در مطالعات آزمايشگاهي و مدلسازي¬هاي فيزيكي، يكي از دغدغه¬هاي مهندسان عمران ساخت نمونه با يكنواختي بالا در مقياس آزمايشگاهي است. در طي سال¬هاي اخير استفاده از روش بارش ماسه براي تهيه نمونه¬هاي مختلف مانند ساخت مدل خاك براي آزمايشات بارگذاري استاتيكي و ديناميكي بر روي شالوده و ديوار حائل، آزمايشات سانترفيوژ، ميز لرزه و سه محوري بسيار رواج پيدا كرده است. استفاده از سيستم‌هاي بارش رايج جهت تهيه نمونه‌هاي بزرگ‌مقياس با محدوديت‌هايي همراه است. با توجه به مزاياي ذاتي روش بارش ماسه به كمك لوله و به منظور برطرف نمودن مشكلات آن، يك قيف متحرك جهت تأمين يكنواختي جريان ماسه در سيستم تعبيه شده است. براي تنظيم ارتفاع بارش دو روش زير به‌صورت تركيبي طراحي و اجرا شده است. روش اول از لوله‌هاي صلب استفاده‌شده كه پس از بارش در هر دوره، اين لوله صلب با لوله‌اي كوتاه‌تر جايگزين مي‌گردد. روش دوم استفاده از قابليت تنظيم ارتفاع پايه‌هاي نگه‌دارنده سيستم ريل و چرخ است كه در راستاي قائم جابه‌جا مي‌گردد. با در نظر گرفتن تمام عوامل فوق و همچنين با استفاده از امكانات و محدويت¬هاي موجود، سيستم بارش ماسه¬اي متحرك ارائه شده يك سيستم قابل اعتماد بوده كه تكرار پذيري آن بالا است و قادر است با شرايط كنترل ارتفاع و شدت بارش به دامنه وسيعي از مقادير تراكم نسبي دست يابد.

براي انجام مطالعات آزمايشگاهي، بازسازي و تهيه نمونه‌هاي ماسه به‌صورت يكنواخت و تكرارپذير با شرايط موجود در محل ضروري است. در بين سيستم‌هاي تهيه نمونه‌هاي بازسازي‌شده، سيستم بارش ماسه به دليل توانايي در شبيه‌سازي مكانيسم رسوب خاك و قابليت تهيه دامنه وسيعي از نمونه‌هاي كوچك تا بزرگ‌مقياس به‌طور گسترده‌اي موردتوجه قرارگرفته است. استفاده از سيستم‌هاي بارش رايج جهت تهيه نمونه‌هاي بزرگ‌مقياس با محدوديت‌هايي همراه است. با در نظر گرفتن معايب و كاربرد روش‌هاي مختلف و با استفاده از امكانات و محدوديت‌هاي موجود، سيستم بارش متحرك پرده‌اي ماسه جهت بازسازي نمونه‌هاي بزرگ با دانسيته مشخص و با تأكيد بر كاهش زمان موردنياز جهت تهيه نمونه طراحي و اجراشده است. اين سيستم از هشت قسمت اصلي شامل مخزن اصلي، قيف ذخيره خاك ثابت، شلنگ انعطاف‌پذير، قيف متحرك، سيستم ريل و چرخ، لوله‌هاي صلب با طول‌هاي متفاوت و بارشگر پرده‌اي با عرض‌هاي بازشو مختلف و پمپ هوا تشكيل‌شده است و مي‌توان جهت تهيه نمونه‌هاي ماسه در مطالعات مدل‌سازي پي، آزمايش‌هاي كاليبراسيون، مدل‌سازي به كمك سانتريفيوژ، مدل‌سازي به كمك ميز لرزه و آزمايش‌هاي سه محوري استفاده نمود.

