد.
به دلیل باز بودن شیرهای زهکشی، آب داخل نمونه از آن خارج می گردد.
مراحل تحکیم عبارتند از:
- زمانی که اشباع سازی نمونه به اتمام رسید، پیستون اعمال بار محوری را به نمونه نزدیک کرده و آن را در محل مخصوص خود قرار می دهیم.
در این مرحله گیج تغییر شکل را قرائت می کنیم.
پس از ثبت تغییر شکل، پیستون را کمی بالاتر برده و آن را قفل می کنیم. - شیر زهکشی را بسته و پس فشار را ثابت نگه می داریم.
فشار سلول را افزایش داده تا به فشار تحکیمی دلخواه برسد.
تفاضل فشار محفظه ای و پس فشار مساوی فشار تحکیمی است. - حجم اولیه بورت قرائت می شود.
سپس شیر زهکشی را باز می کنیم.
امکان زهکشی از هر دو طرف نیز برای نمونه میسر است.
مقادیر تغییر حجم در زمان های ۰٫۱ و ۰٫۲ و ۰٫۵ و ۱ و ۴ و ۸ و ۱۵ و ۳۰ دقیقه و ۱ و ۲ و ۴ و ۸ ساعت را ثبت می کنیم. - پس از ۱۵ دقیقه همزمان با ثبت تغییر حجم، میزان تغییر شکل قائم را نیز ثبت می نماییم.
- منحنی های تغییر شکل را در برابر لگاریتم زمان یا ریشه دوم زمان ترسیم می نماییم.
- با توجه به منحنی ترسیم شده، زمان پنجاه درصد تحکیم اولیه را مشخص می کنیم
۴- برش
آخرین مرحله از آزمایش سه محوری تحکیم یافته زهکشی نشده، مرحله برش است.
برخلاف تست سه محوری CD که در این مرحله نیز اجازه زهکشی داشت، در طول مرحله برش، در این آزمایش، اجازه زهکشی به نمونه داده نمی شود.
در این مرحله لازم است موارد زیر انجام شود:
- شیرهای زهکشی متصل به سلول را به گونه ای می بندیم که در حین برش هیچگونه زهکشی از داخل نمونه صورت نگیرد.
شرایط جوری فراهم باشد که امکان اندازه گیری فشار آب حفره ای فراهم باشد. - سلول را در زیر پیستون اعمال نیرو قرار می دهیم.
لازم است دقت شود که محور سلول با راستای اعمال نیرو در یک راستا باشد تا نیروی خمشی در نمونه ایجاد نشود. - اگر وسیله اندازه گیری نیرو، خارج از سلول قرار داشته باشد، به علت ایجاد نیرو خلاف جهت بارگذاری پیستون، باعث ایجاد خطا در روند آزمایش ها می شود.
لازم است این خطا تصحیح شود. - نیرو محوری انحرافی را اعمال می کنیم.
باید دقت شود که این نیرو، میزان کرنشی با نرخ ثابت ایجاد نماید. - بارگذاری را تا کرنش ۱۵ درصد و یا کاهش تنش انحرافی به میزان ۲۰ درصد و یا وقتی که کرنش به اندازه ۵ درصد بعد از تنش انحرافی بیشینه افزایش یافت، ادامه می دهیم.
در خصوص انجام آزمایش CU سوالی دارید؟
اگر با خواندن مطالب بالا، در خصوص انجام آزمایش CU سوالی در ذهنتان پیش اومد و یا به طور کلی پرسشی درباره آزمایش سه محوری دارید، می توانید در بخش دیدگاه های این نوشتار، آنها را مطرح نمایید.
کارشناسان ما کمتر از چند دقیقه پاسخگو شما خواهند بود.
سلام و عرض ادب
سوال بنده این هست : در آزمایش سه محوره CU میزان تغیرات فشار آب منفذی برای انواع خاک ها در فشار همه جانبه متفاوت به چه صورت می باشد؟
آیا تغییرات فشار آب منفذی از فشار همه جانبه کمتر به بیشتر ، افزایش خواهد یافت یا خیر ؟
تغییرات به گونه ای خواهد بود که روند تغییرات فشار آب منفذی برای فشار های همه جانبه متفاوت بیشتر میشود اما الزاما در فشار همه جانبه بالاتر تغییرات فشار آب منفذی بیشتر از تغییرات آب منفذی در فشار همه جانبه کمتر نخواهد بود.
سلام.
تغییرات فشار آب حفره ای در اثر تغییرات فشار همه جانبه به این صورت است:
با افزایش فشار همه جانبه، فشار آب حفره ای نیز افزایش پیدا می کند.
با سلام سرعت حرکت پیستون و گام های قرائت برای آزمایش cu چقدر باید باشد?
