ماسه لای دار ۶۵/۰
ماسه رس دار ۵/۰
ون ایمپ (۱۹۸۹)
اسلوکمب (۱۹۹۳) رابطه بین عمق مؤثر بهسازی و شدت انرژی را بصورت غیرخطی ارائه کرد. معادله بهترین منحنی برای داده های شکل (۲-۱۶) بصورت زیر است [۲۱]:
(۲-۳)
این رابطه دارای ضریب همبستگی ۹/۰ بوده و نشان دهنده همبستگی خوب این داده ها است. تحقیقات بعدی او نشان داد که منحنی مربوطه به خصوصیات سفتی و یا دانسیته خاک نیز وابسته است. بطوریکه در شکل (۲-۱۷) در محدوده یکی برای خاکهای سست یا ضعیف و دیگری برای خاکهای سفت یا متراکم ارائه نمود [۴].
شکل (۲-۱۶) ارتباط بین عمق مؤثر بهسازی و ریشه دوم انرژی سقوط برای پروژه های انجام شده
شکل(۲-۱۷) رابطه بین عمق مؤثر بهسازی و ریشه دوم انرژی سقوط
لوکاس (۱۹۸۶) معتقد است که افزایش تعداد دفعات کوبش در یک نقطه باعث متراکم شدن مصالح میگردد اما عمق بهسازی را افزایش نمیدهد [۸].
۲-۱۰ توزیع تنش در اثر ضربه
هنگامی که وزنهای به جرم m از ارتفاع H سقوط آزاد می کند، با فرض ناچیز گرفتن مقاومت هوا تمام انرژی پتانسیلی که به هنگام بالا بردن وزنه در آن ذخیره شده به انرژی جنبشی تبدیل می شود. بنابراین در لحظه برخورد با زمین انرژی پتانسیل برابر انرژی جنبشی است.
(۲-۴)
(۲-۵)
(۲-۶)
در روابط بالا، g شتاب ثقل زمین، Ek و Ep انرژی پتانسیل و جنبشی، m جرم وزنه، H ارتفاع سقوط وزنه و V0 سرعت وزنه در لحظه برخورد با زمین است.
همانطور که در شکل (۲-۱۸) نشان داده شده است وزنه در اثر برخورد به زمین، داخل زمین فرو رفته و بعد از گذشت زمان کوتاهی (tf) سرعت آن به صفر میرسد و متوقف می شود [۲۲].
شکل (۲-۱۸) نفوذ وزنه در اثر ضربه
تغییر اندازه حرکت وزنه در اثر نفوذ به داخل زمین mV0 بوده و معادل نیرویی است که در این مدت زمان باعث تغییر اندازه حرکت شده است [۲۲].
(۲-۷)
در رابطه (۲-۷) F(t) نیروی ضربه در لحظه t، tf مدت زمان میرایی ضربه (زمانی که وزنه متوقف می شود)، m جرم وزنه و V0 سرعت در لحظه برخورد میباشد.
تغییرات نیرو با زمان هنگام نفوذ وزنه مانند شکل (۲-۱۸ الف) است. در این شکل سطح زیر منحنی برابر تغییر اندازه حرکت وزنه است. بر اساس قانون دوم نیوتن در حرکت رابطه زیر نتیجه می شود:
(۲-۸)
(۲-۹)
در رابطه (۲-۹)، a(t) شتاب وزنه در لحظه t میباشد. این رابطه سطح زیر منحنی شتاب-زمان را نشان میدهد (شکل ۲-۱۸ ب) [۲۲]. با توجه به رابطه بالا، تغییرات a(t) از صفر تا t، برابر سرعت کند شوندهی وزنه درون زمین است لذا سرعت در هر لحظه V(t) برابر است با:
(۲-۱۰)
اگر میزان نفوذ نهایی وزنه در اثر برخورد با سطح زمین P باشد با بهره گرفتن از رابطه (۴-۱۱) مقدار آن برابر است با:
(۲-۱۱)
سطح زیر منحنی در شکل (۲-۱۸ ج) معادل میزان نفوذ (P) است که در واقع بخشی از V0tf میباشد.
با بهره گرفتن از شکل (۲-۱۸) میزان نفوذ وزنه به سادگی با رابطه (۲-۱۲) قابل محاسبه است.
(۲-۱۲)
a ضریب ثابتی است که بین صفر تا یک تغییر می کند و به شرایط زمین وابسته است. در زمینهاس سست مقدار a بیشتر از زمینهای سفت است. تغییرات شتاب کند شونده با زمان در زمین ماسهای با عدد نفوذ استاندارد ۵ که بوسیله وزنه ۲۵ تنی، سطح قاعده ۴ متر مربع و ارتفاع سقوط ۱، ۲، ۵ و ۱۰ متر متراکم شده است در شکل (۲-۱۹) نشان داده شده است. با افزایش ارتفاع سقوط حداکثر شتاب کند شونده افزایش مییابد ولی تداوم ضربه (tf) برای ارتفاع های مختلف ثابت است [۲۲].
(ج) (ب) (الف)
(شکل ۲-۱۹) الف- تغییرات نیرو با زمان، ب- تغییرات شتاب با زمان و ج- تغییرات سرعت با زمان
(شکل ۲-۲۰) تغییرات شتاب کند شونده وزنه در اثر برخورد به زمین با گذشت زمان
با توجه به شکل (۲-۲۰) با بکارگیری یک تقریب ساده میتوان تغییرات شتاب- زمان را بصورت یک مثلث در نظر گرفت و با توجه به متناسب بودن تغییرات شتاب- زمان با تغییرات نیروی دینامیکی-زمان (۲-۱۹ الف) میتوان مساحت مثلث را معادل تغییر اندازه حرکت دانست [۲۳].
(۲-۱۳)
(۲-۱۴)
با توجه به اینکه سرعت وزنه در لحظه برخورد از رابطه (۲-۶) محاسبه می شود لذا:
(۲-۱۵)
اگر فرکانس طبیعی سیستم بصورت رابطه (۲-۱۶) باشد؛
(۲-۱۶)
(۲-۱۷)
(۲-۱۸)
بنابراین حداکثر نیروی دینامیکی برابر خواهد بود با [۲۳]:
(۲-۱۹)
در روابط (۲-۱۸) و (۲-۱۹)، k سفتی قائم سیستم، r0 شعاع وزنه، ν ضریب پوآسون، G مدول برشی دینامیکی و T دوره تناوب سیستم است. به عقیده هانسبو[۲۲] مدول برشی منطبق بر تغییر شکلهای ایجاد شده در اثر تراکم دینامیکی تقریباً ۱/۰ مدول برشی تعیین شده از آزمایشات ژئوفیزیکی است () [۲۳].
[پنجشنبه 1400-07-29] [ 10:40:00 ب.ظ ]
|