با انواع آزمایش های صحرایی مکانیک خاک اشنا شوید
در این پست به معرفی انواع آزمایش های صحرایی از جمله آزمایش لوژان، آزمایش دایلاتومتری تخت، آزمایش برش پره و … می پردازیم بنابراین با ما همراه باشید.
مقدمه
آزمایش های صحرایی و ارزیابی ویژگی های خاک یا سنگ، هم اکنون بخش اصلی و مهم فرایند طراحی های ژئوتکنیکی را تشکیل می دهند.
پارامترهای اصلی نظیر مقاومت، تنش های افقی برجا، مدول های تغییر شکل پذیری و نفوذپذیری مد نظر طراحان می باشد.
آزمایش های برجا (In-situ Test) در جهت تکمیل آزمایش های آزمایشگاهی برای کسب پارامترهای اساسی مذکور اهمیت روزافزونی پیدا کرده اند.
دلیل افزایش مداوم تقاضا برای آزمایش های برجا، ناکافی بودن آزمایش های آزمایشگاهی جهت تشخیص دقیق ویژگی های خاک می باشد.
دست خوردگی غیر قابل اجتناب نمونه ها بر روی نتایج آزمایش های آزمایشگاهی اثر گذاشته و اعتبار پارامترهای اندازه گیری شده را زیر سوال می برد.
انواع آزمایش های صحرایی در مکانیک خاک
آزمایش های صحرایی به کار رفته در مهندسی ژئوتکنیک تنوع گسترده ای دارند که بنا به نوع پروژه، خواص و پارامترهای مورد نیاز در هر پروژه یک یا چند آزمایش خاص مورد توجه قرار می گیرد.
مهمترین ازمایش های صحرایی به قرار زیر می باشند :
آزمایش لوفران Lefrane Test
آزمایش لوفران روش صحرایی تعیین نفوذپذیری توده های خاکی است که به سه صورت آزمایش ایستایی ثابت، سطح آب افتان و سطح آب خیزان، بر اساس شرایط محیطی انجام می گیرد.
هر یک از این روش ها به دو روش نقطه ای (برای تعیین Kv) و قطعه ای (برای تعیین Kh) تقسیم می شوند.
در این آزمایش ها بر اساس میزان نفوذ یا تراوش آب در گمانه، با روش ها و روابط مربوطه میزان نفوذپذیری خاک در جهت افقی یا قائم اندازه گیری می شود.
شکل 1 : ازمایش لوفران با سطح ایستایی ثابت
آزمایش لوژان Lugeon Test
آزمایش لوژان مرسوم ترین روش تعیین نفوذپذیری در محیط های سنگی درزه دار است که توسط لوژان در سال 1933 ابداع شده است.
لوژان به صورت عددی صحیح بیان می شود.
یک لوژان آب خوری یک لیتر در دقیقه برای قطعه ای از گمانه به طول یک متر تحت فشار سیال 10 بار می باشد.
در این آزمایش پس از حفاری گمانه، شستسوی آب و نصب پکرهایی، قطعه مورد نظر به مدت 10 دقیقه از آب اشباع می شود.
سپس فشار مورد نظر برای آزمایش در 5 یا 7 گام به قطعه اعمال و هر 5 دقیقه میزان خورند آب (جذب آب) ثبت می شود.
اگر اختلاف بین دو قرائت از 10 درصد کمتر شود، آزمایش در ان قطعه (گام یا مرحله) تمام شده تلقی و اعمال فشار گام بعدی آغاز می شود.
در نهایت با داشتن نتایج فشار و خورند، ضمن مشخص شدن رفتار محیط در مقابل فشار آب، عدد لوژان که نمایانگر نفوذپذیری توده های سنگی درزه دار است به دست می آید.
شکل 2 : طرح شماتیک آزمایش لوژان از آزمایش های صحرایی
آزمایش نفوذ استاندارد Standard Penetration Test
SPT شامل یک نمونه گیر استوانه ای توخالی است که توسط ضربات وزنه ای از ارتفاعی ثابت، سقوط آزاد می کند و به درون زمین رانده می شود.
تعداد ضربات لازم برای نفوذ نمونه گیر در خاک نشان دهنده مقاومت خاک مورد آزمایش است.
برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با این آزمایش اینجا کلیک کنید.
آزمایش نفوذ مخروط Cone Penetration Test
نخستین دستگاه آزمایش مقاومت نفوذ مخروط به شکل امروزی در سال 1934 در هلند ساخته شد.
این آزمایش بر پایه نفوذ یک مخروط استاندارد 60 درجه با قطر 7/35 میلی متر و سطح جانبی 150 سانتی متر مربع، استوار است.
برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با این آزمایش اینجا کلیک کنید.
آزمایش دایلاتومتری تخت Flat Dilatometer Test
دایلاتومتری تخت یا اتساع سنجی توسط مارچتی در سال 1980 ابداع شده است.
دستگاه دایلاتومتری تخت از یک غشاء انعطاف پذیر، صفحه فولادی که غشاء در یک طرف آن قرار می گیرد، سیستم قرائت داده ها، سیستم تولید فشار و سوزن اندازه گیری تغییر مکان غشاء تشکیل شده است.
در این آزمایش نوک دستگاه با سرعت 20 میلی متر بر ثانیه به درون زمین رانده می شود و با ثبت چند نوع فشار از جمله فشار بر غشاء از طرف زمین، فشار برای صفر کردن تغییر مکان غشاء و فشار برای ایجاد تغییر مکان 1/1 میلی متر و فشار وارد بر غشاء پس از برداشت بار و با به کارگیری روابط مربوطه متغیرهای دایلاتومتری به دست می آیند.
شکل 3 : تجهیزات ازمایش دایلاتومتری تخت از انواع آزمایش های صحرایی ژئوتکنیک
آزمایش برش پره Vane Shear Test
این آزمایش برای تخمین مقاومت برشی زهکشی نشده رس های اشباع به کار می رود.
وسیله ای که در این آزمایش استفاده می شود از چهار ورق با ابعاد مساوی که به یک میله متصل می شوند تشکیل شده است.
در این روش، ابتدا پره درون خاک فرو رفته و سپس در بالای میله لنگری پیچشی اعمال می شود تا پره با سرعت ثابت بچرخد.
استوانه ای از خاک در مقابل لنگر پیچشی مقاومت می کند.
بر اساس لنگر پیچشی وارد بر بالای میله و لنگر مقاوم ناشی از مقاومت استوانه خاک و روابط پیشنهاد شده توسط محققین می توان نتیجه ای نسبتا قابل اعتماد از مقاومت برشی زهکشی نشده Cu برای خاک های چسبنده خمیری به دست آورد.
شکل 4 : دستگاه آزمایش برش پره
آزمایش بارگذاری صفحه Plate Load Test
برای اطلاع از نحوه انجام این آزمایش و مزایا و معایب آن اینجا کلیک کنید.
آزمایش پرسیومتری Pressuremeter Test
برای آشنایی با نحوه انجام آزمایش پرسیومتری، انواع آن و مزایا و معایب آنها اینجا کلیک کنید.
سایر آزمایش های صحرایی
آزمایش های دیگری علاوه بر آزمایش های مذکور وجود دارد که روز به روز بر تعداد آنها افزوده می شود و هر یک از آنها بنابر شرایط موجود به کار می روند.
در ادامه برخی از این آزمایش ها ذکر شده است.
آزمایش Becker Penetration Test
برای آزمایش و نمونه گیری از درشت دانه های شن و قلوه سنگ دار توصیه می شود.
آزمایش مکینتاش Makintosh
ابزاری سوزنی شکل است که با نوک مخروطی تحت ضربات یک چکش سبک در داخل زمین نفوذ می کند.
آزمایش کاوشگر دینامیکی Dynamic Probing
ابزاری مخروطی تحت ضربات چکش های سنگین یا سبک به درون زمین رانده می شود.
آزمایش نفوذ مخروط دینامیکی Dynamic Cone Penetration Test
نوعی کاوشگر دینامیکی که ساختاری شبیه CPT دارد ولی در این آزمایش، بارگذاری به صورت ضربه ای اعمال می شود.
آزمایش بارگذاری شمع Pile Load Test
یک یا چند شمع در ابعاد واقعی تحت بار قرار گرفته و ظرفیت باربری شمع به صورت صحرایی اندازه گیری می شود.