جواب سوال اول: سرعت بارگذاری به اندازه نمونه و اندازه ذرات خاک بستگی دارد و اغلب مواقع با سعی و خطا به دست می آید.
جواب سوال دوم: گام های قرائت نیز مقدار ثابتی نیست. هرچه گام های قرائت کوچکتر بوده و تعداد قرائت ها بیشتر باشد، نتایج دقیق تری به دست می آید.
I love your blog.. very nice colors & theme.
Did you design this website yourself or did you hire someone
to do it for you? Plz reply as I’m looking to create my own blog and would
like to know where u got this from. kudos
thank . I have designed all part of this website myself.
E خاک با توجه به تغییرات توی نمودار تنش کرنش متغیره و معمولا Es رو میبینیم که اگه اشتباه نکنم E سکانتی هست؛ مقادیری که برای E ارائه میشن پس چطوری بدست میاد؟ ارتباطی بین مدول الاستیسیه سکانتی و مدول الاستیسیته هست؟
سوالی که پرسیدید ارتباطی به بحث آزمایش خاک ندارد و لذا از حیطه تخصص ما خارج است. بهتر است این سوال را از اساتید درس مکانیک خاک بپرسید.
سلام وقت بخیر ، نحوه محاسبه فشار آب حفره ای در آزمایش سه محوره CU رو میشه توضیح بدید. ممنون
اگر گیج دیجیتالی دارید که مستقیم فشار را قرائت میکنید، اگر که خط کش مانومتر کم فشار جیوه ای و null Indicator دارید که با تراز جیوه نول اندیکاتور در خط مویی، اختلاف فشار جیوه ای را از خط کش اندازه گیری میشود.
اگر سوال روش اشباع کردن است، که پاسخ چیز دیگری است!!
سلام وقتتون بخیر. اگه نمونه خاک رس که مقدار ۲۰ درصد سیلت داره با سیمنتاسیون زیستی تثبیت یا بهسازی بشه که نمونه خیلی سفت بشه و سختیش خیلی زیاد باشه همچنین نفوذپزیریش خیلی کم شده باشه میشه روش آزمایش سه محوری انجام داد؟؟
سلام. بله مشکلی نداره. ما بر روی خاک های رسی با نفوذپذیری خیلی کم هم آزمایش سه محوری انجام دادیم. منتها زمان به تعادل رسیدن در آنها خیلی طولانی است. لذا این آزمایش بسیار زمانبر است. اما چون من ذهنیتی در خصوص خاک مد نظر شما ندارم، بهتر است در این خصوص با استاد راهنمای خودتون مشورت کنید.
سلام. توضیح دهید در مرحله تحکیم چگونه باید تغییر شکل قائم را قرائت کرد؟ فقط قرایت تغییر حجم توسط بورت در زمانهای مختلف کافی نیست؟
سلام. خیر کافی نیست. برای قرائت تغییر حجم می توانید از گیج های تغییر حجم و یا از LVDT ها استفاده کنید.
سلام میتونم سوال بپرسم؟
سلام. بله حتما. بپرسید سوالتون رو
سلام خسته نباشید. اگه نمودار مور کلوم برای آزمایش سه محوری cu رسم شود. مشاهده می شود که دایره تنش موثر همواره جلو تر از دایره تنش کل است. می خواستم بدونم چه حالتی پیش میاد که دایره ی تنش موثر جلو تر از دایره تنش کل روی نمودار مور کلوم قرار بگیرد ممنون می شم جواب بدین
سلام. شما هم خسته نباشید و ایام به کامتون باشه. بله، همانطور که اشاره کردید در اغلب اوقات دایره مور تنش موثر جلوتر از دایره مور تنش کل است. به شرطی که آزمایش ها بر روی نمونه کاملا اشباع انجام بشه. دقت کنید در چهارچوب مکانیک خاک کلاسیک، تمامی آزمایش ها در حالت اشباع انجام میشه و مفاهیم و فرمول ها بر اساس اون طراحی میشه. اما در واقعیت اینطور نیست. گاهی خاک ها غیراشباع هستند. در این حالت در آنها فشار آب حفره ای منفی به وجود می آید. در این حالت به جای اینکه دایره مور تش موثر جلوتر از تنش کل باشد، از آن عقب تر می افتد. بحث مکانیک خاک غیراشباع از جمله مسائل پیشرفته در ژئوتکنیک است که در دوره دکترای خاک و پی در بعضی دانشگاه های کشور تدریس می شود.
خییلی ممنون از جواب کاملتون. لطف کردین.
خواهش میکنم. هر زمان سوالی داشتید، بپرسید. من یا سایر کارشناسان پاسخ شما را خواهند داد.
Great content! Super high-quality! Keep it up! 🙂
thanks