بررسی ومطالعه خواص مهندسی و ژئوتکنیکی

خاکهای لسی

گردآوری وتنظیم:

حامد زارعی

پروژه درس مکانیک خاک پیشرفته

29آذر

فهرست مطالب

صفحه شرح

2 مقدمه ١

3 تعریف لس 2

4 معیار های زمین شناسی مهندسی لس ها 3

4 مکانیزم حمل نقل 4

6 بافت لس ها ٥

6 توزیع اندازه ذرات لس 6

6 کانی شناسی رسوبات لسی ٧

٧ نفوذ پذیری ٨

٧ جرم مخصوص ٩

٧ چگالی خشک ١0

٨ خواص خمیری ١١

٩ eنسبت پوکی ١2

١0 مقاومت برشی ١3

١0 مقاومت تک محوری ١4

١١ رفتار در آزمایش سه محوری ١٥

١2 یمتحک ١6

١4 منابع ١٧

2

مقدمه

دار وزاويه يكنواخت ذرات از متشكل عموما كه اند بادرفتي هاي نهشته ها، لس

(Bell 7002).باشندمي

ماسه گاهي و رس كمي همراه درصد(و 00 تا 00 )بينتسيل حد در اغلب لس ذرات اندازه

درصحرا يكنواخت، جورشدگي و بندي اليه فقدان با رسوبات اين(( Bell7002باشد مي

Bell 7002).ميشوند) شناخته

عمدتا ها لس تركيب .شوند مي بندي دسته اي ماسه رسيو سيلتي، گروه سه به ها لس

.باشد رسيمي مواد و دار منيزيم و آهن كانيهاي ميكا، دولوميت، فلدسپار،كلسيت، كوارتز،

.شوندمي ديده اي ياقهوه زرد رنگ به دار، آهن هاي كاني شيميايي هوازدگي علت به ها لس

00 )تا باال تخلخل آوردن بوجود رسوبگذاري،سبب نحوه و لس ذرات بودن دار زاويه

نسبتا زنبوري النه ساختار و شده چسبيده بهم ريزتر مواد ذراتتوسط اين .شود درصد(مي

ميشوند بيشتر وحتي قائم هاي شيب داراي خشك شرايط در و كنند مي ايجاد را محكمي

.(Jefferson et al. 7002)

عوامل .باشد مي آب برابرجريان در ها آن پذيري فرسايش ها، لس در بارز هاي پديده از يكي

پوشش درصد يكه بطور مؤثرند فرسايش شدت بر ، گياهي پوشش و توپوگرافي شناسي، زمين

(0830خواهي )دولت دارد داري معني رابطه رسوب، توليد ميزان با شيبزمين و گياهي

برداري بهره دليل همين (به0823اعتراف ) دارد عكس نسبت نفوذپذيري با فرسايش ميزان

.شد خواهد فرسايش كاهش و نفوذپذيري افزايش مرتعموجب صورت به لسي هاي زمين از

3

لس تعريف

در بار، اولين براي لئونارد .است شده گرفته شل معني بهLös آلماني لغت لس،از ي كلمه

از 0372 سال در هارالس، ي منطقه سيلتي و شكننده رسوبات برايتوصيف كلمه اين ،

اليل (سپس0090هايمر )كرچن كرد استفاده هايدلبرگ نزديكي در راين، ي رودخانه طول

اينرسوبات به را جهاني توجه نقاط، ديگر و آلمان از رسوبات اين گزارش با ، 0388 سال در

از جلب اين گوناگون هاي جنبه مورد در فراواني هاي پژوهش كنون، تا تاريخ آن كرد.

پوشش را زمين سطح از درصد 00 حدود لسي رسوبات .است شده انجام دردنيا رسوبات

به موسوم شمالي، ي نيمكره ي درجه 90 تا 80 جغرافيايي هاي عرض در بيشتر و داده

. دارند قرار لس كمربند

نداردپيچي وجود لس از همگان قبول مورد و كامل تعريفي هنوز متمادي، ساليان گذشت با

را تيپيك لس ، ويژگي 00 ذكر با و نبوده بادرفتي رسوبات تجمع تنها لس، كه است معتقد

بندي،اليه بدون درشت، سيلت چيرگي با شل رسوبات لس،" :كند تعريفمي گونه اين

به پريده زرد رنگ با آبي، فرسايش به باال،حساس هاي شيب در دارپاي ير،ذپذنفو متخلخل،

درصد 70 ،تا0 هدهند تشكيل اصلي جزء عنوانبه كوارتز ليمونيت، ريز ذرات وجود دليل

(5991 )پاي،لس شبه و لس مشتقات 7) لس، شبه و لس 0) دنيا، در لس هشب و لس رسوبات پراكنش

