محاسبه تنش موثر خاک آنلاین

آموزش محاسبه تنش موثر خاک

محاسبه تنش موثر خاک از مهمترین سرفصل‌های درس مکانیک خاک است که مبنای محاسبات بعدی علم مکانیک خاک است. برنامه آنلاین محاسبه تنش موثر خاک این محاسبات را به سادگی بر مبنای مشخصات لایه‌های خاکی که برای آن تعریف می‌کنید انجام می‌دهد. نحوه کار با این ابزار به شکل زیر است.

• ابتدا با افزودن ردیف جدید در جدول به تعریف وزن مخصوص خاک در حالت اشباع و خشک و ارتفاع لایه خاک بپردازید.
• در گام بعدی در فیلد تراز مورد نظر ارتفاعی که تنش موثر در آن تراز باید محاسبه شود را مشخص کنید.
• در فیلد خط اشباع و خط موئینگی تراز ارتفاعی آب در عمق خاک و همچنین تراز ارتفاعی موئینگی که طبیعتاً باید بالای تراز ارتفاعی آب باشد را مشخص کنید.
• در این نسخه از برنامه درصد اشباع در ناحیه موئینگی 100% در نظر گرفته شده است.
• دکمه محاسبه را بزنید تا نتایج تنش کل، تنش موثر و فشار آب را مشاهده کنید.
• نمودار گرافیکی با توجه داده‌های شما رسم می‌گردد.

در ادامه این مطلب به معرفی مفاهیم کلی تنش موثر در خاک و اصول محاسبه آن بیان می‌گردد.

مفهوم تنش موثر در خاک

حتماً می‌دانید تنش به معنای نیرویی است که بر واحد سطح وارد می‌شود. به دلیل خلل و فرج خاک که با آب یا هوا پر شده است، بخشی از تنش وارد بر خاک به دانه‌های خاک و بخشی دیگر به آب موجود در خاک اعمال می‌شود. بنابراین تنش کل برابر با تنش موثر و فشار آب منفذی است. اما منظور از تنش موثر در خاک معرف بخشی از تنش است که در تعیین رفتار مقاومتی و تغییر شکل‌های خاک موثر است.

حال برای مثال تنش کل را در تراز نقطه چین شکل زیر  محاسبه می‌کنیم.

در ارتفاع a خاک در حالت خشک قرار دارد پس باید از وزن مخصوص خشک خاک استفاده شود اما در منطقه b به دلیل قرار گیری خاک در زیر تراز آب از وزن مخصوص اشباع استفاده می‌شود. بنابراین برای محاسبه تنش موثر در تراز نقطه چین رابطه زیر بر قرار است. در نواحی خشک فشار آب حفره‌ای است.

σ’ = (γ’ × a) + (γ_sat × b)

ارتفاع فشار آب حفره‌ای از تراز آب تا خط نقطه چین است .

U = γ_w × b

بنابراین تنش کل برابر است با

σ’ = (γ’ × a) + (γ_sat × b) + (γ_w × b)

با کمی دقت از رابطه بالا نتیجه می‌شود که در صورت افزایش تراز آب در لایه خاک فشار آب حفره‌ای افزایش و تنش موثر کاهش پیدا می‌کند.

مویینگی در خاک ها

با توجه به قوانین فیزیک و نیروی کشش سطحی آب می‌تواند از لوله‌های با قطر کم بصورت مویینه بالا رود. در خاک نیز آب می‌تواند بصورت مویینه از خلل فرج خاک بالا رفته و کمی بالاتر از تراز آب زیر زمینی قرار گیرد. هرچه خلل فرج خاک ریز تر باشد، ارتفاع مویینگی بیشتر می‌شود. رابطه زیر ارتفاع مویینگی را بصورت تقریبی نشان می‌دهد.

H_c = C ÷ (e×D₁₀)

• e : نشانه خلاء خاک
• D₁₀ : اندازه موثر خاک
• C : ضریب ثابت با توجه به نوع خاک بین 10 تا 50 میلی‌متر مربع است.

آب مویینه در خاک‌ها تا ارتفاع مشخصی تمام خلل و فرج را پر کرده و درجه اشباع را به 100% می‌رساند، اما در بالای این ارتفاع آب مویینه تنها در خلل فرج ریز نفوذ خواهد کرد و درجه اشباع کامل نخواهد بود.

نرم افزار محاسبه تنش موثر خاک آنلاین

در قسمت‌های قبل مفهوم تنش موثر در خاک و اثر مویینگی توضیح داده شد. همانطور که مشاهده کردید در صورت افزایش لایه‌های خاک افزایش پیدا می‌توانید با استفاده از نرم افزار محاسبه تنش موثر خاک آنلاین و انتخاب مشخصات لایه‌های خاک این محاسبات را به سرعت انجام دهید. در صورتی که ایراد یا پیشنهادی نسبت به این ابزار آنلاین دارید لطفا در قسمت نظرات با ما در میان بگذارید.