آزمایشگاه دینامیک خاک

 | تاریخ ارسال: ۱۳۹۸/۸/۲۵ | 
آزمایشگاه دینامیک خاک

دکتر کاظم فخاریان
سرپرست آزمایشگاه تخصصی دینامیک خاک
                                               









 

دکتر داود اکبری مهر
کارشناس آموزشی آزمایشگاه تخصصی دینامیک خاک

 
تلفن: ۰۲۱۶۴۵۴۳۰۵۲         
ایمیل:  advsoilslabaut.ac.ir
آدرس: ساختمان شماره دو، طبقه اول، آزمایشگاه دینامیک خاک

آزمایشگاه دینامیک خاک

هدف آزمایشگاه آموزش تئوریک و عملی آزمایشهای پیشرفته خاک جهت مطالعه رفتار خاکهای چسبنده و دانهای، مطالعات پتانسیل روانگرائی ماسه­ها، و خواص
آب­گذری خاکها وهمچنین هدف اصلی آشناسازی دانشجویان ارشد (و دکترا) با آزمایشهای پیشرفته آزمایشگاهی در امور مهندسی مکانیک خاک و همچنین
آماده­سازی آنها برای انجام آزمایشهای مرتبط با امور تحقیقاتی پایان­نامه می­باشد. آزمایشگاه دینامیک خاک با داشتن دستگاه هایی همچون، سه محوری دینامیکی، برش ساده دوجهته، استوانه تو خالی، دستگاه بیرون کشش ژئوگرید، مدل فیزیکی مطالعه پی های نواری و شبیه ساز نصب و گیرش شمع، یکی از ارزشمندترین آزمایشگاه ها دراین زمینه است.
 
دستگاه ها و تجهیزات آزمایشگاه
 
 دستگاه آزمایش سه ­محوری دینامیکی
(
Dynamic Triaxial System)



 
-         ابعاد نمونه: ۱۰۰ × ۵۰ میلیمتر و ۱۵۰ × ۷۵ میلیمتر
-         ظرفیت فشار همه جانبه: ۱۰۰۰ کیلوپاسکال
-         ثبت اطلاعات و کنترل به صورت اتوماتیک (Closed-loop Control System)
-         قابلیت اعمال هرگونه مسیر تنش و شرایط زهکشی
-         اعمال نیروی سیکلی دینامیکی با شکل موجهای مختلف (مثلثی، مربعی و سینوسی)
-         اعمال نیروی سیکلی دینامیکی با شکل موج دلخواه (مانند موج یک زلزله واقعی)
-         کنترل با نیرو یا تغییرمکان و تا فرکانس ۲۰ هرتز
-         ظرفیت جک هیدرولیک بار محوری: ۳/۱ تن
-         قابلیت تحکیم ۱-D (یا K۰)
-         قابلیت اندازه‌گیری تغییرمکان‌های کوچک با دقت ۰۰۱/۰ میلیمتر
-         قابلیت انجام آزمایش بر روی نمونه‌های دست خورده، دست نخورده و ماسه سیمانته
 
 
دستگاه آزمایش ستون پیچشی تو خالی
(Hollow Cylinder Apparatus, HCA)



 
- ابعاد نمونه:      
 الف: ID=۱۰۰ mm, OD=۱۵۰ mm                      
 ب:  ID=۷۵ mm, OD=۱۰۰ mm
-         ظرفیت فشار همه جانبه از پیرامون و داخل نمونه: ۱۰۰۰ کیلوپاسکال
-         ظرفیت جک هیدرولیک اعمال بار محوری: ۱۰ تن
-         ظرفیت جک هیدرولیک اعمال پیچش: ۲۲۵ کیلونیوتن­متر
-         اعمال بار سیکلی محوری، جانبی و داخلی تا فرکانس ۲۰ هرتز
-         کنترل با لوپ بسته و امکان اعمال هر گونه مسیر تنش کلی و زهکشی­شده
-         دستگاه ستون پیچش تو خالی (HCA) دانشگاه صنعتی امیرکبیر در حد و اندازه و قابلیت­های خود در سطح جهان کم­نظیر است.
در ضمن این اولین دستگاه HCA است که در کشور تهیه شده است. دستگاه­های HCA موجود در سطح جهان عموما دارای قطر خارجی (OD) ۱۰۰ میلیمتر هستند. قطر خارجی ۱۵۰ میلیمتر قابلیت آزمایش روی نمونه­های درشت­دانه مانند شن و خاکهای مخلوط را فراهم می­سازد.
 
