آزمایش اس پی تی SPT یا نفوذ استاندارد متداول ترین آزمایش صحرایی است.
مزایای بسیار زیاد و آسان بودنش موجب شده تا هر آزمایشگاه مکانیک خاک، نگاه ویژه ای به یادگیری این آزمایش داشته باشد.
در این نوشتار هر آنچه لازم است از آزمایش SPT بدانید، خواهید یافت.
SPT چیست
آزمایش نفوذ استاندارد یا اس پی تی SPT در سال 1927 در آمریکا برای خاک های ماسه ای و شنی ابداع شد.
در آن زمان نمونه گیری از خاک ماسه ای و شنی به راحتی نمونه گیری از خاک های رسی نبود.
لذا لازم بود دستگاهی اختراع شود که بدون نیاز به نمونه گیری، خصوصیات خاک را در محل نشان دهد.
اما امروزه کاربرد آزمایش نفوذ استاندارد SPT محدود به خاک های درشت دانه نبوده و برای خاک های ریزدانه هم به کار می رود.
پس از زلزله نیگاتای ژاپن، محققین در پی یافتن ارتباطی بین درصد تراکم و عدد SPT بودند.
پس از آن، استفاده از اس پی تی گسترش یافت و عدد SPT جهت حصول پارامترهای ژئوتکنیکی دیگر نیز گسترش یافت.
این آزمایش در حین حفاری و در فواصل دو تا سه متری در عمق خاک انجام میشود.
استاندارد انجام این آزمایش ASTM D1586 است.
فرم کلی این آزمایش به این صورت است که یک وزنه با وزن 140 پوند معادل 63.5 کیلوگرم از ارتفاع 30 اینچی که در واقع 76 سانتی متر است سقوط می کند.
روی میله متصل به وزنه، سه خط پانزده سانتی متری وجود دارد.
تعداد ضربات لازم جهت نفوذ سه خط پانزده سانتی متری، اطلاعات مفیدی به مهندسان ژئوتکنیک می دهد که موضوع این مقاله ماست.
مجموع ضربات لازم جهت نفوذ خط دوم و سوم، به عدد اس پی تی یا Nspt معروف است.
فیلم آزمایش SPT
در این بخش، قسمت کوتاهی از یک آزمایش نفوذ استاندارد برای شما تهیه شده است.
این آزمایش، با استفاده از چکش اس پی تی ماشینی انجام شده است.
در این فیلم مشاهده کردید که روی میله ای، سه خط قرمز علامت گذاری شده است.
این خطوط با هم 15 سانتی متر فاصله دارند.
یک کارگر چکش را به بالا می کشد.
کارگر دیگر مراقب است که تعادل چکش حفظ شود.
شخص فیلمبردار ضربات را شمارش می کند.
همانطور که در فیلم مشخص است، خط اول با 22 ضربه نفوذ می کند.
خط دوم با 30 ضربه نفوذ می کند.
به همین ترتیب مشاهده کردیم که خط سوم با 42 ضربه به داخل زمین نفوذ می کند.
با توجه به نتایجی که در فیلم مشاهده کردید، آیا میتوانید تیپ خاک رو حدس بزنید؟
مزایا و معایب تست SPT
دلیل اینکه آزمایش نفوذ استاندارد یکی از متداول ترین آزمایش های مکانیک خاک است، مزایای اشاره شده در زیر است:
- قابلیت انجام آزمایش حین حفاری
- ساده بودن روند انجام آزمایش
- مناسب انجام آزمایش در انواع خاک ها
- قابلیت انجام تست بر روی سنگ های ضعیف
- در دسترس بودن تجهیزات این آزمایش، در تمام کشور
از طرفی برخی معایب که در ادامه بیان میشود، موجب شده استفاده از این آزمایش محدود گردد:
- دست خوردگی زیادی در نمونه های آزمایشی ایجاد می کند.
- عدد به دست آمده از این آزمایش خام است.
برای مقاصد مختلف نیاز به تحلیل های گوناگونی روی خاک ها میباشد.
- استفاده از این آزمایش بر روی خاک های ریزدانه رسی توصیه نمیشود.
- دامنه وسیعی از تغییرات نتایج وجود دارد.
این دامنه وسیع موجب عدم اطمینان به نتایج شده است.
- در هنگام آزمایش نفوذ استاندارد، فاصله زیاد بین چکش تا دهانه گمانه، باعث میشود تا رادها و چکش آزمایش دچار نوسان و لرزش گردد.
این موضوع منجر به ایجاد خطا و کاهش دقت آزمایش میگردد.
لذا در انتخاب راد با اندازه های مناسب جهت جلوگیری از نوسان مجموعه دستگاه و حفظ تعادل آن، دقت کافی صورت گیرد.
پارامترهای موثر بر عدد اس پی تی
مقدار Nspt همواره ثابت نیست و پارامترهای مختلفی در آن موثر هستند.
با تغییر کردن این پارامترها، عدد اس پی تی نیز تغییر می کند.
این عوامل عبارتند از:
نوع خاک
در خاک های درشت دانه و تیزگوشه، عدد اس پی تی بیشتر و در خاک های ریزدانه و گرد گوشه عدد SPT کمتر است.
دانسیته نسبی
هرچه دانسیته طبیعی خاک بیشتر باشد و خاک متراکم تر باشد، مقدار عدد اس پی تی SPT بیشتر خواهد شد.
تاریخچه تنش
هرچه میزان OCR خاک بالاتر باشد میزان عدد نفوذ استاندارد SPT بالاتر خواهد بود.
تکنیک استفاده شده
نحوه انجام آزمایش اس پی تی میتواند در میزان Nspt تاثیر گذار باشد.
به عنوان مثال نوع چکش استفاده شده، تعداد دورپیچ های قرقره، قطر گمانه و… میتواند در عدد SPT تاثیر گذار باشد.
کاربردهای آزمایش نفوذ استاندارد SPT
از طریق آزمایش اس پی تی می توان بسیاری از پارامترهای ژئوتکنیکی را تخمین زد.
فقط کافیست این آزمایش را انجام دهید و با استفاده از روابط تقریبی، پارامتر دلخواه خود را به دست آورید.
در ادامه به برخی از این فرمول ها و پارامترهای ژئوتکنیکی اشاره میشود.
1- تخمین تراکم نسبی خاک (Dr)
تراکم نسبی خاک ها از حاصل تقسیم چگالی به دست آمده از آزمایش دانسیته در محل به حداکثر چگالی آزمایشگاهی به دست می آید.
اما خیلی از مواقع امکان به دست آوردن مستقیم تراکم نسبی وجود ندارد.
محققین مختلفی عدد اس پی تی را به درصد تراکم خاک مرتبط کرده اند.
اولین رابطه، فرمولی است که اسکمپتون در سال 1986 ارائه کرده است:

فرمول محاسبه تراکم نسبی با استفاده از عدد اس پی تی
در فرمول بالا، P0 تنش موثر خاک در عمق مورد بررسی است.
واحد آن کیلوپاسکال میباشد.
رابطه دیگری که برای تخمین درصد تراکم به کار می رود، رابطه ای است که توسط یوشیدا و همکارانش در سال 1988 معرفی شد.
فرمول ارایه شده به شکل زیر است:

فرمول محاسبه درصد تراکم نسبی با استفاده از آزمایش SPT
در رابطه فوق، فشار سربار موثر یا P0 را باید بر حسب کیلوپاسکال وارد کنید.
Dr به دست آمده از فرمول بالا، برحسب درصد خواهد بود.
برای کسب اطلاعات بیشتر راجع به Dr خاک ها و اینکه هر عدد به دست آمده برای Dr چه معنا و مفهومی دارد، می توانید به مقاله آزمایش تراکم مراجعه نمایید.
2- تخمین مدول سختی (E)
از دیگر پارامترهایی که می توان از عددهای اس پی تی بهدست آورد، مدول الاستیسیته یا مدول سختی خاک است.
دانشمندان زیر در این زمینه فعالیت داشته اند:
- (parry (1978
- (clayton (1995
برخی محققین نیز ارتباط دادن عدد SPT ، به مدول الاستیسیته را صحیح نمی دانند و این عدد را به مدول برشی یا G ارتباط می دهند.
بعضی از روابط مدول الاستیسیته در جدول زیر خلاصه شده است.
| نوع خاک |
رابطه با عدد اس پی تی |
| ماسه شن دار |
E = 600×(Nspt+6) |
Nspt<15 |
| ماسه شن دار |
E = 600×(Nspt+6)+2000 |
Nspt>15 |
| ماسه رس دار |
E = 320 × (Nspt + 15) |
| لای |
E = 300 × (Nspt + 6) |
| ماسه شن دار |
E = 1200 × (Nspt+6) |
| ماسه بیش تحکیم |
E = 40000 + 1050 × Nspt |
| ماسه عادی تحکیم |
E = 2750 × Nspt |
| ماسه اشباع |
E = 250 × (Nspt + 15) |
| ماسه عادی تحکیم |
(E = 18500 × ln (Nspt |
| ماسه عادی تحکیم |
E = 6000 × Nspt |
| ماسه عادی تحکیم |
E = 500 × (Nspt + 15) |
| ماسه عادی تحکیم |
( E = 7000 ×√( Nspt |
مرجع روابط فوق کتاب تحلیل و طراحی پی نوشته باولز لست.
واحد مدول الاستیسیته در فرمول های بالا، کیلوپاسکال میباشد.
3- تخمین زاویه اصطکاک داخلی (Ø)
زاویه اصطکاک داخلی ازجمله پارامترهای مقاومت برشی است که از آزمایش سه محوری به دست می آید.
می توان با روابط ارائه شده توسط محققین زیر، این پارامتر را به صورت غیرمستقیم نیز به دست آورد:
- (Meyerhof (1976
- (Peak and Hansen (1967
- (Demell (1971
برخی از روابط پیشنهادی که رابطه بین زاویه اصطکاک داخلی و عدد اس پی تی را بیان می کنند در جدول زیر آورده شده است.
| رابطه Ø با عدد SPT |
| Ø= 0.45×Nspt+20 |
| Ø= (18×Nspt)^0.5+15 |
| Ø= 0.36×Nspt+27 |
| Ø=28 + 0.15 × Dr |
در روابط فوق مقدار Ø بر حسب درجه به دست می آید.
مرجع هر سه رابطه بالا، کتاب تحلیل و طراحی پی باولز است.
لازم به ذکر است مقدار دقیقتر زاویه اصطکاک داخلی را می توانید از آزمایش برش مستقیم نیز به دست آورید.