4

بوده گيرانه سخت ، شده ارائه پيچي توسط كه تعريفي ".است كربنات درصد 70 تا 0 و رس

صورت ويتافينزيبه و اسمالي .گيرند نمي قرار تعريف اين در لسي ازرسوبات بسياري و

شده نهشته هاياليه از كه هستند آواري رسوباتي" :كردند تعريف گونه اين را لس تر، ساده

ي عقيده به ".اند شدهتشكيل ميكرون 00 تا 70 قطر با كوارتز از بيشتر كه باد ي وسيله به

نيازي نظر از متفاوت هاي يويژگ با لس و نيست لس براي هاي نسخ تعاريف به پاي

نقاط در مورفولوژي و ژئوشيميايي تركيب شناسي، كاني رنگ، ذرات، يهانداز ضخامت،

عبارت پژوهشگران، بيشتر پذيرش مورد و ساده صورت لسبه . شود مي دهدي دنيا مختلف

تشكيل سيلت اندازه رفتيدر باد رسوبات تجمع از كه اي قاره آواري رسوبات" از است

."اند شده

ها لس مهندسي شناسي زمين معيارهاي

فيزيكي، خواص و نقل،تشكيل و حمل فرآيندهاي و شناسي زمين ويژگيهاي از دسته آن

عنوان به كنند، مي كنترل را ها آن هايژئوتكنيكي مشخصه كه ها لس شيميايي و مكانيكي

مكانيزم : از عبارتند معيارها اين .است گرفته قرار نظر مد شناسيمهندسي زمين معيارهاي

تراكم پوكي، نسبت خواصخميري، خشك، دانسيته بافت، مورفولوژي، نقل، و حمل وفاصله

.لسها وساختار شيميايي و شناسي كاني تركيب پذيري،

نقل و حمل مكانيزم

باد انرژي كه زماني طيمسافت، از پس لس ذراتBell 7002) است) باد لس، انتقال عامل

و معلق غبار، و گرد صورت به ذرات .شوند مي نشين برسد،ته ذرات وزن نيروي اندازه حد به

رسوبگذاري،زمان در . يند نما مي حركت رسوبگذاري هاي محل سمت به ازمنشاء، غلتيدن

به و افقي جابجايي بدون بهآهستگي ذرات اين و هاست آن وزن ها، بردانه حاكم نيروي تنها

. ميشوند انباشته هم روي آرامي

5

بستر .گردند هامي دانه پيوند عامل تر، درشت ذرات بين غبار و گرد ذرات مدتي از پس

هم رسوبگذاري سطح لذا نيست آبي،افقي محيط رسوبي حوضچه يك همانند اريرسوبگذ

.است اوليه توپوگرافي با شيب

گرگان( شهر غربي گذاري)حاشيه رسوب محيط توپوگرافي با شيب هم لسها گذاري رسوب مكانيزم

