مهندس علیرضا احدی دانشجوی دوره دکتری این دانشکده در رشته مهندسی عمران گرایش ژئوتکنیک، 15 دی ماه سال 1403 از رساله خود تحت عنوان « بررسی آزمایشگاهی ظرفیت باربری قائم شمع کوبشی در خاک کربناته (مطالعه موردی جزیره هرمز) » به صورت حضوری با راهنمایی دکتر حبیب شاه نظری، دکتر مهران کریمپور فرد دفاع می نماید.

چکیده این رساله به شرح زیر می‌باشد:  تجربه شکست پروژه‌های شمع‌کوبی در خاک های کربناته، ضرورت بررسی د​قیق‌تر الگوی رفتاری ظرفیت باربری قائم شمع‌ها در این نوع خاک ها را آشکار می‌سازد. خاک‌های کربناته به دلیل داشتن ساختار آهکی دارای ویژگی‌های خاص خود مانند خردشدگی و فشردگی زیاد می باشند که رفتار متفاوتی نسبت به خاک‌های سیلیکاته دارند. این پایان‌نامه به بررسی آزمایشگاهی ظرفیت باربری قائم جدار و نوک شمع در خاک‌های کربناته هرمز، هنگام، قشم و سیلیکاته فیروزکوه 161، با دو درصد تراکم 30و80% در حالت خشک پرداخته است. آزمایش‌های انجام‌شده با استفاده از دستگاه ابداعی اودومتر بلند پنوماتیک و دستگاه برش مستقیم 10*10 سانیتمتر است. اودومتر بلند قادر است فرآیند اصطکاکی بین جدار شمع فلزی و خاک را با تقریب خوبی​ در مقیاس آزمایشگاهی شبیه‌سازی کند. این کار با تعیین پارامترهایی مانند ضریب فشار جانبی خاک در حالت سکون (K0) و تنش موثر عمودی ( 𝞂'v ) که در محاسبه مقاومت جدار مورد استفاده قرار می‌گیرند، انجام می‌شود. همچنین، دستگاه برش مستقیم با ویژگی تکرارپذیری بالا و سادگی در آماده‌سازی نمونه‌ها، شرایط لازم برای تعیین پارامترهای مقاومت برشی، از جمله زاویه اصطکاک سطح مشترک (δ)، را فراهم می‌آورد که در محاسبات اصطکاک جدار کاربرد دارد. مشاهده شد که مقاومت واحد جدار شمع فلزی در خاک هرمز در مقایسه با خاک فیروزکوه161 در تماس با سطح زبر برای تراکم 80% به مقدار 23% و برای تراکم 30% به مقدار 21% افت می کند. همچنین برای سطح فلز صاف این مقادیر به ترتیب برابر 2​9% و 23% می باشد. این کاهش به دلیل رخداد پدیده خردشدگی در ذرات خاک کربناته می باشد که باعث کاهش شدید زاویه اصطکاک سطح مشترک فلز-خاک می شود و می تواند ظرفیت باربری در این نوع خاک ها را کمتر از خاک های سیلیکاته با شرایط مشابه کند. همچنین نتایج بدست آمده با مقادیر پیشنهادی آیین‌نامه‌های معتبر مانند  API و ARGEMA مقایسه و مشخص شد که این مقادیر از حدود نهایی تعیین شده توسط آیین نامه ها کمتر است. ظرفیت باربری نوک شمع‌های انتها باز را می‌توان با استفاده از تنش‌های اندازه‌گیری‌شده توسط فشارسنج انتهایی سلول اودومتر و تبدیل این داده‌ها به ظرفیت کل، با بهره‌گیری از مارپیچ‌های لگاریتمی سطح گسیختگی، ارزیابی کرد. همچنین به‌کارگیری روش تحلیلی گسترش حفره امکان محاسبه عددی این پارامتر را فراهم کرد و نتایج حاصل با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه شد. این اختلاف برای خاک هرمز با تراکم 80% برابر 15% و برای تراکم 30% برابر 14% مشاهده شد. بنابراین، دستگاه اودومتر در اندازه‌گیری مقاومت نوک شمع عملکرد مناسبی داشته است. ظرفیت باربری نوک شمع در دو خاک هرمز و فیروزکوه 161 نیز مورد ارزیابی قرار گرفت و مشاهده شد که این پارامتر در خاک متراکم بر اثر افزایش تنش می تواند تا 27% و در خاک سست تا 24% کاهش یابد. دلیل این امر بر می گردد به شکست ذرات که منجر به تغییر در اندازه و شکل دانه‌ها شده و در نتیجه، ساختار خاک از حالت اولیه خود خارج می‌شود. همچنین، این مقادیر کمتر از اعداد محدودکننده آیین‌نامه ها بود. لذا در محاسبات مقاومت نوک شمع توسط طراحان می بایست مورد توجه قرار گیرد. ارزیابی مهمترین شاخص خاک های کربناته یعنی پارامتر خردشدگی(Br) در تمامی آزمایش ها با روش هاردین انجام شد. تغییرات درصدی این پارامتر نقش مهمی در درک بهتر رفتار این نوع خاک و شناسایی مناطق پرفشار نظیر زون برشی ایفا می‌کند. مشاهده شد که با افزایش تراکم، درصد کربنات کلسیم و فشار وارده بر خاک، خردشدگی افزایش و با افزایش ارتفاع نمونه، سرعت برش و زاویه اصطکاک، خردشدگی کاهش می یابد. همچنین، نرخ برش با استفاده از مفهومی به نام ضریب حساسیت(β)  مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش نرخ برش، زمان لازم برای جابه‌جایی ذرات کاهش یافته و ضریب حساسیت عدد کمتری می شود. این تحقیق با ارائه نتایج جدید و مقایسه آن با توصیه‌نامه‌های موجود، به شناخت بهتری از رفتار خاک‌های کربناته و کاربرد آن‌ها در پروژه‌های عمرانی مانند نصب شمع در مناطق ساحلی کمک کرده و می‌تواند راهنمایی مفید برای طراحی و اجرای این پروژه‌ها باشد. واژه های کلیدی: خاک کربناته هرمز، خردشدگی، ظرفیت باربری جدار و نوک شمع، آزمایش برش مستقیم، آزمایش اودومتر بلند ایمیل: a_ahadicivileng.iust.ac.ir