 دستگاه آزمایش برش ساده سیکلی سه ­جهته
(۳-
D Cyclic Simple Shear Test)


 
(طراحی و ساخت در دانشگاه صنعتی امیرکبیر)
-         ابعاد نمونه: قطرهای ۵۰ و ۱۰۰ میلیمتر
-         نوع قالب دربردارنده: غشاء لاستیکی مسلح
-         جک اعمال نیروی قائم: ظرفیت ۵/۲ تن به صورت دینامیکی
-         دو جک اعمال نیروهای برشی در راستای افق: ظرفیت ۳/۱ تن به صورت دینامیکی
-         اعمال نیروهای سیکلی دینامیکی در هر سه راستا تا فرکانس ۲۰ هرتز
-         اعمال مسیرهای بیضوی و دورانی روی صفحه افق به نمونه
-         امکان تست در شرایط K۰ و سه­محوری
-         ارتقای دستگاه برای قابلیت تست المان سطح تماس سازه- خاک (soil-structure interface test)
-         ابعاد نمونه تست سطح تماس: مجموعه حلقه­های مربعی به ضلع ۱۰۰ میلیمتر و ضخامت ۲ میلیمتر
-         اندازه­گیری تغییر شکل برشی توده خاک و جابجایی لغزشی بین خاک و سازه

 
جمع­ بندی ۳ دستگاه فوق

مجموعه ۳ دستگاه آزمایش نمونه­های خاک فوق قادر است رفتار هر نوع خاک (ریزدانه، درشت­دانه) را تحت شرایط هر نوع بارگذاری، شرایط زهکشی، و مسیرتنش در فضاهای ۲ و ۳ بعدی قرار دهد. چنین مجموعه­ای با قابلیت­های ذکرشده حتی در سطح جهان کم­نظیر بوده و امکان مطالعات لرزه­ای و دینامیکی خاک، اثر ارتعاش ماشین­آلات، روانگرایی و ... را به نحو مناسبی فراهم می­نماید. نه تنها در شناخت مبانی رفتار خاک و توسعه مدلهای رفتاری می­توان از این دستگاه­ها کمک گرفت، بلکه برای مطالعات کنترل پایداری و مقاوم­سازی ابنیه و سازه­های مهم از جایگاه ویژه­ای برخوردار هستند.
 
 
دستگاه مدلسازی فیزیکی پی سطحی، دیوار حائل، ... (Physical Modeling)



 
(طراحی و ساخت در دانشگاه صنعتی امیرکبیر)
این دستگاه قادر است مدلهای فیزیکی کوچک مقیاس را تحت شرایط بارهای قائم و جانبی تست نماید. بارهای وارده ممکن است مونوتونیک یا سیکلی باشند. سیستم دیتالاگر موجود در آزمایشگاه امکان نصب ابزارهای مختلف در مدل را فراهم می­سازد. دستگاه همچنین مجهز به سیستم بارش ماسه برای ساخت یکنواخت و همگن خاکهای دانه­ای می­باشد. اعمال نیرو توسط جکهای پنوماتیک انجام می­پذیرد. تا به حال از این دستگاه برای مطالعه رفتار دیوارهای حائل، لوله­های مدفون، تونل و پی سطحی بر روی خاک مسلح در قالب چند پایان­نامه ارشد و دکترا استفاده شده است.

برخی از مزایا
-         امکان اعمال بارهای سیکلی همزمان با بار استاتیکی (جهت شبیه‌سازی بارهای ترافیک، ماشین‌آلات صنعتی، زلزله و ...)
-         امکان تهیه نمونه  های همگن ماسه با دانسیته‌های متفاوت ( به کمک سیستم بارش)
-         امکان ثبت فشارهای افقی ناشی از بار پی در نقاط مختلف دیواره‌ی مدل
-         امکان استفاده از انواع مختلف مسلح‌کننده ها ازقبیل : ژئوگرید، ژئوتکستایل، ژئوسل و ...
 