استفاده از مدل¬هاي آزمايشگاهي در بيشتر پژوهش¬هاي ژئوتكنيكي ضروري است. در اين پژوهش¬ها پارامترهاي مختلف¬ تأثيرگذار در مساله در شرايط معين مورد بررسي قرار مي¬گيرد. به اين منظور ساخت مدل آزمايشگاهي با پارامتر هاي اوليه معين ضروري است. ساخت مدل¬هاي خاكي با تراكم نسبي مشخص و تكرارپذيري ساخت آنها، امري تعيين كننده در نتايج آزمايش¬ها است. به اين منظور، روشهاي مختلفي براي ساخت نمونه¬ها و مدل¬هاي فيزيكي در مهندسي ژئوتكنيك پيشنهاد شده است [1, 2] كه به طور كلي مي¬توان به سه روش كوبشي ، لرزشي و بارشي اشاره كرد. در بين اين روشها، روش بارشي [3] مورد توجه بيشتر پژوهشگران قرار گرفته است، كه از دلايل آن مي¬توان به دستيابي به دامنه وسيعي از تراكم¬هاي نسبي و همچنين سرعت بالاي ساخت در مدل¬هاي فيزيكي اشاره كرد. روش بارشي را مي¬توان به سه دسته زير تقسيم¬بندي كرد [4]. - بارش در هوا - بارش به وسيله مكش - بارش در آب در اين بين روش بارش ماسه در هوا كاربرد بيشتري در پژوهش¬هاي آزمايشگاهي پيدا كرده است كه براي آماده كردن مدل-هاي فيزيكي براي تست¬هاي سانتريفيوژ، ميز لرزه و نمونه¬هاي سه محوري به كار برده مي شود. در اين روش ماسه از طريق يك خروجي در پايين مخزن نگهداري آن به درون نمونه يا ظرف مدل سقوط مي¬كند. با توجه به اشكال مختلف خروجي در پايين مخزن ماسه، روشهاي مختلف بارش ماسه به صورت زير معرفي شده¬اند: - خروجي با اشكال مختلف به صورت تكي يا چندتايي - خروجي الك به صورت تكي يا چند تايي - خروجي به صورت يك شكاف طولي پژوهشگران زيادي به مطالعه خروجي¬هاي تكي يا چند¬تايي پرداخته¬اند و عوامل تاثيرگذار بر تراكم نسبي خاك در اين روش را مورد بررسي قرار داده¬اند [1, 2, 5, 6]. اين پژوهشگران با تغيير در شكل خروجي، ابعاد، ارتفاع بارش و تعداد خروجي به مطالعه تأثيرات آن¬ها پرداخته¬اند. روش ديگري كه توسط پژوهش¬گران به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته است، استفاده از الك¬هاي تكي يا چند تايي است[7, 8]. در اين روش الك¬ها در زير ظرف حاوي ماسه قرار مي¬گيرند و ماسه پس از خروج از مخزن و عبور از الك¬ها به داخل ظرف نمونه سقوط مي¬كند. درروش ديگر، ماسه از طريق يك خروجي به صورت شكاف طولي در زير مخزن خارج مي¬شود. اين روش به بارش پرده‌اي معروف است و توسط پژوهشگران اندكي مورد بررسي قرار گرفته است [9, 10]. اين پژوهش به معرفي دستگاه نيمه اتوماتيك بارش پرده¬اي ماسه مي¬پردازد. اين سيستم كه در آزمايشگاه مكانيك خاك دانشگاه فردوسي مشهد طراحي و ساخته شده است، قادر است لايه¬هاي ماسه را با يكنواختي و تكرارپذيري بسيار بالا، در محدوده وسيعي از تراكم¬هاي نسبي بازسازي نمايد. همچنين نتايج آزمايش دستگاه توسط ماسه 161 فيروزكوه، كه به عنوان ماسه مرجع در پژوهش¬هاي ژئوتكنيكي از آن استفاده مي¬شود، ارائه خواهد ¬شد. از مهمترين مزاياي اين دستگاه مي توان به موارد زير اشاره كرد : 1- با توجه به اين كه عوامل تعيين كننده در تراكم نسبي ماسه در اين دستگاه ( ارتفاع بارش، ضخامت پرده و سرعت حركت پرده)، به دقت قابل تنظيم است، دستگاه بارش پرده¬اي ساخته شده مي¬تواند در محدوده وسيعي از تراكم¬هاي نسبي، مدل¬هاي فيزيكي خاكي را بازسازي نمايد. 