4- تخمین مقاومت برشی زهکشی نشده (Cu)
این پارامتر از آزمایش سه محوری UU به صورت مستقیم به دست می آید.
اما می توان آن را به صورت غیر مستقیم از عدد SPT نیز به دست آورد.
برای رسیدن به این هدف باید از روابط ارائه شده توسط (Bowels (1996 استفاده کرد.
این دانشمند عقیده داشت که هنگام انجام آزمایش SPT آب فرصت زهکشی نداشته و شرایط مشابه آزمایش سه محوری زهکشی نشده است.
5- ارزیابی روانگرایی
از نتایج آزمایش SPT می توان جهت تخمین پتانسیل روانگرایی در خاک های ماسه ای استفاده کرد.
بدین ترتیب که در خاک های ماسه ای با سطح آب زیرزمینی بالا، هنگامی که Nspt در خاک بالا باشد احتمال روانگرایی کم است و بالعکس.
برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید مقاله (Seed et al. (1986 و یا مقالات روانگرایی ایشیهارا را مطالعه کنید.
6- تعیین تیپ بندی خاک
انواع تیپ بندی خاک به صورت مستقیم با استفاده از سرعت موج برشی و از آزمایش دانهول به دست می آید.
اما با استفاده از عدد اس پی تی بهدست آمده می توان تیپ خاک را تعیین کرد.
-
تعیین تیپ خاک با SPT ماشینی
در آزمایش SPT ماشینی اگر عدد اس پی تی، بیش از 50 باشد خاک از نوع دو و یک است.
اگر عدد اس پی تی بین 15 تا 50 باشد، خاک تیپ سه است.
در شرایطی که عدد اس پی تی کمتر از 15 باشد، خاک تیپ چهار است.
-
تعیین تیپ خاک با SPT دستی
در آزمایش SPT دستی یا آلمانی، اگر عدد اس پی تی بیش از 160 باشد، خاک از نوع دو یا یک است.
اگر عدد اس پی تی بین 48 تا 160 باشد، خاک از نوع سه است.
در صورتی که عدد SPT زیر 48 باشد، خاک از نوع چهار است.
به عنوان تمرین، در فیلم آزمایش اس پی تی که در ابتدای این مطلب مشاهده کردید، در بخش کامنت ها، بگید خاک تیپ چنده؟ :)
7- تعیین سرعت موج برشی (Vs)
سرعت موج برشی در خاک ها، به سرعت حرکت موج S یا موج برشی در پروفیل خاک گفته میشود.
سرعت این موج به صورت مستقیم از آزمایش دانهول به دست می آید.
اما در طول زمان های مختلف روابط زیادی برای تخمین سرعت موج برشی ارائه شده است.
با استفاده از جدول زیر می توانید سرعت موج برشی را بر حسب نتایج آزمایش SPT تخمین بزنید.
در جدول زیر سرعت موج برشی بر حسب متر بر ثانیه ارائه شده است.
شایان ذکر است در روابط ارائه شده N ، عدد اس پی تی است.
در واقع N، مجموع دو عدد دوم و سوم در آزمایش SPT میباشد.
Z عمق قرار گیری خاک نسبت به صفر-صفر زمین است.
| سرعت موج برشی (Vs) |
منبع |
| 19×(N^0.6) |
Kanai et al. (1966) |
| 82×(N^0.39) |
Ohsaki and Iwasaki (1973) |
| 92×(N^0.329) |
Imai and Yoshimura (1975) |
| 90×(N^0.341) |
Imai et al. (1975) |
| 91×(N^0.337) |
Imai (1977) |
| 85×(N^0.348) |
Ohta and Goto (1978) |
| 61×(N^0.5) |
Seed and Idriss (1981) |
| 97×(N^0.314) |
Imai and Tonouchi (1990) |
| 76×(N^0.33) |
Imai and Yoshimura (1975) |
| 121×(N^0.27) |
Yokota et al. (1991) |
| 85×(N^0.31) |
Ohta and Tosiuna (1970) |
| 100×(N^0.33) |
Jopan (1980) |
| 84.5 × ((z+1)^0.246) × N^0.118 |
Lee (1992) |
| 59×(N^0.47) |
Ohsaki and Iwasaki (1973) |
| 100×(N^0.29) |
Sykora and Stokee (1983) |
| 116×(N^0.277) |
Gatmiri (2000) |
| 94×(N^0.34) |
Ohta and Goto (1978) |
| 32×(N^0.5) |
Shibata (1970) |
| 87×(N^0.36) |
Ohta et al. (1972) |
| 88×(N^0.34) |
Ohta and Goto (1978) |
| 80×(N^0.33) |
Jopan (1980) |
| 56×(N^0.5) |
Seed et al. (1983) |
| 125×(N^0.3) |
Okamota et al. (1989) |
| 57×(N^0.49) |
Lee (1990) |
| 82.8×[(z+1)^0.223]×[N^0.134] |
Lee (1992) |
| 69×(z^0.2)×(N^0.17) |
Jamiolkowski et al. (1988) |
| 75.9×(z^0.2)×(N^0.17) |
Jamiolkowski et al. (1988) |
| 100×(z^0.2)×(N^0.17) |
Jamiolkowski et al. (1988) |
| 83×(z^0.14)×(N^0.25) |
Yoshida et al. (1988) |
| 22×(N^0.85) |
Jafari et al.(2000) |
| 134×(z^0.2)×(N^0.3) |
Baziar et al. (1998) |
| 161×(N^0.227) |
Jica (2000) |
8- تخمین مدول عکس العمل بستر (Ks)
مدول عکس العمل بستر (Ks) مقدار تنشی است که اگر به صورت قائم بر روی بستری وارد شود، موجب نشست به اندازه یک واحد خواهد شد.
مقدار دقیق این پارامتر، از آزمایش بارگذاری صفحه بهدست می آید.
اما می توان این مقدار را با استفاده از جدول زیر نیز تخمین زد.
شایان ذکر است در جدول پایین، مقاومت محدود نشده بر حسب کیلوگرم بر سانتی متر مربع و مدول عکس العمل بستر بر حسب کیلوگرم بر سانتی متر مکعب بیان شده است.
برای تخمین مدول عکس العمل بستر در خاک های چسبنده از جدول زیر استفاده کنید.
| خاک چسبنده |
| میزان تراکم |
مقاومت محدود نشده |
مدول عکس العمل بستر |
| سفت |
1-2 |
2.7 |
| خیلی سفت |
2-4 |
2.7-5.4 |
| سخت |
بیش از 4 |
5.4-10.8 |
برای تخمین مدول عکس العمل بستر در خاک های دانه ای از جدول زیر استفاده کنید.
| خاک دانه ای |
| میزان تراکم |
عدد SPT |
مدول عکس العمل بستر |
| شل |
کمتر از 10 |
0.9-1.5 |
| متوسط |
10-30 |
0.9-4.7 |
| متراکم |
بیش از 30 |
2.9-18 |
9- تخمین ظرفیت باربری خاک
با استفاده از نتایج حاصل از آزمایش spt می توان ظرفیت باربری خاک را مطابق فرمول زیر محاسبه کرد:

فرمول تخمین ظرفیت باربری با استفاده از عدد اس پی تی
در رابطه بالا عدد اس پی تی، مربوط به عددی است که از عمق تقریبی 0.75B به دست آمده باشد.
B عرض پی است.
در رابطه فوق، ضریب اطمینان 8 لحاظ شده است.
ظرفیت باربری که از فرمول بالا بهدست بیاید، واحدش کیلوپاسکال است.
مرجع فرمول فوق کتاب تحلیل و طراحی پی باولز است.
انواع آزمایش نفوذ استاندارد SPT
چکش های آزمایش اس پی تی به دو دسته کلی تقسیم بندی می شوند.
در این بخش این دو نوع چکش معرفی شده و با یکدیگر مقایسه می گردند:
SPT ماشینی
آزمایش اس پی تی ماشینی یا آزمایش اس پی تی استاندارد، آزمایشی است که توسط دستگاه حفاری صورت می گیرد.
نوک چکش سه خط پانزده سانتی متری دارد.
وزنه 63.5 کیلوگرمی تا ارتفاع 76 سانتی متری بالا آمده و از بالا رها میشود.
در این آزمایش اگر عدد اس پی تی بالاتر از عدد پنجاه باشد، خاک از نوع دو است.
ابتدای این مقاله، فیلمی از آزمایش اس پی تی ماشینی قرار گرفته است.
SPT دستی
آزمایش اس پی تی ماشینی در هر موقعیتی قابل انجام نیست.
لذا نوع کوچک شده ای از آزمایش اس پی تی استاندارد، SPT دستی یا اس پی تی آلمانی اختراع شد.
دلیل این اختراع این بود که بتواند خصوصیات خاک را در همه جا به ما نشان دهد.
این آزمایش بر اساس استاندارد DIN آلمان انجام میشود.
از این رو به اس پی تی آلمانی نیز معروف است.
پیش از شروع انجام آزمایش SPT در چاهک های دستی، میبایست در ابتدای فیلم، مترکشی با متر دستی صورت گیرد.
تا عمق و تراز انجام آزمایش SPT مشخص گردد.
سپس تکنسین آزمایش و دستگاه آزمایش نفوذ استاندارد وارد چاهک گردند و آزمایش انجام گردد.
در این آزمایش مرز بین خاک تیپ دو و تیپ سه، عدد 160 است.
برای تبدیل نتایج آزمایش اس پی تی دستی به ماشینی از ضریب 3.2 استفاده میشود.
مثلا اگر عدد SPT در آزمایش دستی، 32 شد، به این معناست که اگر آزمایش را با چکش استاندارد ماشینی انجام می دادیم، نتیجه معادل 10 می شد.
تفسیر نتایج آزمایش spt
حالا که با انواع مختلف آزمایش های اس پی تی آشنایی پیدا کردین، وقت آن رسیده که تفسیر نتایج بهدست آمده از آن را هم یاد بگیرید.
همانطور که قبلا گفتیم این آزمایش به دو دسته ماشینی و دستی طبقه بندی میشود.
حال تفسیر نتایج را برای هر دو حال بیان می کنیم:
1- تفسیر نتایج تست SPT ماشینی
همانطور که قبلا گفتیم، نتایج حاصل از آزمایش اس پی تی ماشینی بین 0 تا 50 میباشد.
اگر عدد اس پی تی بین 0 تا 15 بود یعنی خاک ضعیف و شل است.
