بررسی آزمایشگاهی تاثیر لایه نازک افقی بر ظرفیت باربری پی دایره‌ای در خاک ماسه‌ای

لایه‌های نازک موجود در زمین، علی‌رغم آن‌که به‌نظر می‌رسد، تاثیر ناچیزی داشته باشند، اساساً می‌تواند تاثیر قابل‌ملاحظه‌ای بر ظرفیت باربری پی داشته باشند. در این تحقیق، تاثیر وجود لایه نازک ضعیف و قوی بر ظرفیت باربری نهایی پی دایره‌ای بر بستر ماسه‌ای، به‌وسیله مدل فیزیکی کوچک‌مقیاس سیستم خاک- شالوده بررسی می شود. آزمایش‌های مدل فیزیکی در مخزن استوانه‌ای از جنس فولاد با قطر داخلی 70 سانتی متر و ارتفاع 70 سانتی متر، انجام شده است. شالوده دایره‌ای به صورت صلب بوده و بر روی سطح بستر قرار می‌گیرد، یعنی عمق مدفون صفر است. بررسی‌ها با تغییر جنس، ضخامت و عمق قرارگیری لایه نازک صورت گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که لایه نازک ضعیف باعث کاهش ظرفیت باربری نهایی و سختی سیستم خاک- شالوده می‌شود و لایه نازک قوی باعث افزایش ظرفیت باربری نهایی و سختی سیستم خاک- شالوده می‌شود. میزان این تاثیر تابعی از ضخامت، عمق قرارگیری و جنس مصالح لایه نازک دارد. مطابق نتایج، لایه ضعیف در عمق بحرانی 1b (b قطر فونداسیون است) بیش ترین کاهش ظرفیت باربری نهایی را به میزان 26 درصد داشته است (از 183kpa به 135kpa) و در عمق 2b تاثیری نداشته است. لایه قوی نیز برای حالتی که این لایه دقیقاً زیر فونداسیون قرار دارد، بیش ترین افزایش ظرفیت باربری نهایی را به‌میزان 329 درصد داشته است (از 183kpa به 603kpa) و در عمق تقریباً b 1.25 بدون تاثیر بوده است. برای صحت‌سنجی، نتایج مدل آزمایشگاهی بستر ماسه‌ای یکنواخت، با نتایج تحلیلی محققان مختلف مقایسه شده که نشان از انطباق زیاد نتایج دارد.

experimental study of the horizontal thin layer effect on the bearing capacity of circular footings resting on sand

in general, despite their seeming insignificance, there are some details in the ground that have significant effects on soil-foundation system behavior such as slip surfaces, shear bands, and thin layers (valor et al. 2017). terzaghi (1929) termed “these features minor geologic details and pointed out their enormous potential effects on the safety of dams”. in the literature review very little study has been performed on the effects of a thin layer (valor et al. 2017, ziccarelli et al. 2017, oda and win, 1990)in the present paper, the influences of the horizontal thin layer on the ultimate bearing capacity of the circular foundation resting on the sandy bed were studied by implicating a small-scale physical model for the soil-foundation system. the problem of the soil- circular footing system is schematically illustrated in fig. 1. the problem is investigated under the axisymmetric condition, and the circular foundation is rigid. this foundation rests on the ground surface, on the other hand, the initial depth of embedment is nil. the studies were performed by the material type, thickness, and depth of the thin layer variation. for the bed sand, crushed uniform silica sand (sp) with medium density was used. for the thin layer, materials with different strength properties (strong and weak) in comparison with the sandy bed were used.for the weak layer, the clay powder with cl classification was used. clay with a natural moisture content of 5.5% and a very low density of 12.1 kn/m3 was used consistently in all of the experiments.for the strong layer, a fine-grained asphalt mixture with an unconfined compressive strength of 1460 kpa and unit weight19.12 kn/m3 was used.