6

ها لس افتب

(Lutenegger et al. 0033)است خاك بافت بخش كننده تداعي بندي، دانه منحني

سه از بيش .ميباشند سيلت اندازه در ذرات درصد 00تا 00 شامل عموما لسي، هاي نهشته

مابقي رسيو نها آ پنجم يك و دارند قرار سيلت محدوده در دنيا شده لسهايبررسي چهارم

(Lutenegger et al. 0033)هستند اي ماسه

لس ذرات ي اندازه توزيع

در بررسي مورد ويژگي اولين و بوده لسي رسوبات ويژگي ترين مهم ذرات، ي اندازه توزيع

و بوده غالب سيلت لسي، رسوبات در كه است اين بر عمومي باور استاگرچه لس مطالعات

توزيع نظر از لسي رسوبات دنيا در ولي است، ميكرون 80 حدود ذرات ياندازه توزيع نماي

درصد 00 از بيش معموال ، لسي، دارندرسوبات اي مالحظه قابل هاي تفاوت ذرات، ي اندازه

لسي در شن ميزان .است متفاوت آنها رس و شن درصد ولي دارند، سيلت رسوبات

ميكرون00 – 90ذرات ي اندازه ي ميانه و رسيده درصد 20 تا (aNebrask)نبراسكا

شرقي ي حاشيه و شرقي جنوب لسي ذراترسوبات ي ه انداز توزيع نماي و ميانه . است

.است ميكرون70 - 00 و09 – 3ترتيب به تاجيكستان، و چين لسي فالت

لسي رسوبات شناسي كاني

بخش در .كرد بيان گونه اين را ها لس مختلف اجزاي شناسي كاني ،تركيب( 0000 ) پيچي

بخش و بوده غالب كوارتز شن، انواع00 - 80كوارتز) هاي كاني سيلت، در درصد(،

هاي كاني درصد(و2-00كلريت) و ميكادرصد(7-70)ها درصد(،كربنات70-0 فلدسپارها)

ميكرون(ايليتمهم0.7-7متوسط) و درشت رس بخش در .دارند درصد(وجود0-9سنگين)

حال، اين با .هستند غالب تها ميكرون(اسمكتي0.7ريز)كمتراز رس بخش در و كاني ترين

7

متفاوت منطقه يك مختلف هاي قسمت در حتي و دنيا مختلف درنقاط ها لس شناسي كاني

كوارتز، درصد3 / 82 از لس تركيب چين، فالتلسي خشك نيمه ي حاشيه است.در

2 / 00 ها درصدفيلوسيليكات0 / 70پتاسيم فلدسپار درصد0پالژيوكالز درصد8 / 00

هاي است.لس شده تشكيل آمفيبول درصد0 / 0 و دولوميت درصد8 / 8 كلسيت درصد

فلدسپار و شيشه زيادي مقدار داراي و گرفته منشأ آتشفشاني خاكسترهاي از آرژانتين

درصد 80 تا آمريكا در پي سي سييم و آلمان در راين ي رودخانه هاياطراف لس .هستند

تشكيل را اسپانيا شمال لسي رسوبات غالب بخش وانيدريت، دارند.گچ كربناتي هاي كاني

.گيرند مي منشأ سوم دوران گچي هاي سازند از كه دهند مي

يرينفوذپذ

نيا ليدل و است يافق جهت در آن يرينفوذپذ از شتريب اريبس قائم جهت در لس يرينفوذپذ

آثار بعنوان حفرات نيا كه باشديم لس ساختار در ليطو يعمود حفرات وجود شيافزاامر

از بهتر يزهكش نظر از لس يها نهشته .اند شده گرفته نظر در شده ليفس اهانيگ شهير

بر).است ريمتغ هيثان بر متر0−00-3−00 آنها يرينفوذپذ(باشنديم يواقع لتيس يها نهشته

نسبت آنها يرينفوذپذ يژگيو زين امر نيا ليدل و ستندين خبنداني مستعد لسها ت،يسل خالف

ريغ اگر آن تراكم و دهد نشان خود از عيسر طيشرا توانديملتيس همانند اما است، لتيس به