درصورتیکه این عدد بین 15 تا 50 بود یعنی خاک متوسط است.
اگر Nspt بیش از 50 بود، خاک قوی و محکم است.
2- تفسیر نتایج آزمایش اس پی تی دستی
تست SPT دستی نیز شرایط مشابهی مثل آزمایش ماشینی دارد.
با این تفاوت که ضریب 3.2 به آن اعمال میشود.
اگر عدد اس پی تی بین 0 تا 48 بود، خاک ضعیف و شل است.
در شرایطی که عدد SPT بین 48 تا 160 شد، خاک متوسط است.
و در صورتی که این عدد بیش از 160 باشد، نشان دهنده خاک قوی و محکم است.
تفاوت آزمایش spt و cpt
خیلی وقتها آزمایشگاه های مکانیک خاک این دو واژه را با یکدیگر اشتباه می گیرند.
هر چند شباهت های زیادی بین این دو آزمایش وجود دارد، اما ماهیت آزمایش CPT با آزمایش نفوذ استاندارد متفاوت است.
نحوه انجام آزمایش اس پی تی طوری است که نوک مخروط به خاک ضربه می زند.
در صورتی که در تست سی پی تی اصلا ضربه در کار نیست.
نوک مخروط آزمایش سی پی تی به جای ضربه زدن داخل خاک فرو می رود.
از مقاومت نوک و مقاومت جدار مخروط، می توان پارامترهای ژئوتکنیکی خاک ها را تخمین زد.
شرح کامل تست اس پی تی را که در همین مقاله گفتیم.
برای کسب اطلاعات بیشتر راجع به تست سی پی تی نیز می توانید به مقاله آزمایش CPT مراجعه کنید.
نکات مهم هنگام انجام تست اس پی تی
هنگام انجام آزمایش نفوذ استاندارد لازم است نکات زیر را به دقت انجام دهید:
- قبل از انجام آزمایش گمانه باید تمیز باشد.
سطح مایع حفاری پایین تر از سطح آب زیر زمینی باشد.
- جهت جت آب شستشو افقی باشد.
خروج آب از نمونه گیر نباید در جهت قائم انجام شود.
- راد ها نباید بیش از عمق اندازه گیری مقاومت کوبیده شوند.
هنگام انجام آزمایش نفوذ استاندارد، توجه شود که رادهای داخل گمانه کاملا در امتداد هم بسته و ثابت (تا آخر رزوه) شوند.
از به کارگیری رادهای معیوب و دارای انحراف، خودداری گردد.
- لازم است آزمایش هر یک تا سه متر انجام شود.
- اگر میله و تجهیزات آزمایش تحت وزن خودشان به داخل زمین فرو رود، Nspt=0 لحاظ میشود.
- اگر آزمایش در زمین های سنگی یا بسیار سخت انجام شود، بهتر است از مخروط توپر به جای نمونه گیر توخالی استفاده شود.
اینکار باعث میشود لبه های نمونه گیر آسیب نبیند.
- طناب مورد استفاده در آزمایش SPT، باید از جنس نخی باشد.
از سیم، کابل و موارد مشابه استفاده نگردد.
ضمناًٌ دور طناب بر روی طبلک نیز طبق استاندارد ASTM آزمایش SPT رعایت شود.
- در هنگام بارندگی، انجام آزمایش نفوذ استاندارد نتایج قابل اطمینانی نخواهد داشت.
لذا پیشنهاد میگردد، از انجام آزمایش و نمونه گیری در این شرایط اجتناب شود.
چه زمانی آزمایش SPT متوقف میشود؟
در صورتی که یکی از شرایط زیر پیش آید لازم است آزمایش متوقف گردد:
- چنانچه ضربات اس پی تی در کل برای 30 سانتی متر بیش از 100 شود.
- در صورتی که عدد اس پی تی برای یکی از 15 سانتی متر اول، دوم یا سوم بیش از 50 شود.
- حین ده ضربه اول هیچگونه تغییری در نفوذ ایجاد نشود.
اگر یکی از سه حالت فوق رخ داد، لازم است فرایند کوبیدن متوقف شود.
عدد اس پی تی در این شرایط به صورت کسری بیان میشود.
صورت کسر عدد اس پی تی و مخرج کسر میزان نفوذ.
اگر توقف بخاطر برخورد با سنگ باشد، لازم است ضوابط آزمایش خاک هنگام برخورد با زمین سنگی به طور کامل انجام شود.
spt مخفف چیست ؟
این کلمه مخفف Standard Penetration Test است.
معنی آن “آزمایش نفوذ استاندارد” میباشد.
آموزش خصوصی تست نفوذ استاندارد SPT
در صورتی که تمایل به یادگیری آزمایش اس پی تی را به صورت عملی و خصوصی دارید، می توانید در دوره عملی آموزش آزمایش های آزمایشگاه مکانیک خاک شرکت نمایید.
نکات مهم راجع به فیلمبرداری تست SPT
آزمایش اس پی تی یکی از آزمایش هایی است که لازم است از آن فیلمبرداری شود.
باید این فیلمها را تحویل سازمان نظام مهندسی داد.
نظام مهندسی فیلم ها را چک می کند.
در این بخش نکاتی می گوییم که در هنگام فیلمبرداری از این آزمایش باید رعایت کنید:
1- در آزمایش نفوذ استاندارد، فیلم به گونه ای گرفته شود که ابتدا تابلو مشخصات نشان داده شود.
در انتها نیز پس از درج نتایج ضربات SPT بر روی تابلو، فیلم قطع شود.
2- در فیلم SPT، اندازه گیری فواصل مندرج، با متر نمایش داده شود.
کلیه فیلمهای آزمایش SPT بایستی به گونه ای تهیه گردد که همراه با عملیات راد کشی یا رادگذاری باشد.
هدف از این عمل تعیین عمق آزمایش میباشد.
3- در انجام آزمایش نفوذ استاندارد، ضروری است ارتفاع سقوط چکش بر روی میله هادی سقوط چکش، بطور مشخص و به وضوح
علامت گذاری شود.
مطابق ضوابط و استانداردهای مربوطه، در کلیه ضربات SPT، ارتفاع سقوط چکش بصورت یکنواخت از محل علامت گذاری شده، رعایت گردد.
4- در آزمایش SPT میبایست از نمونه گیر دوکفه ای و کفشک برای کلیه خاکها استفاده گردد.
لیکن بنابر پیشنهاد آن دستورالعمل، استفاده از مخروطه توپر 60 درجه به جای کفشک، صرفاًٌ در خاکهای شنی درشت دانه، بلامانع میباشد.
همچنین میبایست سلامت ابزار نفوذ استاندارد، حتماً در فیلم بصورت واضح نمایش داده شود.
در ابتدا یا انتهای فیلم SPT برای هر عمق، رادکشی یا رادگذاری به منظور تعیین عمق آزمایش، حتما ارائه گردد.
5- ارتفاع سقوط چکش به میزان 76 سانتی متر بر روی چکش، حتماً علامت گذاری شده و رعایت ارتفاع سقوط آزاد چکش الزامی میباشد.
در خصوص آزمایش SPT سوالی دارید؟
در صورتی که پس از مطالعه مطالب بالا سوالی برایتان پیش آمد و یا در مورد نحوه انجام آزمایش SPT سوالی دارید، در بخش دیدگاه ها، زیر همین نوشته، سوالتان را مطرح فرمایید.
کارشناسان ما کمتر از چند دقیقه سوالتان را پاسخ خواهند داد.
طبقه بندی انواع خاک
طبقه بندی انواع خاک ، یکی از نتایج آزمایش خاک است که برای نامگذاری خاک ها و تفسیر خصوصیات آن به کار می رود.
مهم ترین روش نامگذاری خاک ها ، طبقه بندی خاک به روش یونیفاید است.
روش دیگر، طبقه بندی خاک در سیستم آشتو است.
هرچند به اندازه روش قبلی با اهمیت نیست، اما امروزه در مسائل مرتبط با راهسازی بسیار پرکاربرد است.
در این مطلب در پی آن هستیم که انواع روش های طبقه بندی خاک را معرفی نماییم.
انواع طبقه بندی خاک
طبقه بندی خاک به این دلیل انجام می شود که خاک هایی با خصوصیات مشترک را جداسازی کرده و برای هر دسته یک اسم مشخص انتخاب کنیم.
رده بندی انواع خاک ها یکی از قدیمی ترین دغدغه های اصلی مهندسین ژئوتکنیک بوده است.
از این رو، روش های مختلفی برای طبقه بندی خاک ها ارائه شده است.
خاک ها به روش های مختلفی طبقه بندی می شوند.
در ادامه انواع مختلفی از روش های طبقه بندی خاک ها معرفی می گردد:
طبقه بندی بر اساس نحوه تشکیل
الف) خاک های برجا
خاک هایی هستند که از فرسایش در جای سنگ تشکیل شده اند.
در واقع خاک و سنگی که خاک از آن به وجود آمده، هر دو در یک محل هستند.
این خاک ها عمدتا به صورت تیز گوشه بوده، ناهمگن هستند و فرسایش پذیری بالایی دارند.
ب) خاک های حمل شده
خاک های این دسته، در محلی به جز سنگ مادر تشکیل دهنده آنها قرار دارند.
عوامل حمل کننده این خاک ها عبارتند از: آبرفت، بادرفت، یخرفت و نیروهای ثقلی
طبقه بندی خاک بر اساس عملکرد مهندسی
الف) خاک های دانه ای
این گونه از خاک ها، از دانه های مجزا در کنار یکدیگر تشکیل شده اند.
رفتار مهندسی این خاک ها بستگی به اندازه و شکل آنها دارد.
کانی های تشکیل دهنده خاک، تاثیر چندانی در رفتار این خاک ها ندارد.
ب) خاک های چسبنده
هیچ دانه ای به صورت مجزا قابل تشخیص نیست.
کل خاک به صورت خمیر عمل کرده و رفتار خاک وابسته به کانی های تشکیل دهنده آن است.
طبقه بندی خاک ها بر اساس اندازه دانه ها
این روش مبنای طبقه بندی خاک ها در اکثر سیستم های طبقه بندی است.
این روش خاک ها را بر اساس اندازه آنها تقسیم بندی می کند.
در این روش از طبقه بندی، خاک ها به دو دسته زیر تقسیم بندی می شوند:
الف) خاک درشت دانه
ب) خاک ریزدانه
طبقه بندی بر اساس تیپ خاک
یکی دیگر از رویکردهای تقسیم بندی خاک ها تقسیم خاک ها از نظر تیپ بندی است.
