دستگاه برش مستقیم خاک

1. تعریف

دستگاه برش مستقیم خاک برای اندازه‌گیری پارامترهای مقاومت برشی خاک (چسبندگی $c$ و زاویه اصطکاک داخلی $\varphi$) تحت شرایط برش با سطح شکست از پیش تعیین‌شده استفاده می‌شود. در این آزمون، نمونه خاک در جعبه برش دو‌قسمتی قرار می‌گیرد و بار عمودی و افقی کنترل‌شده به آن اعمال می‌گردد تا شکست در صفحه مشخص رخ دهد.

2. اهداف و کاربردها

• تعیین مقاومت برشی خاک‌های دانه‌ای و چسبنده
• طراحی دیوارهای حائل، شیب‌ها، پی‌ها و سازه‌های نگهدارنده خاک
• مقایسه پارامترهای مقاومت در حالت خشک، اشباع و تراکم‌یافته
• پژوهش در زمینه رفتار خاک تحت بارگذاری سریع یا آهسته سفارش دستگاه برش مستقیم خاک

3. اجزای اصلی دستگاه

1. جعبه برش (Shear Box)
   
   • از دو نیمه بالا و پایین تشکیل شده که نسبت به هم حرکت می‌کنند.
   • سطح تماس بین نیمه‌ها زمینه ایجاد شکست را فراهم می‌کند.
2. سیستم بارگذاری عمودی
   
   • برای اعمال فشار نرمال (Vertical Load) روی نمونه.
   • معمولاً به کمک وزنه یا جک هیدرولیک.
3. سیستم نیروی برشی افقی
   
   • به کمک موتور یا جک مکانیکی که نیمه پایین جعبه را حرکت می‌دهد.
4. سنسور نیروی برشی (Load Cell Horizontal)
   
   • اندازه‌گیری نیروی افقی اعمالی تا لحظه شکست. قیمت دستگاه برش مستقیم خاک
5. سنسور تغییر مکان افقی
   
   • ثبت جابجایی نیمه پایین جعبه.
6. سیستم زهکشی و ورود/خروج آب
   
   • برای انجام تست در شرایط اشباع یا غیر اشباع.

4. فرآیند انجام آزمون

1. آماده‌سازی نمونه
   
   • نمونه با ابعاد استاندارد (معمولاً مربع $60\times 60$ mm یا دایره).
   • اشباع یا تراکم بسته به هدف آزمون.
2. قراردادن نمونه در جعبه برش و تنظیم فشار نرمال.
3. اعمال نیروی برشی با نرخ ثابت جابجایی (معمولاً 0.5 تا 1 mm/min).
4. ثبت داده‌ها: نیروی برشی، جابجایی افقی، تغییرات حجم.
5. تکرار آزمون با فشارهای نرمال مختلف.
6. ترسیم منحنی $\tau$–$\sigma$ و تعیین $c$ و $\varphi$ از خط شکست.

5. استانداردهای مرتبط

• ASTM D3080/D3080M – روش آزمون مقاومت برشی خاک با دستگاه برش مستقیم.
• BS 1377 Part 7 – تست برش مستقیم. تولید کننده دستگاه برش مستقیم خاک
• استاندارد ملی ایران ISIRI معادل ASTM D3080.