 کاربردهای مهندسی (ارتباط با صنعت)
این دستگاه پتانسیل مدل­سازی انواع متنوعی از پی­های سطحی، نیمه عمیق و عمیق، لوله های مدفون در خاک، دیوار حائل و ... واقع بر خاک مسلح شده با ژئوسینتتیک‌ها یا سایر مسلح کننده­ی مرتبط و انجام پژوهش جهت حصول نتایج کاربردی برای تعمیم به صنعت در حیطه­ی موضوعات مذکور را داراست؛ به عنوان مثال با توجه به وجود بسترهای نرم و سست در بسیاری از نقاط کشور، مسلح نمودن خاک به منظور افزایش ظرفیت باربری و کاهش نشست‌پذیری آن از گزینه‌های مورد توجه مهندسین در پروژه‌های عملی است. جهت حصول به یک طرح ایمن و اقتصادی باید شناخت صحیحی از رفتار بار-نشست پی واقع بر خاک مسلح وجود داشته باشد. بدین منظور و با هدف رفع نقصان موجود در پژوهش‌های صورت گرفته تاکنون، درحال حاضر یک مدل فیزیکی با مقیاس کاهش یافته در آزمایشگاه دینامیک خاک دانشگاه صنعتی امیرکبیر ساخته شده است که تا کنون نتایج بسیار کاربردی و مفیدی از آن استخراج شده است.
 
 دستگاه بیرون­کشش ژئوگرید و ژئوتکستایل
(
Pullout Test Apparatus)




(طراحی و ساخت در دانشگاه صنعتی امیرکبیر)
دستگاه بیرون کشش ژئوگرید یک دستگاه منحصر به فرد در زمینه اندرکنش ژئوگریدها و ژئوتکستایل­ها نسبت به خاک است که در دانشگاه صنعتی امیرکبیر طراحی و ساخته شده است. این دستگاه با امکان اعمال تنش‌های قائم به خاک از طریق بالشتک هوا در بخش فوقانی و اعمال نیروی کشش در جلوی دستگاه توسط جک هیدرولیک رفتار نیرو-جابجایی و مقاومت بیرون­کشش را بررسی می‌کند. دستگاه دارای قابلیت کنترل با لوپ بسته بوده و امکان اعمال نیرو­های مونوتونیک و سیکلیک به صورت کنترل ­نیرو و کنترل­جابجایی فراهم است.
 
دستگاه محفظه تحکیم و گیرش شمع
(
Pile Setup Consolidation Chamber)




(طراحی و ساخت در دانشگاه صنعتی امیرکبیر)
دستگاه مدل­سازی فیزیکی پدیده گیرش شمع دارای محفظه­ای استوانه­ای است که دارای قابلیت­های تحکیم خاک ریزدانه به قطر ۴۰ سانتیمتر و ارتفاع ۱۰۰ سانتیمتر می‌باشد. نصب شمع پیش­ساخته در آن به روش‌های کوبش یا فشار با جک صورت می‌گیرد. شمع ابزارگذاری‌ شده است و قابلیت اندازه­گیری فشار آب حفره­ای و فشار محوری در طول شمع را دارد. پس از نصب شمع، آزمایش بارگذاری در زمانهای مختلف روی شمع انجام شده و روند وقوع پدیده گیرش در طول زمان بررسی می­گردد. به کمک نتایج این آزمایش می­توان مولفه­های مختلف این پدیده شامل استهلاک فشار آب حفره­ای و سالخوردگی (aging) را ارزیابی نمود. جک تحکیم شامل یک صفحه بارگذاری و جند قطعه میله رابط است که قابلیت تحکیم لایه‌ای خاک رس را فراهم می‌کند. در داخل محفظه فولادی یک لوله GRP سوراخدار با قطر ۴۰ سانتیمتر قرار دارد که با ایجاد شرایط زهکشی شعاعی به فرایند تحکیم سرعت می‌بخشد. سیستم کوبش از یک میله رابط و وزنه‌های جداگانه تشکیل شده که امکان کوبش با وزن‌های مختلف و همجنین ارتفاع سقوط تا ۵۰ سانتیمتر را می‌دهد.
 
دستگاه رفتارشناسی میکروسکوپیک نمونه‌های سه‌محوری




(طراحی و ساخت در دانشگاه صنعتی امیرکبیر)
این دستگاه برای اولین بار در ایران در آزمایشگاه دینامیک خاک دانشگاه صنعتی امیرکبیر طراحی و ساخته شدهو نمونه‌ها‌ی مشابه کمی در خارج کشور وجود دارد. با تزریق اپوکسی به درون نمونه‌های سه‌محوری امکان بررسی بافت نمونه در مقیاس میکروسکوپیک در هر مقطع از زمان بارگذاری وجود دارد.
 

دفعات مشاهده: 362 بار   |   دفعات چاپ: 56 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 0 بار   |   0 نظر