در این روش از طبقه بندی، خاک ها به چهار دسته تقسیم بندی می شوند:
1- خاک تیپ یک
2- خاک تیپ دو
3- خاک تیپ سه
4- خاک تیپ چهار
خاک تیپ یک از همه قوی تر و خاک تیپ چهار از همه ضعیف تر است.
در مقاله نحوه تعیین تیپ خاک ها ، این روش از تقسیم بندی خاک ها به طور مفصل بیان شده است.
نیازمندیهای بازار خاک، سایت درج آگهی رایگان در خصوص ژئوتکنیک و آزمایش خاک
سیستم های طبقه بندی خاک
در ادامه این بحث، چهار مورد از سیستم های طبقه بندی خاک ها، که بر اساس اندازه دانه های خاک بیان شده است را تشریح می کنیم.
اما پیش از آن توصیه می کنیم فیلم زیر را که معرفی کلی از سیستم های طبقه بندی خاک هاست را ببینید.
در فیلم زیر، دلیل طبقه بندی خاک ها و انواع روش های طبقه بندی، تشریح شده است.
مشاهده آن به شما دید خوبی نسبت به مفهوم طبقه بندی در انواع خاک ها، خواهد داد.
1- سیستم طبقه بندی یونیفاید
مهم ترین و متداول ترین روش طبقه بندی خاک ها در علم ژئوتکنیک ، سیستم طبقه بندی به روش متحد یا یونیفاید است.
این روش که به اختصار USCS نامگذاری می شود مورد قبول استانداردهای معتبر جهانی از جمله ASTM است.
در این روش طبقه بندی، خاک ها به دو دسته کلی ریزدانه و درشت دانه تقسیم بندی می شود.
خاک های درشت دانه خود به دو دسته شن و ماسه، خاک های ریز دانه به دو دسته رس و لای تقسیم بندی می شوند.
برای طبقه بندی خاک ها با استفاده از روش متحد باید بر روی خاک آزمایش دانه بندی صورت گیرد.
روش کار به این صورت است که خاک با دو حرف نامگذاری می شود.
حرف اول، حرف اصلی است و اندازه ذرات خاک را نشان می دهد.
حرف دوم در طبقه بندی یونیفاید، حرف فرعی است.
در واقع توضیحی درباره نوع خاک مثل چگونگی توزیع دانه ها و خاصیت خمیری آنها می دهد.
خاصیت خمیری خاک ها از آزمایش حدود اتربرگ به دست می آید.
برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص طبقه بندی خاک ها به روش یونیفاید ، همین حالا کلیک کنید
2- سیستم طبقه بندی آشتو
در سال 1928 اداره جاده های عمومی آمریکا این سیستم را معرفی نمود که کماکان مورد استفاده قرار می گیرد.
یک اصلاح جامع در سال 1945 توسط مهندسین راه در آن اعمال شد.
در سال 1949 و سپس در سال 1966 نیز تغییراتی در آن داده شد تا به شکل کنونی درآید.
سیستم طبقه بندی خاک ها به روش آشتو به اندازه روش یونیفاید متداول نیست، اما از آن قدیمی تر است.
عمده کاربرد این روش در راه سازی است.
در این روش خاک ها به سه دسته کلی تقسیم بندی می شود:
خاک درشت دانه
اگر خاکی کمتر از 35 درصد عبوری از الک 200 داشته باشد، گوییم خاک درشت دانه است.
این خاک ها خود به سه دسته A1 و A2 و A3 طبقه بندی می شود.
خاک ریز دانه
اگر خاکی بیش از 35 درصد عبوری از الک 200 داشت، خاک ریزدانه محسوب می گردد.
خاک های ریزدانه خود به دسته های A4 و A5 و A6 و A7 تقسیم بندی می شوند.
خاک آلی
خاک های آلی با نام A8 نمایش داده می شوند.
وجه اشتراک سیستم طبقه بندی یونیفاید و آشتو در این است که هر دو با الک شماره 200 خاک ریزدانه و درشت دانه را مشخص می کنند.
اما مقدار عبوری از الک ها متفاوت است.
در روش یونیفاید، 50 درصد و در روش آشتو 35 درصد.
اطلاعات بیشتر و آموزش کامل نحوه طبقه بندی خاک ها به روش آشتو در این لینک
3- سیستم طبقه بندی BS
این سیستم طبقه بندی بر اساس آیین نامه انگلستان تنظیم شده است.
در واقع این روش، شباهت های زیادی به روش یونیفاید دارد.
تفاوت اصلی آنها در این است که در سیستم BS ممکن است از چند حرف فرعی برای تشریح خاک ها استفاده شود.
از دیگر تفاوت ها این است که اگر خاکی مقدار زیادی قلوه سنگ و تخته سنگ بزرگ داشته باشد، در ابتدا آنها را جدا کرده و الباقی خاک را دانه بندی می کنند.
در انتها توضیح می دهند که بخشی از درشت دانه خاک از آن جدا شده است.
برای نامگذاری خاک ها در استاندارد BS لازم است دو حرف اصلی و فرعی را با توجه به خصوصیات خاک کنار هم قرار دهیم.
جدول حروف اصلی بدین ترتیب هستند:
حرف های فرعی که در واقع پس از حروف اصلی می آیند به قرار زیر هستند:
4- سیستم طبقه بندی در مهندسی کشاورزی
در این روش یک اصلاح جدید اضافه شده است به نام ” لوم “.
خاک لوم خاکی است که نسبت تقریبا مساوی از رس و لای و ماسه دارد.
در سیستم طبقه بندی از دیدگاه مهندسی کشاورزی، خبری از خاک شنی نیست.
چرا که در مهندسی کشاورزی، خاک های شنی خاک های بی ارزشی هستند و روی آنها بحثی صورت نمی گیرد.
خلاصه ای از نحوه طبقه بندی خاک ها در نمودار زیر آورده شده است.
طبقه بندی خاک به روش کشاورزی
برای طبقه بندی خاک ها با استفاده از این سیستم، در ابتدا لازم است با انجام دادن آزمایش دانه بندی ، درصد سیلت ، درصد ماسه و درصد رس موجود در خاک را مشخص نمایید.
در گام بعدی و با استفاده از شکل بالا، درصد رس و سیلت و ماسه را بر روی سه وجه مثلث معین کنید.
سپس این سه نقطه را با به یکدیگر متصل کنید.
نقطه اتصال این سه ترسیم شده در هر ناحیه ای باشد، نام آن خط را تعیین خواهد کرد.
مثلا اگر خاکی 60 درصد سیلت، 20 درصد رس و 40 درصد ماسه داشته باشد، لوم سیلتی خواهد بود.
یکی از معایب این روش، این است که صرفا اندازه دانه ها در آن اهمیت دارد.
اصلا صحبتی از خواص خاک نیست.
مثلا بسیاری از خاک هایی که در این روش رس نامگذاری می شود، ممکن است واقعا رس نبوده و لای باشند.
4- سیستم طبقه بندی FAA
یکی دیگر از شیوه های طبقه بندی در خاک ها، سیستمی است که توسط اداره هوانوردی فدرال معرفی گردید.
عمده کاربرد این روش در طراحی روسازی فرودگاه ها است.
federal aviation administration که به طور مخفف آن را با FAA نمایش می دهیم خاک ها را به 13 بخش طبقه بندی کردند.
گروه خاک های E1 تا E4 خاک های دانه ای با خاصیت خمیری پایین است.
در این دسته از خاک ها عبوری از الک 200 حداکثر 35 درصد است.
دانه های درشت تر از الک شماره 10 نیز نهایتا 45 درصد است.
گروه E5 تا E12 خاک های ریزدانه ای هستند که عبوری از الک 200 آنها بیش از 35 درصد است.
خواص خمیری از گروه 5 تا گروه 12 تدریجا افزایش پیدا می کند.
گروه E13 نیز خاک های آلی هستند.
دسته آخر معادل A8 در سیستم طبقه بندی آشتو هستند.
مقایسه سیستم های طبقه بندی خاک ها
روش های مختلفی که در طبقه بندی خاک ها بیان کردیم، با یکدیگر شباهت هایی هم دارند.
در واقع بعضی از خاک ها در یک روش طبقه بندی، عینا مشابه خواص خاک دیگر در روش دیگر است.
در جدول زیر سه روش مهم طبقه بندی را با یکدیگر مقایسه کرده ایم.
مثلا می خواهیم ببینیم خاکی که در سیستم یونیفاید SP نام دارد، در روش آشتو یا روش FAA چه نام خواهد داشت.
GP
SW
GM
SP
SM
GC
E-2
ML
E-2
E-4
ML
CH
MH
ML
ML
CH
MH
ML
E-6
ML
CH
MH
ML
E-7
E-8
E-10
E-11
E-12
ML
CH
MH
در خصوص طبقه بندی خاک ها سوالی دارید؟
اگر با مطالعه این مطلب سوالی در ذهنتان پیش آمد و یا اینکه از مباحث مربوط به طبقه بندی خاک ها پرسشی دارید، می توانید در بخش دیدگاه ها، در زیر همین پست، سوال خود را مطرح نمایید.
کارشناسان ما کمتر از چند دقیقه پرسش شما را پاسخ خواهند داد.
گمانه
گمانه چیست ؟
چه کاربردی در آزمایش خاک دارد و در چه مواردی از آن استفاده می گردد؟
در این نوشتار ابتدا تعریف گمانه گفته میشود.
سپس انواع روش های حفاری آنها بیان می گردد.
در انتها روش هایی جهت پایدارسازی دیواره هایشان ارائه خواهد شد.
با ما باشید تا هر آنچه پیرامون گمانه ها لازم است مطالعه نمایید.
گمانه چیست
گمانه یا Borehole سوراخی است که توسط دستگاه حفاری با هدف انجام آزمایش خاک، جاسازی مواد منفجره و یا قرار دادن ابزار دقیق به کار می رود.
این سوراخ به قطر 5 تا 25 سانتی متر حفاری می گردد.
در آزمایش های متداول مکانیک خاک در شهر تهران قطر گمانه ها 11 سانتی متر است.
سوراخ هایی با قطرهای بیشتر، توسط مقنی حفاری شده و نام آنها “چاه” است.
این چاه ها را نباید با گمانه اشتباه گرفت.
برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص تفاوت های “چاه” و “گمانه” ، مقاله حفاری دستی بهتر است یا ماشینی؟ را مطالعه کنید.
