نرمشدگی چرخهای، کاهش پیشرونده سختی و مقاومت خاک تحت بارگذاری چرخهای مکرر نظیر لرزش زلزله است. این پدیده مرتبط با روانگرایی اما متمایز از آن است و بهویژه برای سیلتها، رسها و ماسههای متراکم که ممکن است بهطور کامل روانگرا نشوند اما همچنان تحت بارگذاری چرخهای افت کنند، مرتبط است.
نرمشدگی چرخهای، افت پیشرونده سختی و مقاومت خاک است که تحت بارگذاری چرخهای مکرر نظیر لرزش زلزله رخ میدهد. برخلاف روانگرایی که با از دست رفتن تقریباً کامل تنش مؤثر و مقاومت برشی در خاکهای اشباع غیرچسبنده مشخص میشود، نرمشدگی چرخهای شامل کاهش تدریجیتر مقاومت و سختی است. این پدیده در خاکهایی رخ میدهد که بهطور کامل روانگرا نمیشوند — سیلتها، رسها، ماسههای متراکم و خاکهای سیمانیشده — اما همچنان تحت بارگذاری چرخهای به دلیل انباشت کرنشهای پلاستیک، تولید فشار آب منفذی و بازآرایش ذرات خاک، افت قابلتوجه مقاومت و سختی را تجربه میکنند. این پدیده گاهی تحرک چرخهای (برای حالتی که خاک بهقدر کافی متراکم است تا اتساع یابد) یا افت چرخهای (برای حالت کلی) نامیده میشود.
نرمشدگی چرخهای به چند دلیل مهم است. نخست، میتواند گسترش جانبی، نشست زمین و شکست پی را حتی زمانی که روانگرایی کامل رخ نمیدهد برانگیزد — دامنه خاکها و شرایطی که خطر لرزهای ایجاد میکنند را گسترش میدهد. دوم، بر پاسخ دینامیکی سامانههای خاک-سازه اثر میگذارد: با نرمشدن خاک، دوره تناوب مؤثر سامانه خاک-سازه بلندتر میشود که میتواند آن را بهسمت یا دور از تشدید با حرکت زمین جابهجا کند. سوم، بر عملکرد سازههای خاکی (خاکریزها، سدها، سیلبندها) اثر میگذارد که ممکن است تحت بارگذاری چرخهای تغییرشکلهای بزرگی را بدون یک محرک روانگرایی واضح متحمل شوند. تاریخچههای موردی نظیر زلزلههای لوما پریتا ۱۹۸۹، کوبه ۱۹۹۵ و کرایستچرچ ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۱ نرمشدگی چرخهای را در طیفی از انواع خاک، شامل سیلتها و رسهایی که بهطور تاریخی غیرروانگراشدنی در نظر گرفته میشدند، مستند کردهاند. این پدیده بهویژه در ایران که خاکهای سیلتی و رسی در بسیاری از مناطق شهری رایجاند و خطر لرزهای قابلتوجه است، مرتبط است.
نرمشدگی چرخهای از طریق ترکیبی از آزمایشهای آزمایشگاهی و همبستگیهای صحرایی ارزیابی میشود. آزمایشهای آزمایشگاهی — سهمحوری چرخهای، برش ساده چرخهای و ستون تشدید — برای مشخصهیابی رفتار مقاومت و تغییرشکل چرخهای خاکها تحت شرایط کنترلشده به کار میروند. نتایج معمولاً بهصورت نسبت مقاومت چرخهای (CRR) یا منحنی نرمشدگی چرخهای بیان میشوند که تعداد چرخهها تا شکست (یا تا سطح کرنش مشخص) را با نسبت تنش چرخهای اعمالی (CSR) مرتبط میکند. همبستگیهای صحرایی — مبتنی بر اندازهگیریهای SPT، CPT یا سرعت موج برشی — برای برآورد پتانسیل نرمشدگی چرخهای برای اهداف طراحی، مطابق چارچوبهای مشابه آنهایی که برای روانگرایی استفاده میشوند، به کار میروند. در سالهای اخیر، شناخت این که نرمشدگی چرخهای میتواند در دامنه وسیعتری از خاکها از آنچه پیشتر تصور میشد رخ دهد، بهروزرسانی رویهها در آییننامهها و استانداردها و افزایش پژوهش در مدلسازی رفتاری خاکهای نرمشده منجر شده است. اقدامات کاهشی مشابه آنهایی هستند که برای روانگرایی به کار میروند: بهسازی خاک (تراکم، زهکشی، اختلاط)، اقدامات سازهای (پیهای عمیق، جداسازی لرزهای) و اقدامات هندسی (اصلاح شیب، پشتبند).