ما هي أنواع فشل التربة في الاختبار الثلاثي؟

في الهندسة الجيوتقنية ، الاختبار ثلاثي المحاور أداة قوية لفهم كيفية تصرف التربة تحت الضغط. واحدة من أكثر النتائج الثاقبة لهذا الاختبار هي ملاحظة كيفية فشل التربة - وضع الفشل يكشف عن معلومات فريدة حول قوة المادة والتماسك والاحتكاك الداخلي. تستكشف هذه المقالة الأنواع الرئيسية من فشل التربة التي لوحظت أثناء الاختبار ثلاثي المحور ، بما في ذلك خصائصها البصرية ، والميكانيكا الأساسية ، والآثار الهندسية.

فشل القص (فشل هش)

فشل القص - يسمى أيضًا الفشل الهش ¹ - هو الوضع الأكثر شيوعًا ، وخاصة في الرمال الكثيفة ، الطين الجاف ، والتربة القاسية . في هذه الحالة ، تفشل التربة على طول طائرة قص مميزة ، والتي تتشكل بزاوية تقارب 45 درجة إلى المحور العمودي ، بسبب أقصى إجهاد القص.

الخصائص الرئيسية:

• فقدان القوة المفاجئة بعد ذروة الإجهاد.
• تشكيل طائرة فشل نظيفة ومحددة جيدًا ² .
• تغيير الحد الأدنى للحجم (في التربة الجافة أو الكثيفة).
• في كثير من الأحيان المرتبطة بمواد الروح العالية والمواد المنخفضة .

الآثار الهندسية:

• يشير إلى استجابة هش ، والتي يمكن أن تؤدي إلى فشل كارثي في ​​المنحدرات والمؤسسات إن لم يتم حسابها.
• يتطلب تصميمات تحد من إجهاد الانحراف لمنع الانهيار المفاجئ.

الفشل المنتفخ

الفشل المنتفخ في المقام الأول في الطين الناعم أو التربة ذات الحبيبات الدقيقة المشبعة ³ ، حيث تتوسع العينة بشكل جانبي دون تشكيل طائرة قص نظيفة. الجزء الأوسط من العينة منتفخ إلى الخارج ، والفشل تدريجي ودكتايل في الطبيعة.

الخصائص الرئيسية:

• عينة مدورة مع التوسع الجانبي الموحد .
• لا توجد طائرة قص مرئية.
• المرتبطة تشوه البلاستيك ⁴ .
• يحدث تحت ضغط محصور منخفض وظروف غير مدرجة .

الآثار الهندسية:

• يشير إلى مادة الدكتايل ⁵ التي تتشوه دون كسر مفاجئ.
• مفيد لتقييم المستوطنات طويلة الأجل وقابلية الخدمة بدلاً من الفشل المفاجئ.

الفشل الموضعي (نطاقات القص)

يكون الفشل الموضعي ، المعروف أيضًا باسم Shear Banding ⁶ ، هو عندما يصبح التشوه مركّزًا في منطقة ضيقة ، وغالبًا ما يشكل شريطًا قصًا مرئيًا ولكن غير منتظم . إنه أمر شائع في التربة التي تليّن بعد قوة الذروة ، مثل الطين المفرط في مجال التحويل والسيح الكثيف.

الخصائص الرئيسية:

• تشكيل منطقة القص ضيقة قطرية.
• يرافقه انخفاض في قوة ما بعد الذروة ⁷ .
• سلالة القص تترجم بدلاً من الانتشار بالتساوي.
• من الصعب اكتشاف في مراحل الاختبار المبكرة.

الآثار الهندسية:

• يشير إلى السلوك التنازل عن الإجهاد ⁸ ، والذي يمكن أن يضعف ثبات المنحدر ويزيد من خطر الانهيار الأرضي .
• يسلط الضوء على الحاجة إلى التعزيز أو التحكم في الصرف في التصميم.

فشل الضغط (الانقسام المحوري)

في بعض الاختبارات الثلاثية ، وخاصة مع التربة الأسمنتية أو المنظمة ، يحدث الفشل من خلال الانقسام المحوري . يشبه فشل الضغط هذا الاشمئزاز ، حيث تنقسم العينة رأسياً بدلاً من تكوين سطح القص القطري.

الخصائص الرئيسية:

• التكسير الرأسي أو الانقسام على طول المحور.
• غالبًا ما يحدث في التربة الأسمنتية أو المستعبدة بخفة .
• يرتبط بدعم جانبي منخفض (منخفض σ₃).
• القليل أو ليس تشكيل طائرة القص.

الآثار الهندسية:

• يشير إلى أن المادة تتصرف مثل الصخور الهشة أو بنية أسمنتية .
• يجب أن تنظر التصميمات في تقسيم الشد وانتشار الكراك .

خاتمة

نوع فشل التربة في اختبار ثلاثي المحور عن معلومات مهمة حول قوة القص ، والليونة ، وسلوك السلالة . سواء كان ذلك فشل القص أو الانتفاخ أو النطاقات القص أو الانقسام المحوري ، يساعد كل وضع فشل على تخصيص تصميمات المهندسين والمنحدر والبنية التحتية للخصائص الفريدة للتربة. يضمن فهم أنواع الفشل هذه أن الحلول الجيوتقنية ليست قوية فقط - ولكنها آمنة ومرنة.