گمانهزنی
به فرآیند حفر گمانه های ماشینی، گمانهزنی گفته میشود.
روش کار چنین است دستگاه حفاری در محل زمین مستقر می گردد.
دو اپراتور با استفاده از اهرم هایی که روی دستگاه وجود دارد زمین را می کنند.
یک نفر حفار اصلی است.
دیگری حفار کمکی.
در محل گمانهزنی یک نفر دیگر هم وجود دارد.
آن شخص کارشناس فنی است.
از مراحل انجام آزمایش SPT و نمونه گیری ها فیلمبرداری می کند.
همچنین به صحت عملکرد گروه حفاری نظارت می کند.
در شکل زیر نمایی از نمونه گیری خاک را در حین گمانهزنی مشاهده می کنید.
نمونه گیری از خاک در حین گمانهزنی
روش های حفاری گمانه
حفاری بورهول ها به روش های مختلفی صورت می گیرد.
هریک از روش ها، مزایا و معایب خاص خود را دارند.
هیچ یک از روش ها نسبت به دیگری برتری ندارد.
صرفا لازم است از هر یک در محل مخصوص خود استفاده شود.
روش های مختلف حفاری ماشینی عبارتند از:
در آزمایش های مکانیک خاک در شهر تهران، عمدتا از روش حفاری شستشویی یا واشبورینگ استفاده میشود.
نحوه محاسبه عمق و تعداد گمانه
برای محاسبه تعداد و عمق چاه های ماشینی، لازم است از فرمول ها و روابط ارائه شده در مراجع و کتب ژئوتکنیکی استفاده کنید.
بخشی از این روابط را می توانید در مقاله روش های تعیین تعداد و عمق گمانه ها در آزمایش خاک مطالعه فرمایید.
تعداد و عمق در شهر تهران بر اساس مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان تعیین میشود.
طبق این مبحث برای ساختمان های معمول زیر سیصد متر نیاز به یک گمانه به عمق حداقل سی متر، از زیر تراز پی دارند.
سایت نیازمندیهای بازار خاک، محلی مناسب برای خرید و فروش تجهیزات دست دوم گمانهزنی
نحوه تثبیت جداره بورهول
اگر حفاری در محلی صورت گیرد که خاک از نوع غیرچسبنده باشد، پس از چند متر حفاری کردن دیواره چاه فرو خواهد ریخت.
روش های زیر جهت تثبیت و پایدارسازی دیواره ها، هنگامی که در حال حفاری روی خاک های مسئله دار هستیم، پیشنهاد می گردد:
استفاده از کیسینگ ( Cassing )
کیسینگ ها استوانه های فلزی توخالی هستند که ابتدا و انتهای آنها باز است.
آنها را در داخل گمانه ها فرو می کنند تا جلوی فروریزش گرفته شود.
اجرای آن آسان است.
اما بزرگترین ایراد آن هزینه بالای آن است.
علاوه بر هزینه حفاری گمانه ماشینی ، هزینه خود فلز مصرف شده به عنوان کیسینگ نیز قابل توجه خواهد بود.
انتخاب قطر مناسب برای کیسینگ ها بستگی به قطر گمانه دارد.
اما معمولا قطر این غلاف ها بین 6 تا 13 سانتی متر است.
در اکثر مواقع از کیسینگ ها صرفا در چند متر اول حفاری استفاده میشود.
چرا که ابتدای حفاری، خاک دستی و بعضا هوازده است.
اما اگر حفاری در خاک سست صورت گیرد، ممکن است لازم باشد تا کیسینگ تا انتهای حفاری ادامه یابد.
استفاده از گل حفاری یا بنتونیت
گل حفاری یا بنتونیت نوعی خاک رس است که خاصیت متورم شوندگی دارد.
از این گل، جهت پایدارسازی دیواره ها استفاده میشود.
روش کار بدین صورت است که بنتونیت هنگام برخورد با آب متورم شده و باد می کند.
این عمل باعث میشود که به دیواره ها فشار وارد شده و مانع از ریزش آن ها شود.
در مواردی که هدف از حفاری، سنجش میزان نفوذپذیری خاک است، استفاده از بنتونیت ممنوع است.
چرا که گل حفاری بسیار آب بند است و مانع از تراوش آب از داخل خاک، خواهد شد.
گل حفاری ممکن است بر نتایج آزمایش های مکانیک خاک تاثیر بگذارد.
به عنوان مثال استفاده از بنتونیت باعث زیادتر شدن میزان چسبندگی در آزمایش برش مستقیم می گردد.
علاوه بر روش کیسینگ گذاری و روش استفاده از گل حفاری ، روش های دیگری نیز وجود دارند که چندان متداول نیستند.
این روش ها عبارتند از: استفاده از گل های پلیمری، تزریق دوغاب، منجمد نمودن خاک
نکات مهم گمانهزنی خاک
هنگام حفر گمانه های ماشینی لازم است نکات زیر را رعایت بفرمایید.
مصالح کف را جمع آوری نموده، سپس از خاک اصلی نمونه گیری کنید.
این کار باعث میشود نمونه خاک، بیش از مقدار واقعی متراکم شود.
در این لینک می توانید راهنمای خرید دستگاه گمانهزنی خاک را بخوانید
راجع به گمانه ها سوالی دارید؟
در صورتی که پیرامون بورهول و نحوه حفاری آنها سوالی در ذهنتان است، همین حالا در بخش دیدگاه، در زیر همین نوشتار، آن را مطرح کنید.
کارشناسان ما سوالاتتان را در کمتر از چند دقیقه پاسخ خواهند داد.
انواع خاک
انواع خاکها کدامند؟
چند نوع خاک داریم؟
در این نوشتار، طبقهبندی خاکها از جهات مختلف بیان می شود.
هر آنچه راجع به خاکها بخواهید، در این مقاله خواهید یافت.
تعریف خاک
خاکها مجموعه ذراتی هستند که در اثر هوازدگی و خرد شدن سنگ ها تولید می شوند.
این ذرات فاقد چسبندگی قوی بوده و می توان آن ها به وسیله آب یا تکان دادن از یکدیگر جدا کرد.
البته باید دقت کرد که مرز بین سنگ و خاک یک مرز دقیق نیست.
چرا که برخی سنگ ها به دلیل هوازدگی زیاد، رفتاری شبیه خاک از خود نشان می دهند.
از سویی دیگر بسیاری از خاکها به دلیل تراکم بالا، بسیار مستحکم بوده و مشابه سنگ ها عمل می نمایند.
دلایل تشکیل انواع خاکها
همانطور که بیان شد، منشا اصلی خاکها هوازدگی در سنگ ها است.
اما این هوازدگی از چه طرقی صورت می گیرد؟
1- عوامل فیزیکی: در این حالت کانی های تشکیل دهنده خاک و سنگ یکسان است.
عوامل فیزیکی هوازدگی در سنگ ها شامل موارد متعددی است.
برخی از آنها عبارتند از: فرسایش، یخ و ذوب شدن مکرر سنگ
2- عوامل شیمیایی: در این نوع از هوازدگی، سنگ ها تحت تاثیر عوامل شیمیایی، دچار تغییراتی شده و به خاک تبدیل می شوند.
در این حالت کانی ها و اجزای تشکیل دهنده خاک، لزوما یکسان نیست.
از جمله مواردی که جزء هوازدگی شیمیایی محسوب می شود، حل شدن سنگ ها در اسیدها؛ اکسیداسیون و هیدرولیز است.
اینکه خاکها جزء کدام دسته هستند، صرفا با انجام آزمایش خاک مشخص می شود.
فیلم انواع خاکها
در این بخش یک انیمیشن کوتاه ارائه گردیده است که در آن به زبان ساده انواع خاکها از نظر دانهبندی معرفی شده است.
در بخش دیگری از این فیلم، انواع خاکها از نظر منشا تولید به تفکیک بیان شده است.
این فیلم برای اولین بار به زبان فارسی ترجمه شده است و این ویدئو را می توانید به صورت دوبله شده و کاملاً رایگان در این وبسایت مشاهده فرمایید.
انواع خاک از نظر اندازه
اصلی ترین طبقهبندی خاکها بر اساس دانهبندی آنها صورت می گیرد.
به طور کلی خاکها به دو دسته کلی درشتدانه و ریزدانه تقسیم بندی می شود.
این روش از تقسیم بندی خاکها، اساس کار بسیاری از روش های نامگذاری خاکها، از جمله طبقه بندی خاک به روش اشتو بوده است.
شایان ذکر است که هیچگاه در طبیعت خاکی به صورت خالص وجود ندارد.
خاکها همواره ترکیبی از ریزدانه و درشتدانه هستند.
درشتدانه ها به دو نوع شن و ماسه ؛ خاکهای ریزدانه به دو نوع لای و رس تقسیم بندی می شوند.
دانهبندی و تعیین نوع خاک معمولا توسط آزمایش دانهبندی و آزمایش هیدرومتری انجام می شود.
الف) خاک درشتدانه
در تعریف عام، خاکهای درشتدانه خاکهایی است که اجزای آن با چشم غیرمسلح قابل دیدن است.
خاکهای درشتدانه، خود به دو دسته شن و ماسه تقسیم بندی می شوند.
این خاکها چسبندگی ندارند.
خاکهای درشتدانه از نظر تیزگوشه یا گردگوشه بودن به چهار دسته تقسیم بندی می شوند.
هر چه گوشه های اجزای یک خاک درشتدانه تیزتر باشد، قفل و بست اجزا بهتر صورت میگیرد.
در نتیجه خاک یکپارچه تر عمل می کند.
لذا مقاومت برشی خاکهای تیزگوشه بالاتر است.
خاکهای درشتدانه از نظر نوع دانهبندی به دو صورت طبقهبندی می شود:
خوب دانهبندی یا بد دانهبندی بودن خاکها معیاری است که در طبقه بندی خاک به روش یونیفاید معرفی شد.
خاکهای بد دانهبندی شده دارای اجزایی هستند که یک شکل و یک اندازه هستند.
در این حالت فضای بین دانه ها زیاد است.
خاکهای بد دانهبندی شده، دارای دانهبندی یکنواخت بوده و یا دانهبندی منفصل دارند.
در دانهبندی یکنواخت اندازه دانه ها تقریبا یکسان است و در دانهبندی منفصل، منحنی دانهبندی دارای شکاف است.
از سویی دیگر خاکهای درشتدانه خوب دانهبندی شده اجزایی دارند که اندازه ذرات آنها یکسان نیست و دارای گستره بزرگی است.
