زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

ارزیابی استفاده از GAP-SENSOR در اندازه‌گیری مدول برشی حداکثر و نسبت میرایی ماسه و شن داسیتی

نویسنده
مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی
چکیده
از میان پارامترهای دینامیکی، مدول برشی حداکثر و نسبت میرایی مصالح از اهمیت زیادی در تحلیل‌های دینامیکی برخوردار است. در این مقاله برای اندازه‌گیری مدول برشی حداکثر و نسبت میرایی مصالح ماسه‌ای و شنی داسیتی از GAP-SENSOR با فرکانس پاسخ بالا (kHz 20) در دستگاه سه محوری سیکلی استفاده گردید. روش کار این دستگاه به این شکل است که ابتدا ضربه‌ای ضعیف به کلاهک بالای نمونه زده می‌شود و تاریخچه زمانی جابه‌جایی‌های خفیف حاصل در جهت افقی و قائم (کرنشی در حدود 6-10) با دستگاه ثبت داده با نرخ نمونه‌گیری 100000 داده در هر ثانیه برای هر کانال ثبت، می‌شود. با معلوم بودن زمان رسیدن موج بین دو حسگر و اندازه‌گیری فاصله آنها، سرعت موج بدست می‌آید. در نهایت با محاسبه ضریب پواسن از طریق اندازه‌گیری کرنش‌های افقی و قائم، مدول برشی حداکثر مصالح بدست می‌آید. نتایج نشان می‌دهد که سرعت موج با افزایش تنش محدودکننده افزایش یافته و مقدار آن به اندازه دانه‌ها بستگی دارد. همچنین با استفاده از تکنیک کاهش دامنه ارتعاش در ترازهای مختلف نمونه، مقدار نسبت میرایی ناشی از ضربه محاسبه ‌گردید. مقایسه نتایج مدول برشی و نسبت میرایی با اندازه‌گیری کرنش محوری به صورت موضوعی با GAP-SENSOR در آزمایش‌های سه‌محوری سیکلی روی مصالح مورد بررسی با نتایج روش ارائه شده در این تحقیق، موئد دقت بسیار مناسب روش ابداعی می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

1. ASTM C127, "Test method for density, relative density (specific gravity), and absorption of coarse aggregate" (2012). ## 2. ASTM C535, "Standard test method for resistance to degradation of large-size coarse aggregate by abrasion and impact in the Los Angeles machine" (2012).## 3. ASTM D 4015, "Standard test methods for modulus and damping of soils by the Resonant-Column method, Reapproved 2000" (1992). ## 4. ASTM D3999, "Standard test methods for the determination of the modulus and damping properties of soils using the cyclic triaxial apparatus" (2006). ## 5. ASTM D698, "Standard test methods for laboratory compaction characteristics of soil using standard effort" (600 kN-m/m3) (2012). ## 6. Aghaei Araei A., Razeghi H. R., Tabatabaei S. H., Ghalandarzadeh A., "Loading frequency effect on stiffness, damping and cyclic strength of modeled rockfill materials", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 33 (2012) 1-18. ## 7. Alramahi B., Alshibli K.A., Fratta D., Trautwein, S., "A suction-control apparatus for the measurement of P and S-wave velocity in soils", Geotechnical Testing Journal (GTJ), ASTM. Vol. 31(1) (January) (2008) 12-23, DOI: 10.1520/GTJ100646. ## 8. Choi J.S., Song K.I., Cho G.C., Lee S.W., "Characterization of unsaturated particulate materials using elastic and electromagnetic waves", Key Eng. Mater., Vol. 270-273 (2004)1653-1658. ## 9. Fratta D., Alshibli K.A., Tanner W.M., Roussel L., "Combined TDR and P-wave velocity measurements for the determination of in situ soil density", Geotech. Test. J., 28(6) (2005) 553-563. ## 10. Ham A., Wang J., Stammer J.G., "Relationships between particle shape characteristics and macroscopic damping in dry sands", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Posted ahead of print 16 November(2011). doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0000663## 11. Kokusho T., Cyclic triaxial test of dynamic soil properties for wide strain range. Soils and Foundations, 20(1980) 45-60. ## 12. Kokusho T., Tanaka Y., "Dynamic properties of gravel layers investigated by in situ freezing sampling", Proceedings of the ASCE Specialty conference on Ground Failures under Seismic Conditions, Atlanta (1994) 121-40. ## 13. Mavko G., Mukerji T., Dvorkin J., "The Rocks Physics", Handbook, Cambridge University Press, Cambridge (1998). ## 14. Richart F.E., Hall J.R., Wood R.D., "Vibration of Soils and Foundations", Prentice Hall (1970). 15. Rollins K., M., Evans M.D., Diehl N.B., Daily W.D., "Shear modulus and damping relationships for gravels, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering", ASCE, 124(5) (1998) 398-405. ## 16. Santamarina J.C., Klein K.A., Fam M.A., "Soils and Waves: Particulate Materials Behavior, Characterization and Process Monitoring", New York, Johan Wiley&Sons, USA (2001). ## 17. Seed H.B., Idriss I.M., "Soil moduli and damping factors for dynamic analysis", Report No. EERC 70- 10, University of California, Berkeley (1970). ## 18. Seed H.B., Wong R.T., Idriss I.M., Tokimatsu K., "Moduli and damping factors for dynamic analyses of cohesionless soils", J. Geotech. Eng., 112(11) (1986) 1016-1032. ## 19. Vucetic M., Dobry R., "Effect of soil plasticity on cyclic response", Journal of Geotechnical Engineering, Vol.117 (1991) 89-107. ## 20. آقاییآرایی ع.، ارزیابی استفاده از حس‌گر غیرتماسی در اندازه‌گیری مدول برشی حداکثر در خاک‌های دانه‌ای و شنی لایه‌بندی شده، گزارش تحقیقاتی، شماره نشر: گ-702، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی (1393). ## 21. آقایی‌آرایی ع.، دستگاه اندازه‌گیری مدول برشی حداکثر مصالح سنگ‌ریزه‌ای و سنگی با استفاده از GAP-SENSOR با فرکانس پاسخ بالا، شماره ثبت اختراع: 66574، تاریخ ثبت اختراع: 29/06/1389 (1389). ## 22. آقایی‌آرایی ع.، امکان‌سنجی نصب دستگاه اندازه‌گیری مدول برشی حداکثر (GAP-SENSOR با فرکانس پاسخ بالا) بر روی دستگاه سه‌محوری قطر بزرگ برای مصالح ماسه‌ای و خرده لاستیک، گزارش طرح پژوهشی، معاونت آموزش و برنامه‌ریزی، بنیاد ملی نخبگان، پاییز (1391). ## 23. آقایی‌آرایی ع.، رازقی ح ر.، هاشمی طباطبایی س.، قلندرزاده ع.، بررسی اثر محتوای فرکانسی بر خواص خاک‌های درشت‌دانه، شماره قرارداد1775-1 (1387) پروژۀ تحقیقاتی، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن (1388). ##  24. آقایی‌آرایی ع.، هاشمی‌طباطبایی س.د.، قلندرزاده ع.، ارزیابی مدول برشی و میرایی مصالح شنی، پروژۀ تحقیقاتی، شماره قرارداد 4469-3 (25/6/1386)، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن (1387). ##