Loading...

Development of Dynamic Simple Shear Apparatus for Small Strain Dynamic Tests on Unsaturated Granular Soils by Bender Element and ultrasonic Sensors

Karimzadeh, Ali Akbar | 2016

2751 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 48613 (09)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Civil Engineering
  6. Advisor(s): Jafarzadeh, Fardin
  7. Abstract:
  8. Shear modulus and confined modulus are important parameters for static and dynamic analysis in geotechnical applications. Elastoplastic and nonlinear constitutive models has been formulized by these parameters. Cyclic simple shear apparatus had been developed by mounting bender element and ultrasonic sensor to measure continuous shear wave and pressure wave velocities for determination of G_max and M.For this purpose two new pedestals have been fabricated on which HAE ceramic disc and sensors were mounted. A pressure control panel and a hanging column system have been designed to apply high and low matric suction with high accuracy.At first two small strain tests were conducted for determination of the maximum shear modulus and confined modulus by approaching to hydraulic hysteresis at various suctions (0,1,2,2.4,3.7,5.1,7.5,26,50) on drying and wetting branch.In the following five tests was conducted on five distinct samples of Babolsar sand at 50kPa axial pressure and relative density of 60% by bender element and large strain cyclic simple shear tests for determination of G_max and G and calculation of the 〖G/G〗_max ratio afterward. Test results show that changing of maximum shear modulus and confined modulus are identical to changing of the soil water characteristic curve. Shear modulus G increases with increasing of suction at drying branch of soil water characteristic curve.〖G/G〗_max Increases till to suction of 3.7 kPa at the first section of SWCC then it decreases at the higher suctions of drying branch.Material damping acquired by analyzing pressure wave. The Material damping ratio at drying branch of SWCC before air entry decreases, however, increases at transition zone and decreases in residual zone as well as at wetting branch at first increase then decrease until 0 kPa suction
  9. Keywords:
  10. Unsaturated Soil ; Shear Modulus ; Bender Element Test ; Ultrasonic Waves ; Hydraulic Hystersis ; Blending Elements ; Compressive Modulus ; Dynamic Simple Shear Apparatus