در این حالت، ذرات ریزتر فضای خالی بین ذرات بزرگتر را پر می کنند.
چگالی این نوع از خاکها، از خاکهای بد دانهبندی بیشتر است.
خاکهای خوب دانهبندی، شامل طیف یا گستره مناسبی از خاکهای ریز و درشت تشکیل شده است.
ب) خاک ریزدانه
خاک ریزدانه دارای اجزای بسیار ریزی هستند که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیست.
خاکهای ریزدانه هم به دو دسته رس و سیلت طبقهبندی می گردند.
رس ها مجموعه ای از کانی های بلوری شکل پولکی هستند که هنگام برخورد با آب، خاصیت خمیری پیدا می کنند.
خاکهای رسی از لای ها ریزدانه ترند.
لای نام دیگر سیلت است.
در مقاله های قبلی به طور مفصل به معرفی خاکهای ریزدانه پرداخته ایم.
برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید به دو مقاله زیر مراجعه کنید:
سایت نیازمندیهای بازار خاک، محلی مناسب برای خرید و فروش انواع خاک
انواع خاک از نظر دانهبندی
خاکها از نظر دانهبندی به چهار دسته طبقهبندی می شوند.
این چهار دسته عبارتند از:
1- شن
خاکهای شنی درشت ترین نوع خاکها هستند که بیش از پنجاه درصد آنها بر روی الک شماره چهار باقی می ماند.
در این دسته از خاکها ممکن است ناخالصی هایی از جنس رس، سیلت و یا ماسه وجود داشته باشد.
اما عمدتا قطر ذراتشان بیش از دو میلی متر است.
اغلب ترکیب سیلیسی دارند.
نفوذپذیری خاکها شنی بسیار زیاد است.
اما با افزودن مقداری خاک رس ، این نفوذپذیری کاهش می یابد.
2- ماسه
خاکهای ماسه ای به دسته ای از خاکها گفته می شود که قطر ذراتشان بین 0.06 تا 2 میلی متر باشد.
در صورتی که خاک ماسه ای ذرات ریزدانه نداشته باشد، به آن ماسه تمیز گفته می شود.
و اما اگر ماسه ها دارای خاک ریزدانه باشند، ماسه رسی و یا ماسه سیلتی نامیده می شوند.
ماسه ها هم مانند شن ها، نفوذپذیری زیادی دارند.
در صورتی که قصد کاهش نفوذپذیری آن ها را داشته باشیم، باید به آن ها رس یا سیلت اضافه کنیم.
3- لای
سیلت یا لای به دسته ای از خاکهای ریزدانه گفته می شود که خاصیت خمیری نداشته باشند.
(خاصیت خمیری خاکها با آزمایش حدود اتربرگ تعیین می شود.)
قطر ذراتشان بین 0.002 تا 0.006 میلی متر است.
سیلت ها به صورت خالص در طبیعت وجود ندارند و معمولا ترکیبی از سیلت و ماسه و یا سیلت و شن یافت می شوند.
نفوذپذیری سیلت ها بیش از رس هاست.
4- رس
رس ها دسته ای خاکهای ریزدانه با خاصیت خمیری هستند که قطر ذرات آنها کمتر از 0.002 میلی متر است.
ریز بودن ذرات این خاک و همچنین چسبندگی بالا، باعث شده که نفوذپذیری رس ها بسیار پایین باشد.
درصد تخلخل در رس ها بسیار زیاد است. (چرا؟)
رس ها قادرند مقدار آب زیادی را جذب کنند.
در صورتی که در این خاکها ناخالصی وجود داشته باشد، بسته به نوع و میزان ناخالصی، رس سیلتی، رس ماسه ای و یا رس شنی نامگذاری می شوند.
در شکل زیر انواع خاکها از نظر اندازه و انواع خاکها از نظر دانهبندی قابل مشاهده است:
تصویر انواع خاک ( شن ماسه رس)
باید به این نکته دقت شود که تقسیم بندی خاکها از نظر دانهبندی صرفا به موارد بالا محدود نمیشود.
هر خاکی که نام بردیم، خود ممکن است کمی از خاک دسته دیگر را داشته باشد.
مثلا وقتی می گوییم خاکی GC است، یعنی شن رسدار.
خاکی است که در واقع شن است، اما مقداری رس هم دارد.
به زبان ساده این چهار خاکی که در بالا معرفی کردیم، خودشان هم با هم مخلوط می شوند و خاکهای جدید می سازند.
دسته بندی انواع خاکها از نظر دانهبندی را می توانید در مقاله طبقه بندی انواع خاک مشاهده بفرمایید.
برای دریافت تخفیف پکیج آموزش گزارش نویسی همین حالا کلیک کنید
انواع خاکها از نظر تیپ بندی
بر اساس آیین نامه 2800 ایران، خاکها از نظر تیپ بندی به چهار دسته تقسیم بندی می شوند:
خاک تیپ یک
خاک تیپ یک، قوی ترین نوع خاک است که بیشتر رفتاری مشابه سنگ دارد.
این خاکها متراکم ترین نوع خاک هستند و عدد آزمایش SPT در آنها بالاتر از 50 است.
سرعت موج برشی در این خاک بیش از 750 متر بر ثانیه است.
خاک تیپ دو
این نوع خاکها نیز جزء خاکهای نسبتا متراکم در مهندسی عمران است و برای ساختمان سازی مناسب است.
سرعت موج برشی در خاک تیپ دو بین 375 تا 750 متر بر ثانیه است.
عدد اس پی تی در این خاکها نیز بیش از 50 ضربه است.
عمده خاکها در مرکز و شمال شهر تهران از این نوع است.
خاک تیپ سه
خاک نوع سه نسبتا ضعیف است.
معمولا خاکهایی که به خوبی متراکم نشده اند و سرعت موج برشی در آن ها بین 175 تا 375 باشد، جزء خاکهای تیپ سه طبقهبندی می شوند.
خاکهای مناطق جنوبی شهر تهران، از نوع سه است.
خاک تیپ چهار
این نوع خاک ضعیف ترین نوع خاک است.
معمولا لجنزار یا شوره زار ها خاک نوع چهار هستند.
سرعت موج برشی در آنها بسیار پایین است.
ساختمان سازی بر روی خاک نوع چهار توصیه نمیشود.
نکات مهم قبل از اجاره پروانه نظام مهندسی رو میتونید در این لینک بخونید
انواع خاکها از نظر منشا تشکیل
پیشتر گفتیم که خاکها از هوازدگی سنگ ها به وجود می آید.
پس از اینکه سنگ هوا زده گردید و به خاک تبدیل شد، یا در همان محل می ماند، یا توسط عواملی به مناطق دیگر منتقل می شود.
لذا خاکها را می توان به دو بخش کلی تقسیم بندی کرد:
1- خاکهای برجا
در این نوع از خاکها سنگ هوازده تبدیل به خاک شده و در همان محل باقی می ماند.
روش تشخیص این نوع از خاکها این است که در آن محل، گمانه ای حفاری شود.
اگر اندازه ذرات خاک محل از سطح زمین تا عمق گمانه افزایش یابد، می توان گفت که خاک از نوع برجاست.
این دسته از خاکها لایه بندی ندارند، عمق کمی دارند و از جنس سنگ مادر هستند.
خاکهای برجا به دلیل عدم انتقال و جابجایی، گرد شده نیستند.
اینگونه خاکها عمدتا دانه بندی خوبی دارند.
2- خاکهای منتقل شده
این خاکها توسط عواملی مثل آب، باد و … از محل تشکیل به محل دیگری منتقل شده اند.
در واقع این نوع خاکها از سنگ هوازده تشکیل می شود.
اما خاک و سنگ مادر در یک محل نیستن.
چرا که خاکها توسط عوامل زیر از محل سنگ مادر جابجا شده اند.
این خاکها دارای لایه بندی هستند.
به دلیل جابجایی که داشته اند، عمدتا گردگوشه هستند.
ضخامت لایه های خاکهای انتقالی، بیش از خاکهای برجاست.
عوامل انتقال دهنده خاکها
خاکها توسط عوامل مختلفی از سنگ مادر اصلی خود جدا شده و منطقه دیگری انتقال پیدا می کنند.
برخی از این عوامل عبارتند از:
الف) آب
آب یکی از قدرتمندترین عوامل انتقال خاکهاست.
هنگام ایجاد سیلاب و یا هنگام حرکت رودخانه ها، خاک با ذرات بسیار بزرگ قابلیت جابجایی دارند.
ذرات بسیار بزرگ، در کف رودخانه و ذرات کوچکتر در بالای سطح آب قرار گرفته و می تواند خاک را گل آلود کند.
به خاکهایی که با آب انتقال پیدا می کنند، آبرفت گفته می شود.
آبرفت ها عموما از شن و ماسه تشکیل شده اند.
ب) باد
باد قدرت آب را ندارد و نمی تواند ذرات بسیار بزرگ را جابجا کند.
اما ذرات ریز را می تواند جابجا کند.
خاکهای انتقال یافته توسط بادها، بادرفت نام دارد.
ماسه های کویر معمولا در این دسته قرار می گیرند.
لس ها یکی دیگر از انواع بادرفت ها هستند که از جابجایی سیلت ها به وجود می آیند.
ج) یخچال
در مناطق سردسیر و در نزدیک دو قطب شمالی و جنوبی کره زمین، برخی از مناطق در فصول سرد سال سراسر پوشیده از یخ و برف است.
در فصول گرم سال این یخ و برف آب شده و به همراه خود، خاک را جابجا می کند.
به خاکهای انتقال یافته توسط این عامل، یخرفت گفته می شود.
د) جاذبه زمین
در مناطقی که اختلاف ارتفاع بین دو نقطه از زمین وجود دارد، جاذبه زمین می تواند عامل جابجایی خاکها شود.
به عنوان مثال در مناطق کوهستانی، اگر سنگ مادری در قله یک کوه دچار هوازدگی شود، خاک به وجود آمده می تواند توسط جاذبه زمین به دامنه و یا کوهپایه انتقال پیدا کند.
برای اطلاع از مقدار دقیق درآمد آزمایشگاه خاک، کلیک کنید
انواع خاک از نظر خواص آلی
خاکها از نظر مواد تشکیل دهنده آن به دو دسته آلی و معدنی تقسیم بندی می شود:
1- خاک معدنی
خاکهای معدنی، تمامی خاکهایی هستند که در دسته های قبلی بررسی کردیم.