2- اين دستگاه قادر است كه بازسازي مدل¬هاي فيزيكي خاك را در تراكم نسبي معين را با دقت بسيار بالا تكرار كند. 3- با توجه به اينكه عرض پرده بارش برابر عرض جعبه مدل است و همچنين سرعت حركت پرده و ارتفاع بارش به دقت قابل تنطيم است، مدل خاكي داراي يكنواختي بسيار بالايي در عرض، طول و ارتفاع جعبه مدل مي¬باشد. در اين پژوهش تأثير پارامترهاي مختلفي نظير ضخامت پرده بارش، ارتفاع بارش و سرعت حركت پرده بر تراكم نسبي ماسه مورد بررسي قرار گرفته ¬است و نتايج آن به صورت نمودارهايي ارائه و مورد بررسي قرار گرفته است. - منابع [1] Rad N, Tumay M. FACTORS AFFECTING SAND SPECIMEN PREPARATION BY RAINING. ASTM Geotechnical Testing Journal. 1987;10(1). [2] Presti DL, Pedroni S, Crippa V. Maximum dry density of cohesionless soils by pluviation and by ASTM D 4253-83: A comparative study. ASTM geotechnical testing journal. 1992;15(2):180-9. [3] Kolbuszewski, J.J. An Experimental Study of the Maximum and Minimum Porosities of Sand. Proceedings of the 4th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Rotterdam, 21-30 June 1948, 158-165. . 1948. [4] Lagioia R, Sanzeni A, Colleselli F. Air, water and vacuum pluviation of sand specimens for the triaxial apparatus. Soils and foundations. 2006;46(1):61-7. [5] Dave TN, Dasaka SM. Assessment of portable traveling pluviator to prepare reconstituted sand specimens. Geomechanics and Engineering. 2012;4(2):79-90. [6] Zhao Y, Gafar K, Elshafie MZEB, Deeks AD, Knappett JA, Madabhushi SPG. Calibration and use of a new automatic sand pourer. International conference; 6th, Physical modelling in geotechnics; 2006; Hong Kong 2006. p. 265-72. [7] Cresswell A, Barton M, Brown R. Determining the Maximum Density of Sands by Pluviation. ASTM geotechnical testing journal. 1999;22(4):324-8. [8] Miura S, Toki S. A Sample Preparation Method and Its Effect on Static and Cyclic Deformation-Strength Properties of Sand. Soils and Foundations. 1982;22(1):61-77. [9] Lo Presti D, Berardi R, Pedroni S, Crippa V. A New Traveling Sand Pluviator to Reconstitute Specimens of Well-Graded Silty Sands. Geotechnical Testing Journal. 1993;16(1). [10] Stuit HG. Sand in the geotechnical centrifuge: TU Delft, Delft University of Technology, 1995.