 Digital Object List

 Bookmark

  • چکیده
  • فهرست مطالب
  • فهرست شکل‌ها
  • فهرست جدول‌ها
  • 1 مقدمه و بیان مسئله
    • 1-1 مقدمه
    • 1-2 طرح مسئله
    • 1-3 هدف از انجام پروژه و نتایج مورد انتظار
    • 1-4 ساختار تحقیق
  • 2 مرور ادبیات فنی
    • 2-1 مقدمه
    • 2-2 آزمایش‌ها با دستگاه برش ساده تناوبی
    • 2-3 آزمایش‌ها با دستگاه المان خمشی و المان فشاری
      • 2-3-1 مقدمه
      • 2-3-2 مبدلهای پیزوالکتریک
      • 2-3-3 دستگاه‌ها و نحوه راه‌اندازی دستگاه پیزوالکتریک
      • 2-3-4 تفسیر موجهای دریافتی و تعیین زمان سفر
        • 2-3-4-1 شکل موج
        • 2-3-4-2 ولتاژ اعمالی برای تحریک پیزوالکتریک
        • 2-3-4-3 فرکانس اعمالی به پیزوالکتریکها
        • 2-3-4-4 اثر میدان نزدیک
        • 2-3-4-5 اثر اندازه نمونه
        • 2-3-4-6 اثر جدارهها – انعکاس
        • 2-3-4-7 اثر جدارهها - انکسار
        • 2-3-4-8 روش‌های اندازه‌گیری زمان سفر
    • 2-4 مکانیک خاک غیراشباع و خصوصیات دینامیکی
      • 2-4-1 مفاهیم اولیه خاکهای غیراشباع
        • 2-4-1-1 مقدمه
      • 2-4-2 مکش در خاک و روشهای اندازهگیری آن
        • 2-4-2-1 مکش ساختاری
        • 2-4-2-2 روش اندازهگیری مکش ساختاری
        • 2-4-2-3 منحنی مشخصه آب-خاک (SWCC )
        • 2-4-2-4 متغیرهای تنش
    • 2-5 خصوصیات دینامیکی خاكهاي غیراشباع
  • 3 شرح دستگاه برش ساده و توسعه آن برای آزمایش‌ها کرنش کوچک و آزمایش‌ها غیراشباع
    • 3-1 – مقدمه
    • 3-2 - دستگاه برش ساده تناوبی
      • 3-2-1 سیستم کنترل و ثبت داده‌ها
        • 3-2-1-1 بخش سخت‌افزاری مکانیکی
          • 3-2-1-1-1 محرکها
          • 3-2-1-1-2 سیستم برش ساده تناوبی
          • 3-2-1-1-3 تجهیزات ساخت نمونه
      • 3-2-2 بخش نرمافزاری
        • 3-2-2-1 برگهGeneral
    • 3-3 دستگاه فرستنده و گیرنده موج
      • 3-3-1 دستگاه تولیدکننده موج
      • 3-3-2 دستگاه گیرنده موج
    • 3-4 جزئیات اصلاح دستگاه برش ساده تناوبی برای آزمایش‌ها غیراشباع و آزمایش‌ها کرنش کوچک
      • 3-4-1 مقدمه
      • 3-4-2 اصلاح صفحات بالایی و پایینی برای سوار کردن سنسور المان خمشی و المان فشاری
      • 3-4-3 امکان‌سنجی استفاده از دستگاه المان خمشی:
        • 3-4-3-1 اندازه المان خمشی:
      • 3-4-4 خطای میدان نزدیک:
      • 3-4-5 خطای اثر جداره:
      • 3-4-6 کالیبراسیون المان خمشی:
    • 3-5 سیستم اعمال مکش و کنترل درجه اشباع:
      • 3-5-1 برد طراحی شده برای کنترل فشار و آب موجود در سیستم
  • 4 برنامه و روند آزمایش‌ها
    • 4-1 مقدمه
    • 4-2 آزمایش‌ها شاخص
      • 4-2-1 آزمایش دانه بندی
    • 4-3 دانسیته دانههای جامد (,-.)
    • 4-4 دانسیته حداقل و دانسیته حداکثر ماسه
    • 4-5 آزمایش‌ها تعیین منحنی مشخصه آب خاك
    • 4-6 مراحل و نحوه انجام آزمایش‌ها:
      • 4-6-1 اشباع سازی سرامیک متخلخل و ساخت نمونه و اشباع کردن نمونه
        • 4-6-1-1 مقدمه
          • 4-6-1-1-1 هوازدایی آب مخزن آزمایشگاه
          • 4-6-1-1-2 راه‌اندازی دستگاه
          • 4-6-1-1-3 اشباع سازی سرامیک
          • 4-6-1-1-4 ساخت نمونه و اعمال تنش تحکیمی
          • 4-6-1-1-5 اشباع سازي نمونه
      • 4-6-2 غیراشباع نمودن نمونه و تر سازی نمونه
        • 4-6-2-1 مقدمه
          • 4-6-2-1-1 روش ستون معلق برای غیراشباع کردن یا ترسازی نمونه
        • 4-6-2-2 روش انتقال محوری برای غیراشباع کردن یا ترسازی نمونه
      • 4-6-3 انجام آزمایش‌ها کرنش کوچک
        • 4-6-3-1 مقدمه
        • 4-6-3-2 روش فرستادن و گرفتن موج
      • 4-6-4 انجام آزمایش‌ها کرنش بزرگ با دستگاه برش ساده تناوبی
      • 4-6-5 پایان آزمایش و باز کردن دستگاه برش ساده تناوبی
    • 4-7 آزمایشهای اصلی:
  • 5 بررسی و تحلیل نتایج آزمایشها
    • 5-1 مقدمه:
    • 5-2 آزمایشهای کرنش کوچک
      • 5-2-1 مقدمه
      • 5-2-2 نحوه تعیین مدول برشی و مدل الاستیک فشاری محدود شونده :
      • 5-2-3 نتایج آزمایشهای کرنش کوچک با المان خمشی
      • 5-2-4 نتایج آزمایشهای کرنش کوچک با المان فشاری
        • 5-2-4-1 نحوه تعیین میرایی در کرنشهای کوچک:
    • 5-3 آزمایش‌ها کرنش بزرگ
      • 5-3-1 مقدمه
      • 5-3-2 نحوه اندازهگیری مدول برشی و میرایی در آزمایشهای کرنش بزرگ
        • 5-3-2-1 بررسی پارامتر مدول برشی
        • 5-3-2-2 بررسی تغییرات پارامتر ,-,-..
        • 5-3-2-3 بررسی میزان نشست
  • 6 نتیجهگیری و پیشنهادات
    • 6-1 مقدمه
    • 6-2 دستاوردها
    • 6-3 نتیجهگیری
    • 6-4 پیشنهادهات برای تحقیقات آینده
  • 7 مراجع
  • 8 پیوست
    • 8-1 نحوه ساخت دستگاه المان خمشی
    • 8-2 انتخاب پیزوالکتریک مورد نظر
    • 8-3 برش المان خمشی و نحوه اتصال سیم
    • 8-4 عایق کردن المان خمشی
    • 8-5 نصب المان بر روی قالب
...see more