در این گروه از خاکها، هیچگونه باقی مانده گیاهان و یا اجزای بدن جانوران وجود ندارد.
این دسته، خاکهای مستحکم تری هستند و دوام بیشتری دارند.
به طور کلی به خاکهایی که آلی نباشند، معدنی گفته می شود.
2- خاک آلی
خاک آلی خاکی است که از گیاهان پوسیده شده و یا از بقایای بدن جانوران تشکیل شده باشد.
این دسته از خاکها بسیار سست هستند و قابلیت تراکم پذیری زیادی دارند.
حتی مقدار کمی از مواد آلی تاثیر زیادی بر خواص مکانیکی خاکها دارد.
روش های مختلفی برای تشخیص این دسته از خاکها وجود دارد.
یکی از راهها، شناخت از طریق بوی بد و یا رنگ تیره و سیاه آنهاست.
اما روش دقیق تر آن است که بر روی این خاکها دو بار آزمایش حد روانی انجام دهید.
یکی بر روی خاک خشک و دیگری بر روی خاک با رطوبت طبیعی.
در صورتی که مقدار حد روانی بیش از 25 درصد اختلاف داشت، خاک از نوع آلی است.
کاربرد انواع خاک
حالا که در بخش های قبلی با انواع خاکها و روش های نامگذاری آنها آشنا شدید، وقت آن رسیده که کاربرد هریک را بدانید.
در جدول زیر کاربرد انواع خاکها بیان می شود:
کانال های فرسایشی
پی سازی
جاده ها و خاکریزها
هسته سد خاکی
خاک روسازی
کانال ها
رویه جاده ها
پی سازی
پی سازی
جاده ها و خاکریزها
تورم ناشی از یخبندان دارد
خاک روسازی کانال ها
رویه جاده ها و خاکریزها
روشهای شناسایی انواع خاک
در این قسمت روش شناسایی چشمی و بدون انجام آزمایش برخی از خاکها بیان می شود.
لازم به ذکر است ما قبلا به طور مفصل روش های تشخیص انواع خاکهای رس را بیان کرده ایم.
لذا در این بخش فقط راجع به روش های تشخیص خاکهای درشتدانه بحث می کنیم.
پاره سنگ
به نوعی از خاکها گفته می شود که اندازه ای بیش از 20 سانتی متر داشته باشند.
20 سانتی متر حدودا فاصله مچ دست تا آرنج است.
پس اگر تکه سنگی دیدید که از اندازه مچ دست تا آرنج شما بزرگتر بود، می توانید آن را پاره سنگ نامگذاری کنید.
قلوه سنگ
به قطعات سنگی که اندازه بین 8 تا 20 سانتی متر داشته باشد، قلوه سنگ گویند.
قطعه ای که این اندازه باشد، به راحتی در کف دست جا می گیرد.
پس اگر توانستید سنگی را داخل دست خود جای دهید، آن قطعه، قلوه سنگ است.
شن
تعریف دقیق شن ها را قبلا در طبقهبندی به روش یونیفاید گفته ایم.
اما به طور کلی شن ها قطعاتی هستند که بین 2 تا 80 میلی متر باشند.
یعنی قطعاتی که وقتی روی دست قرار دادید، به سختی می توانید مشت خود را ببندید.
روش تشخیص شنهای ماسه ای متراکم این است که میخی به قطر 5 سانتی متر داخل آن فرو کنیم.
این میخ حداکثر تا چند اینچ فرو می رود.
شن های پاره سنگی با بیل قابل کندن هستند.
میخ با قطر 5 سانتی متر هم به آسانی داخل آن فرو می رود.
ماسه
به خاکهایی گفته می شود که با چشم غیرمسلح قابل دیدن است.
اندازه آنها بین 63 میکرون تا 2 میلی متر است.
وقتی خشک باشند اصلا چسبیده نمی شوند.
ماسه ها خود به سه دسته تقسیم بندی می شوند:
انواع دیگر ماسه ها عبارتند از ماسه سیلتی، ماسه میکایی، ماسه لاتریتی و ماسه های رسی.
روش شناسایی ماسه های رسی این است که کلوخه های آن کلنگ جدا می شوند.
با انگشت هم قابل خراش دادن هستند.
برای تشکیل لایه ای از خاک به ضخامت ۳۰ سانتی متر چه مدت زمان لازم است
برای اینکه بدانید برای تشکیل لایه ای از خاک چه مدت زمان لازم است، ابتدا باید بدانید آن خاک چه نوع خاکی است.
همچنین شرایط آب و هوایی نیز بسیار تعیین کننده است.
لذا نمی توان عدد دقیقی اعلام کرد.
اما به طور کلی برای تشکیل لایه ای از خاک به ضخامت ۳۰ سانتی متر به زمانی در حدود 300 الی چند صد هزار سال نیاز است.
در مورد خاکها سوالی دارید؟
اگر هنوز هم در مورد خاکها و انواع آن سوالی دارید، می توانید در بخش دیدگاه، در زیر همین مطلب سوالتان را بپرسید.
کارشناسان ما در عرض چند دقیقه پاسخ شما را با کمال میل خواهند داد.
آزمایش تک محوری
آزمایش تک محوری یکی از تستهای متداول در آزمایشگاه مکانیک خاک است که با عناوین دیگری نظیر آزمایش فشاری ساده و آزمایش محصورنشده نیز شناخته میشود.
در این نوشتار در ابتدا مفاهیم پایهای این آزمایش تشریح، سپس نحوه انجام آزمایش بیان می گردد.
فیلم کامل آزمایش تک محوری با دوبله فارسی را نیز در ادامه خواهید دید.
مفهوم مقاومت برشی خاک چسبنده
خروجی اصلی آزمایش فشاری ساده، Cu یا مقاومت برشی خاک در حالت محدود نشده است.
حال توضیح می دهیم که مقاومت برشی خاک در حالت های زهکشیشده و نشده چه مفهومی دارد.
مقاومت خاکهای چسبنده از دو بخش تشکیل شده است.
مقاومت اصطکاکی و مقاومت چسبندگی.
نوع اصطکاکی، تابعی از نیروهای وزنی است و بستگی به قفل و بست ذرات دارد.
این مقاومت بیشتر در خاکهای دانه ای قابل توجه است.
مقاومت چسبندگی ناشی از نیروهای سطحی است.
نیروهای سطحی بر روی ذرات خاک، تاکنون به صورت کامل شناخته نشده است.
این مقدار از چسبندگی، همواره مقدار ثابتی نیست.
در واقع تابعی از بار اعمالی به خاک است.
لذا در یک خاک ثابت، هر چقدر به عمق خاک می رویم، مقدار چسبندگی بیشتر میشود.
در حالتی که هیچگونه بار جانبی به خاک وارد نشود، چسبندگی به عنوان مقاومت برشی در خاک در نظر گرفته میشود.
این پدیده اساس کار دستگاه تک محوری است.
قسمتی از نیرویی که به خاک اعمال میشود توسط اسکلت خاک تحمل میشود و بخش دیگر توسط آب موجود در خاک.
لذا مقاومت برشی در خاکهای رسی در دو حالت زیر بررسی میشود:
مقاومت برشی زهکشیشده
در این حالت فرصت کافی جهت خارج شدن آب از داخل نمونه وجود دارد.
فشار آب حفره ای صفر است.
تمام نیرو توسط اسکلت خاک تحمل میشود.
در این حالت مقاومت برشی خاک نسبت به حالت زهکشینشده بالاتر است.
خاک رس زیر پی ساختمان که تحت بار تدریجی در طول سالیان متمادی قرار گرفته است مثالی از این نوع خاک می باشد.
مقاومت برشی زهکشینشده
در این شرایط بارگذاری به سرعت انجام شده و فرصتی جهت فرار آب از داخل نمونه خاک وجود ندارد.
لذا فشار آب حفره ای مقداری بیش از صفر است.
بخشی از نیروی اعمال شده توسط آب و بخش دیگر توسط اسکلت خاک تحمل میشود.
از آنجایی که مقاومت برشی آب از خاک کمتر است، مقاومت برشی خاک زهکشینشده از مقاومت برشی خاک زهکشیشده کمتر است.
مثالی از این نوع خاک، افت سریع آب مخزن در یک سد خاکی می باشد.
در اکثر مواقع در طبیعت نمی توان خاکی را یافت که به طور کامل زهکشیشده و یا زهکشینشده باشد.
در حقیقت تمام خاک ها در حالتی بینابین حالت زهکشیشده و زهکشینشده قرار دارند.
برای دانلود استاندارد آزمایش تک محوری ASTM D 2166 همینجا کلیک کنید
ویژگی های آزمایش تک محوری
آزمایش تک محوری بر اساس استاندارد ASTM D 2166 انجام میشود.
هدف از انجام این آزمایش، به دست آوردن پارامترهای مقاومت برشی در خاکهای چسبنده به صورت تقریبی است.
برای مقادیر دقیق تر مقاومت برشی می توان از آزمایش برش مستقیم و یا آزمایش سه محوری استفاده کرد.
علی رغم تقریبی بودن نتایج این آزمایش، می توان آن را ساده ترین و سریع ترین تست آزمایشگاهی جهت تعیین مقاومت برشی دانست.
آزمایش تک محوری را می توان حالت خاصی از آزمایش سه محوری UU دانست که در آن تنش محصور کننده صفر است.
محاسن آزمایش فشاری ساده
چرا که خاکهای دانه ای را نمی توان به شکل یک استوانه بدون تنش همه جانبه درآورد.
سطح شکست ضعیف ترین سطح بر روی خاک است.
معایب آزمایش فشاری ساده
آزمایش فشاری ساده با وجود محاسنی که دارد، به دلایل زیر نتایجش گاهی غیرقابل اعتماد است.
در طبیعت چنین موردی کمتر پیش می آید.
خطای اول و دوم با تبدیل آزمایش تک محوری به آزمایش فشاری محصور شده و یا آزمایش سه محوری ، قابل برطرف کردن است.
اما خطای سوم نیاز به تحقیق و پژوهش بیشتری دارد.
راه دیگر برطرف کردن این خطاها، رعایت طول به عرض مناسب در نمونه خاک است.
برای دانلود فرم خاک آزمایش فشاری محصور نشده، همینجا کلیک کنید
فیلم آزمایش تک محوری
در این فیلم، مراحل انجام آزمایش تک محوری به طور کامل نمایش داده شده است.
این ویدئو دوبله شده به زبان فارسی است.
