یکی از قدیمی ترین آزمایش های تعیین مقاومت برشی خاکهای تحکیم شده چسبنده ، آزمایش برش مستقیم است در این آزمایش تنشهای وارد بر سطحی که در آن گسیختگی رخ می دهد در سراسر آزمایش مستقیما کنترل می شود دستگاه برش مستقیم اساسا مرکب از یک قوطی که در جهت افقی به دو قسمت تقسیم شده است قسمت پایین به طور ثابت به پایه دستگاه اتصال یافته وبدون حرکت است در حالیکه قسمت بالایی آزاد است ومی تواند در هر دو جهت افقی و قائم حرکت کند که مقدار حرکت را می توان بوسیله گیج اندازه گیری نمود مقاومت برشی توده خاک ,مقاومت داخلی واحد سطح آن خاک است که می تواند برای مقابله با گسیختگی یا لغزش در امتداد هر صفحه داخلی ,بروز دهد. برای تحلیل مسائل پایداری خاک نظیر ظرفیت فشاری ,پایداری شیروانیها و فشار جانبی بر روی سازه های حائل خاک ,لازم است طبیعت مقاومت برشی بخوبی شناخته شود. آزمایش برش مستقیم یک نمونه از آزمایشهای تعیین مقاومت برشی خاک می باشد این آزمایش روی نمونه تحکیم شده زهکشی شده انجام می شود و هدف از آن تعیین c و T در خاک ها می باشد.
در خاک های ماسه ای متراکم نمودار صعود می کندبعد به یک نقطه (pic) می رسد که بعد از این نقطه خاک نرم می شود ونزول می کند هر چه ماسه متراکم تر باشد شیب نمودار بیشتر می شودچون سختی آن بیشترمی شودپس خاک ماسه ای متراکم تمایل به اتساع (dilation) دارد. اتساع یعنی افزایش حجم ناشی ازتنش برشی. خاک متراکم وقتی تحت برش قرار می گیرد ابتدا یک مقدار متراکم می شود اما بعد دانه ها شروع به راندن یکدیگر می کنند (مثل شخصی که میخواهد ازجمعیتی عبور کندپس بایدبه اطراف فشار بیاورد)پس تمایل به افزایش حجم پیدا می کند واصطعکاک کمتر می شود وباافت مقاومت برشی مواجه هستیم وخاصیت نرم شوندگی از خود نشان می دهد. پس خاک ماسه ای متراکم تمایل به اتساع دارد. درخاک های ماسه ای شل وقتی تحت برش قرار می گیردمتراکم می شود وکاهش حجم می دهد(compation)
وسائل آزمایش :
۱- جعبه برش به همراه سنگ متخلخل و صفحه سربار ۲- دستگاه برش مستقیم که شامل دستگاهای بارگذاری برشی به وسیله موتور , بارگذاری قائم به وسیله وزنه و شامل گیج های عمودی , افقی و نیروسنج است ۳- نمونه ماسه با داشتن وزن مخصوص ۴- ترازو ۵- کرنومتر ۶- کولیس ۷- تراز ۸- الک No. 4
شرح آزمایش :
آزمایش جعبه برش به دو طریق می تواند انجام شود :
۱-با کنترل تنش : با مساوی بودن نیروی برشی ،تغییر شکل را در مراحل مختلف اندازه می گیرند
۲-با کنترل تغییر شکل :تغییر شکلها را اعمال می کنند ونیروی برشی نظیر هرکدام را بدست می آورند.
برای نمونه گیری ابتدا خاک را داخل جعبه برش می کوبیم اگر بخواهیم نمونه گیری رابه صورت طبیعی تهیه کنیم یا باید خاک را از محل گرفته و به اندازه جعبه برش در آورده داخل آن می گذاریم. یا خاک را در جعبه برش به تراکم طبیعی برسانیم. پیچهای جعبه برش را بسته و سنگ متخلخل را داخل آن قرار داده و ابعاد آنرا توسط کولیس اندازه می گیرند تا حجم جعبه برش را دست اید از ارتفاع حدود ۲ میلی متراکم می کنند و حجم جعبه را به دست می آورده و با داشتن وزن مخصوص ماسه، وزن ماسه مورد نیاز برای پرکردن جعبه برش را محاسبه می کنند.
در خاک های ماسه ای متراکم نمودار صعود می کندبعد به یک نقطه (pic) می رسد که بعد از این نقطه خاک نرم می شود ونزول می کند هر چه ماسه متراکم تر باشد شیب نمودار بیشتر می شودچون سختی آن بیشترمی شودپس خاک ماسه ای متراکم تمایل به اتساع (dilation) دارد. اتساع یعنی افزایش حجم ناشی ازتنش برشی. خاک متراکم وقتی تحت برش قرار می گیرد ابتدا یک مقدار متراکم می شود اما بعد دانه ها شروع به راندن یکدیگر می کنند (مثل شخصی که میخواهد ازجمعیتی عبور کندپس بایدبه اطراف فشار بیاورد)پس تمایل به افزایش حجم پیدا می کند واصطعکاک کمتر می شود وباافت مقاومت برشی مواجه هستیم وخاصیت نرم شوندگی از خود نشان می دهد. پس خاک ماسه ای متراکم تمایل به اتساع دارد. درخاک های ماسه ای شل وقتی تحت برش قرار می گیردمتراکم می شود وکاهش حجم می دهد(compation)
وسائل آزمایش :
۱- جعبه برش به همراه سنگ متخلخل و صفحه سربار ۲- دستگاه برش مستقیم که شامل دستگاهای بارگذاری برشی به وسیله موتور , بارگذاری قائم به وسیله وزنه و شامل گیج های عمودی , افقی و نیروسنج است ۳- نمونه ماسه با داشتن وزن مخصوص ۴- ترازو ۵- کرنومتر ۶- کولیس ۷- تراز ۸- الک No. 4
شرح آزمایش :
آزمایش جعبه برش به دو طریق می تواند انجام شود :
۱-با کنترل تنش : با مساوی بودن نیروی برشی ،تغییر شکل را در مراحل مختلف اندازه می گیرند
۲-با کنترل تغییر شکل :تغییر شکلها را اعمال می کنند ونیروی برشی نظیر هرکدام را بدست می آورند.
برای نمونه گیری ابتدا خاک را داخل جعبه برش می کوبیم اگر بخواهیم نمونه گیری رابه صورت طبیعی تهیه کنیم یا باید خاک را از محل گرفته و به اندازه جعبه برش در آورده داخل آن می گذاریم. یا خاک را در جعبه برش به تراکم طبیعی برسانیم. پیچهای جعبه برش را بسته و سنگ متخلخل را داخل آن قرار داده و ابعاد آنرا توسط کولیس اندازه می گیرند تا حجم جعبه برش را دست اید از ارتفاع حدود ۲ میلی متراکم می کنند و حجم جعبه را به دست می آورده و با داشتن وزن مخصوص ماسه، وزن ماسه مورد نیاز برای پرکردن جعبه برش را محاسبه می کنند.