پي مركب حلقوي پوسته اي يك پي نوين است كه با بهره گيري از حداقل مصالح داراي حداكثر كارآيي نسبت به پي هاي معمول در رابطه با ظرفيت باربري و رفتار نشست است. اين بهبود عملكرد در خاكهاي سست و پوك قابل توجه است. شكل پي نقش مؤثري در نحوه گسترش تنش در خاك زير پي، تغيير در مكانيزم گسيختگي خاك و ظرفيت باربري يك سيستم شالوده دارا است. محدوديت منابع جهت گيري طراحي ها را به استفاده از روش هاي نوين به منظور بهره گيري از حداقل مصالح براي دستيابي به حداكثر كارآيي سوق داده است. پي هاي مركب با صرفه جويي اقتصادي بالا به استفاده از المان پوسته در پي حلقوي و با لحاظ اثرات اندركنشي آن ها بر روي يكديگر اطلاق مي گردد. مطالعه و بررسي رفتار ژئوتكنيكي پي مركب حلقوي پوسته اي و مقايسه آن با پي هاي حلقوي در اين ادعا انجام شده است. براي رسيدن به اين منظور تعدادي آزمايش بر روي پي هاي مركب حلقوي پوسته اي با زواياي پوسته مختلف به صورت مدلسازي آزمايشگاهي در سه حالت ماسه سست، متوسط و متراكم در دو عمق استقرار سطحي و عمق استقرار برابر با 33/0 قطر پي انجام شده است. براي بررسي اثر وجود تير لبه و همچنين محل قرارگيري آن بر روي ظرفيت باربري پي مركب، از دو نوع پي با زاويه پوسته 120 درجه با تير لبه در دو ناحيه محيطي و مياني استفاده شده است. در حين انجام آزمايش ها و با كمك ابزار دقيق ، داده هاي بار - نشست به دقت ثبت شده است. آماده‌سازي لايه‌هاي ماسه به‌صورت يكنواخت و تكرارپذير با وزن مخصوص مورد نياز، قطعاً پيش‌نياز انجام آزمايش‌هاي قابل اعتماد بر روي نمونه‌هاي بازسازي‌شده ماسه در آزمايشگاه است. نتايج بدست آمده حاكي از آن است كه ظرفيت بار نهايي پي هاي مركب بيشتر از پي حلقوي است و با افزايش زاويه پوسته، مقدار بار نهايي كاهش يافته است. همچنين بازدهي پوسته ها در خاكهاي با تراكم كمتر مطلوب تر است. يك رابطه جهت پيش بيني ظرفيت باربري نهايي پي مركب ارائه شده است. با افزودن تير محيطي به پي مركب ضمن بهبود رفتار اين پي ها در نشست هاي لحظه گسيختگي، افزايش بازدهي پوسته در همه تراكم ها نسبت به پي مركب فاقد تير محيطي مشاهده شده است. بنابراين وجود پوسته و تير لبه در پي حلقوي باعث بهبود و تقويت ظرفيت باربري نهايي ميگردد.

در بخش عمران/ژئوتكنيك بخش بهسازي خاك، در ساليان اخير ظرفيت بيرون كشيدگي به عنوان يكي از معيارهاي گسيختگي خاك مسلح مطرح شده و طي تحقيقات انجام گرفته، دستگاهي براي محاسبه ي اين ظرفيت در ابعاد و اندازه هاي آزمايشگاه هاي ژئوتكنيك ارائه نشده است. هدف از اين اختراع، ساخت دستگاهي جهت انجام آزمايشات اندازه گيري مقاومت خاك مسلح شده با مسلح كننده هاي صفحه اي از قبيل ژئوگريد، در برابر بيرون كشيدگي ميباشد . اين دستگاه داراي قابليت بارگذاري قائم و افقي در محدوده ي آزمايشگاهي ، و نمايش نيروي متناظر با تغيير مكان در زمانهاي مختلف در نمونه ي خاك مسلح شده است كه به اپراتور امكان ترسيم منحني نيرو-تغييرمكان را ميدهد. بارگذاري قائم به صورت دستي با وزنه هاي سربار اعمال شده و نيروي محركه ي افقي بيرون كشيدگي توسط موتور الكتريكي تامين ميشود. اين دستگاه از جنس فلز، با مخزن خاكي در ابعاد 25*50*20(a*b*h) با مشخصات و تصاوير موجود در ادعانامه، در ابعاد آزمايشگاهي در دانشگاه فردوسي مشهد طراحي و ساخته شده و قابل ارائه ميباشد.