فشار جانبی خاک

فشار زمین خاک عبارت است از فشاری که خاک در جهت افقی اعمال می کند. فشار جانبی خاک از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا بر رفتار تحکیمی و مقاومت خاک تأثیر می گذارد و به دلیل آنکه در طراحی سازه های مهندسی ژئوتکنیکی مانند دیوارهای حائل، تونل ها، شالوده های عمیق و گودبرداری های مهاربندی شده مورد توجه قرار می گیرد.
ضریب فشار جانبی خاک K، به عنوان نسبت تنش مؤثر افقی، σ'h، به تنش مؤثر عمودی، σ'v تعریف شده است. مطابق با مباحث مکانیک خاک، تنش مؤثر فشار بین دانه ای است که با کم کردن فشار آب حفره ای از تنش کل وارد شده بر المان خاک محاسبه می شود. ضریب K برای یک نمونه خاک تابعی از خصوصیات خاک و تاریخچه تنش آن است. حداقل مقدار پایدار K، ضریب فشار فعال زمین Ka نامیده می شود. به عنوان مثال، هنگامی شرایط ایجاد یک فشار فعال خاک به وجود می آید که یک دیوار نگهدارنده از خاک دور شود. حداکثر مقدار پایدار K ضریب فشار مقاوم خاک، Kp نامیده می شود. برای یک سطح رسوبی در سطح زمین با فشار جانبی صفر در خاک، ضریب «سکون» فشار جانبی خاک، K0 بدست می آید.
تئوری های بسیاری برای پیش بینی فشار جانبی خاک وجود دارد. برخی از آنها مبتنی بر تجربه و برخی نیز از نوع تحلیلی است.
در این مقاله متغیرهای زیر در معادلات به شرح زیر است:
فشار سکون خاک، با K0 نشان داده شده است، فشار جانبی درجا است. این می تواند به طور مستقیم با تست انبساط سنج ( DMT ) یا تست فشار سنج در گمانه ها ( PMT ) اندازه گیری شود. از آنجا که انجام این آزمایش ها بسیار گران است، روابط تجربی به منظور پیش بینی فشار سکون با کمک زاویه اصطکاک داخلی خاک به وجود آمده اند. برخی از این روابط در زیر آورده شده است.
• جکی ( 1948 ) [ ۱] برای خاکهای عادی تحکیم شده:
اگرچه جکی با استفاده از یک مدل نظری نتیجه فوق را به دست آورد، فرضیات مرتبط با مشکلات فیزیکی ارتباطی ندارند. در این راستا، پیش بینی های خوب ارائه شده توسط راه حل وی غالباً به عنوان یک تصادف تلقی می شود.
• طبق رابطهٔ Llano - Serna و همکاران، [ ۲] با تغییر جزئی در رابطه جکی اثبات شده است که برای تعیین K0 ( NC ) برای خاکهای ریزدانه در حالتهای بحرانی رابطه زیر کارآمدتر است:
با این حال، روابط بالا در برخورد با خاک دارای زاویه اصطکاکی بالا و نسبت پواسون بالا چندان قابل اعتماد نیستند. [ ۲]