.است مشكل اريبس نباشد ممكن

مخصوص جرم

يبرا مثال، يبرا باشد،يم محدود( Gs)مخصوص جرم ريمقاد ۀمحدود لس يخاكها در

است ريمتغ7.2تا7.90از مخصوص جرم نيچ يلسها

خشک يچگال

لس يچگال نيچ در مثال، يبرا) است ريمتغ نييپا تا نييپا اريبس از خشك يچگال محدود

در نييپا يچگال.(است ريمتغ 042gr/cm-0429ا،ازيكولمب شيتيبر در كمالپس لس در واز

8

توده يچگال كه اند كرده مشاهدههالبرگ و لوتنگر.است افتهي انعكاس يپوك و تخلخلنسبت

افتيكلونجردر .است ريمتغgr/cm0.82-0.00 نيب (نيپئور لس همانند) داريناپا لس يا

محدوده در و بوده تر نييپا يكم نيسيب يسوريم در نخورده دست لس يچگال كه

gr/cm0.7-0.89يچگال گشت،يم متراكم اي شده مرطوب مصالح نيا هرگاه.قرارداشت

.ديرسيم زينgr/cm0.9 تا يوگاه افتهي شيافزا

يريخم خواص

نيا در يريخم تيخاص ، است ريمتغ متوسط تا كم از يريخم تيخاص يلس يخاكها در

حدود كه اندكرده نشان هلندخاطر و بسيگ .ابدييم شيافزا رس درصد شيباافزا خاكها

ريمتغ درصد 20 تا يرس يها لس يبرا يياستثنا ريمقاد و درصد80-70درحدود يروان

.باشديم درصد77-0نيب شده گزارش ييرايشاخصخم ريمقاد .است

برا و ريشا يدرب توسط شده اتربرگ،گزارش حدود ريمقاد نينبديچ در لس كي يملورز

در ريمقاد همه. 02-00:يريخم شاخص و 80-87:يروان حد77-07:يريخم حد:بود صورت

با يآل ريغ يخاكها آنها دهديم نشان كه رنديگ يم قرار يريخم نمودار يرو درA خط يباال

به نسبت ديبا خاك كه دهديم نشان نييپا ييرايخم .هستند متوسط تا نييپا ييرايخم

نيسيب يسوريم يها لس يريخم (خواص0باشدشكل) حساس اريبس درصدرطوبت راتييتغ

.دهديم نشان شده گزارشتوسطكلونجر كه را

9

(e)پوكي نسبت

n <22 > 20بين تخلخلe < 0.30 > 0.30بين پوكي نسبت چين، هاي لس از برخي

دو مقادير كه دارندe < 0.00 > 0.32 پوكيبين نسبت نيز ليبي هاي لس .دارند درصد

(Lutenegger et al. 0033)باشد مي هم به نزديك ناحيه

يبرش مقاومت

يعيرطوبتطب درصد در ها لس يبرش كلونجرمقاومت توسط شده انجام قاتيتحق براساس

يم باشد، كم آنها يحجم وزن كهيصورت در يحت توانند يم كهيطور به ، باشد يم توجه قابل

رطوبت در .بمانند داريپا گاه هيتك بدون متر 72 تا 00 ارتفاع به قائم وارهيد بصورت توانند

يبرش مقاومت ضرائب ي،دارا يشدگ مانيس و خاك ذرات يشدگ قفل علت به لسها نييپا

( φ،C )هستنديباالئ.

اثر در كه برسد هم مربع متريسانت بر لوگرميك كي به است ممكن خاك يظاهر يچسبندگ

شدن شكل .ابدي يم كاهش مربع متريسانت بر لوگرميك0.20به آن مقدار مرطوب

يبرش مقاومت يپارامترها بر را مختلف يها تهيدانس با خاك يمرطوبشدگ ري(تاث7شماره)

.دهديم نشان خاك

نيسيب يسوريم يها لس يريخم خواص(5)شكل

01

يمحور تک مقاومت

يهوازدگ خاكدچار كه يحالت در لسها يمحور تك يفشار چمقاومتيلوويم نظر طبق بر

برمتر وتنين لويك صد چند به باشند، داشته قرار ينيرزميز يآبها سطح يباال در و نشده

خاك هياول خشك تهيدانس راتييتغ باqu يمحور تك يفشار مقاومت مقدار .رسديم مربع

.دارد معكوس رابطه خاك يعيطب رطوبت مقدار با و ميمستقۀرابط

شوديم شروع نييپا قائم تنش در يجانب شكل رييتغ باال، خشك تهيدانس با يهائنمونه يبرا

يفشار مقاومت به كينزد يتنش در يجانب شكل رييتغ ن،ييپا تهيدانس با يهانمونهيبرا يول

درصد وqu يمحور تك يفشار مقاومت نيب (ارتباط8دهدشكل)يم رخqu يمحور تك

خاك رطوبت مقدار شيافزا با دهديم نشان را نخورده دست لس يخاكها%w هياول رطوبت

.ابدييم خاككاهش يفشار مقاومت

C و φيرو بر رطوبت شيافزا ري(تاث2كل )ش

00

يمحور سه شيآزما در رفتار

درصدرطوبت ه،ياول تخلخل به وابسته لس بل،مقاومت توسط شده انجام مطالعات اساس بر

در رييتغ و تراكم تحت يادانه مصالح درصد شيافزا وندها،يپ شكستن درجه ه،ياول

و اديز تخلخل با همزمان بزرگ حفرات داشتن با يخاك كهيهنگام .باشد يم درصدرطوبت

در و شكننديم شدن يمانيس به مربوط يوندهايپ ابتدا در .شوديم يبارگذار رطوبتباال درصد

دانه شتر،يب يبارگذار با .شوديم يشوندگ نرم دچار خاك و آمده نييپا خاكيچسبندگ جهينت

رفتار بروز موجب و افتهي شيافزا اصطكاك نيبنابرا و شونديم همفشرده در شتريب و شتريب ها

ريمتغ درجه 28 تا 80 نيب لس يداخل اصطكاك هيزاو .گردديخاكم توسط يشوندگ سخت

به كي يروان شاخص در و ابدييم كاهش آن يبرش مقاومت لس،يروان شاخص شيافزا با .است

.است (آمده2شكل) در يمحور شسهيآزما جينتا .رسديم صفر حدود

نخورده دست يها لس يبرا%Wدرصدرطوبت وquيمحور تک يفشار مقاومت نيب باطت(ار3شكل )

02

ميتحك

آنها .نمود استفاده خاك يرمبندگ درجه يابيارز يبرا توانيم مضاعف ميتحك شيآزما از

و شدن اشباع مقابل در خاك رفتار يابيارز يبرا را مضاعف ميتحك شيآزمانيهمچن

كساني نمونه دو يرو بر ميتحك شيآزما دو) دادند توسعه تنش مختلفيترازها در يبارگذار

مورد دو هر در و اشباع حالت در يگريد و يعيطب رطوبت بادرصد يكي گردد،يم انجام

شامل كه كردند اصالح ينحو به را شيآزما متعاقبا آنها.(رديگيم صورت مشابه يبارگذار

بار مقدار كي تا ميتحك دستگاه در يعيطب درصدرطوبت در نخورده دست نمونه كي يبارگذار

كرنش و دهديم رخ يرمبندگ جهينت در شودويم غرقاب نمونه لحظه نيدرا باشد،يم دلخواه

ميتحك.شوديم داده قرار شتريب يبارگذارتحت نمونه سپس شود،يم ثبت يرمبندگ از يناش

نيا كه نمود انيب(Ccolي)رمبندگبيضر صورت به توانيم را كردن غرقاب از پس كل

: شده ارائه ريز صورت فدابه توسط رابطه

𝐶𝑐𝑜𝑙 =∆h

h 𝐶 =

∆𝑒

0+𝑒

كردن غرقاب از قبل نمونه ارتفاعh كردن غرقاب از پس نمونه رارتفاعييتغΔh آن در كه

Δeو كردن غرقاب هنگام در نمونه تخلخل رنسبتييتغ eاز شيپ نمونه تخلخل نسبت

شدن مرطوب از پس كه گرفت جهينت نيچن توانيم فوق موارد از.است كردن غرقاب

يمحور سه شيزماآ در لس (رفتار4شكل )

03

يخاكها يرو بر واقع يهاسازه ريز در توانديم يقابلتوجه ينشستها ، رمبنده يخاكها

مذكور يرسند،نشستهايم زين متر چند به ننشستهايا موارد يبرخ در شود، جاديا رمبنده

.گردنديم زينيپ يختگيگس موجب

04

منابع

اساس بر گلستان استان هاي لس ارزيابي

مهندسي شناسي زمين معيارهاي

براي كاربردها و ها ويژگي :لس

گذشته اقليم مطالعات

تزريقروشبهرمبندهخاكهاياصالح

دانشگاه پايه علوم دانشكده شناسي زمين گروه (5

مشهد فردوسي

تكميلي تحصيالت دانشكده شناسي، زمين گروه (2

زاهدان واحد اسالمي آزاد دانشگاه

مشهد فردوسي دانشگاه كشاورزي، دانشكده خاك، علوم استاديار :كريمي عليرضا

اصفهان صنعتي دانشگاه كشاورزي، دانشكده خاك، علوم استاد : خادمي حسين

اصفهان صنعتي دانشگاه كشاورزي، دانشكده خاك، علوم استاد : جالليان احمد

رفيععليزادهمحمدبابك