این فیلم توسط کارشناسان آزمایشگاه مکانیک خاک “تست خاک” ترجمه شده و منحصرا در همین وبسایت به صورت کاملا رایگان ارائه میشود.
وسایل آزمایش فشاری ساده
تجهیزات تست آزمایشگاهی تک محوری به دو دسته کلی ابزارهای عمومی و ابزارهای اختصاصی تقسیم بندی میشود.
وسایل اختصاصی آزمایش تک محوری
این تجهیزات را می توانید به صورت دست دوم در سایت نیازمندیهای آزمایش خاک خریداری نمایید.
وسایل عمومی آزمایش تک محوری
روش تهیه نمونه خاک
برای تهیه نمونه خاک باید دقت شود که حتی المقدور شرایط نمونه، همچون شرایط واقعی خاک در طبیعت باشد.
بدین ترتیب که سعی شود که درصد رطوبت، میزان تراکم و… نمونه خاک با شرایط واقعی یکسان باشد.
در تهیه نمونه باید به دست خوردگی یا دست نخوردگی نمونه توجه کرد.
مثلا اگر بخواهیم خاک رس زیر پی را تست کنیم باید نمونه دست نخورده بگیریم.
اما اگر خواهان تست خاک بر روی ترانشه یا خاکریز باشیم بهتر است از نمونه خاک دست خورده استفاده کنیم.
در این بخش روش تهیه نمونه خاک در دو حالت دست خورده و دست نخورده به تفکیک بیان میشود.
برای اطلاع از شرایط دریافت کد تخفیف 20 درصدی پکیج آموزش گزارش نویسی،
همین حالا کلیک کنید.
روش تهیه نمونه دست نخورده
حداقل قطر نمونه 3.3 سانتی متر است.
حداکثر قطر بزرگترین دانه نمونه، 0.1 قطر نمونه باشد.
نسبت طول به قطر نمونه باید بین 2 تا 3 باشد.
اینکار باعث میشود در اثر فشردگی ، نمونه دچار دست خوردگی نشود.
جهت کاهش اثرات دست خوردگی می توان نمونه گیر را از وسط شکافت.
در ادامه جهت تعیین درصد رطوبت به محیط دیگری انتقال داده میشود.
شایان ذکر است که محیط باید به نوعی مرطوب باشد که هیچگونه تغییر رطوبتی در خاک ایجاد نشود.
گاهی می توان جهت حفظ رطوبت از موم و یا گریس یا لایه های پلاستر استفاده کرد.
روش تهیه نمونه بازسازی شده
برای تهیه نمونه دست خورده به دو شیوه می توان عمل کرد:
سپس کاملا ورز داده میشود تا خاک به طور کامل مخلوط شده و همگن شود.
در این حالت باید دقت شود که درصد رطوبت خاک با درصد رطوبت خاک واقعی یکسان باشد.
ابتدا و انتهای نمونه را می تراشند تا کاملا صاف بشود.
بخش مرکزی می تواند نماینده خاک دست خورده محل باشد.
امروزه محاسبات آزمایش تک محوری توسط نرم افزارها انجام میشود
برای دانلود این نرم افزار همین حالا کلیک کنید
روش انجام آزمایش تک محوری
همانند تمامی آزمایشهای مقاومت برشی مثل آزمایش برش مستقیم و آزمایش سه محوری ، این تست آزمایشگاهی هم به دو شیوه کنترل تنش و کنترل کرنش صورت می گیرد.
به دلیل سهولت انجام کار در روش کنترل کرنش، مراحل انجام آزمایش فشاری ساده به روش کنترل کرنش تشریح میشود:
بخشی از نمونه را جدا کرده و برای انجام آزمایش درصد رطوبت انتخاب نمایید.
فرمول مقاومت برشی زهکشینشده در آزمایش تک محوری
Cu خاکهای مختلف چند است؟
برای اینکه مطمئن شوید آزمایش مقاومت فشاری محصورنشده خود را به درستی انجام دادید، می توانید از جدول زیر استفاده کنید.
در این جدول مقاومت فشاری محصورنشده در انواع خاکهای رسی بیان شده است.
اگر بنا به هر علت آزمایش تک محوری انجام نداده اید، می توانید از جدول زیر استفاده کنید.
اگر هم آزمایش را انجام داده اید، می توانید از جدول زیر برای کنترل نتایج تست خود بهره ببرید.
در جدول بالا واحد مقاومت فشاری کیلونیوتن بر متر مربع است.
مقاومت برشی یا Cu نیز نصف مقاومت برشی محصورنشده است.
پس با این روش خیلی راحت میشود مقادیر Cu را تخمین زد.
منبع جدول بالا کتاب مکانیک خاک پیشرفته داس است.
گزارش کار آزمایش تک محوری مکانیک خاک
آزمایش تک محوری یکی از تستهایی است که در درس آزمایشگاه خاک در دوره لیسانس عمران تدریس میشود.
پس از تدریس این آزمایش و انجام عملی آن، دانشجویان موظفند گزارش کار آن را تحویل استاد دهند.
در لینک زیر یک نمونه گزارش کار برای تست تک محوری برای شما تهیه کرده ایم.
می توانید آن را مشاهده و از آن الگوبرداری نمایید.
می توانید روی لینک زیر کلیک کرده و این گزارش کار را دانلود نمایید
آموزش خصوصی کار با دستگاه فشاری ساده
جهت شرکت در دوره عملی کار با دستگاه های آزمایشگاه مکانیک خاک از جمله دستگاه تک محوری می توانید در دوره آموزش آزمایشهای مکانیک خاک مراجعه نمایید.
در خصوص آزمایش تک محوری سوالی دارید؟
در صورتی که پس از خواندن مطالب بالا سوالی در ذهنتان پیش آمد و یا در مورد آزمایش فشاری ساده سوالی دارید، در بخش دیدگاه ها، زیر همین پست سوالتان را مطرح فرمایید.
کارشناسان ما کمتر از چند دقیقه پاسخ شما را خواهند داد.
آزمایش CBR
آزمایش CBR چیست ؟
در این نوشتار، می خواهیم این آزمایش را به طور مفصل شرح دهیم.
نسبت باربری کالیفرنیا CBR با هدف تعیین ظرفیت باربری خاک متراکم شده انجام می شود.
این آزمایش از متداول ترین آزمایش های خاک در صنعت راهسازی است.
ابتدا به تشریح مفهوم آزمایش سی بی آر پرداخته می شود.
فیلم کوتاهی نیز از نحوه انجام این آزمایش ژئوتکنیکی برای شما تهیه کرده ایم.
در بخش بعد نحوه انجام این تست آزمایشگاهی بیان می شود.
CBR چیست
طبق تعریف، نسبت باربری کالیفرنیا CBR در یک خاک، نسبت نیروی لازم جهت فروبردن یک پیستون، با شکل سرعت و عمق معین در خاک مورد نظر، به نیروی لازم جهت فرو بردن همان پیستون در مصالح استاندارد است.
به زبان ساده تر، دنبال آن هستیم که بدانیم اگر 1366 کیلوگرم بار برای نفوذ 2.5 میلیمتر در مصالح استاندارد نیاز است، در خاک مد نظر خودمان چند کیلوگرم بار وارد کنیم تا همان نفوذ 2.5 میلیمتری ایجاد شود؟
بعد از اینکه آن مقدار را به دست آوردیم، آن را تقسیم بر 1366 می کنیم تا عدد سی بی آر به دست آید.
مثلا فرض کنید خاکی داریم که آن را به تراکم رسانده ایم.
برای نفوذ 2.5 میلیمتر در آن، نیاز به 30 کیلوگرم نیرو است.
حال عدد CBR آن حاصل تقسیم 30 بر 1366 و ضرب در عدد 100 می باشد.
یعنی عدد CBR آن 2.2 می باشد.
امروزه این فرآیندها توسط نرم افزارهای آزمایشگاه مکانیک خاک انجام می شود.
اگر جویای کار هستید و یا تمایل به داشتن شغل دوم پردرآمد دارید، به گروه ما بپیوندید
همین حالا کلیک کنید و از شرایط همکاری با ما، باخبر شوید
مصالح استاندارد چیست؟
مصالح استاندارد نوعی سنگ شکسته است که بار استانداردی برای نفوذ پیستونی با شکل استاندارد در آن مورد نیاز است.
مقادیر بار وارد شده در ازای میزان نفوذ در مصالح استاندارد مطابق جدول زیر است:
جدول بالا به ما می گوید که برای نفوذ پیستون به اندازه 2.5 میلیمتر، نیرویی معادل 1366 کیلوگرم به مصالح استاندارد، وارد کنیم.
عدد سی بی آر با استفاده از فرمول زیر به دست می آید:
فرمول سی بی آر CBR
عدد CBR در کدام نفوذ ملاک طراحی است؟
همانطور که در جدول بالا ملاحظه کردید، برای هر آزمایش می توان 5 عدد سی بی آر برای 5 نفوذ ارائه شده در جدول به دست آورد.
آیا هر پنج نفوذ عدد CBR یکسانی می دهد؟
پاسخ منفی است.
عدد سی بی آر در 2.5 میلیمتر، بزرگتر از مقدار CBR در 5 میلیمتر می شود.
به همین دلیل در طراحی ها باید از سی بی آر 2.5 میلیمتر استفاده کنیم.
اگر سی بی آر 2.5 میلیمتر کمتر از 5 میلیمتر شد، باید آزمایش تکرار شود.
در صورتیکه پس از تکرار تست، باز هم عدد سی بی آر 5 میلیمتر بیشتر از 2.5 میلیمتر شد، باید عدد CBR نفوذ 5 میلیمتر را لحاظ کنیم.
فیلم آزمایش سی بی آر
در این بخش فیلم کوتاهی از آزمایش CBR برای شما تهیه کرده ایم که چگونگی انجام این آزمایش آزمایشگاهی را از ابتدا تا انتها شرح می دهد.
در صورتی که پس از مشاهده این فیلم، سوالی پیرامون نحوه انجام آزمایش داشتید، در بخش دیدگاه ها در زیر همین پست آن را مطرح فرمایید.
پاسخ شما را سریع خواهیم داد.
تجهیزات آزمایش CBR
برای انجام تست سی بی آر لازم است تجهیزات زیر را تهیه نمایید:
دستگاه بارگذاری
به دو حالت می توان دستگاه بارگذاری را ساخت.
حالت اول پیستون متحرک که داخل خاک فرو می رود.
حالت دوم زمانی که پیستون ثابت است و کف دستگاه به سمت بالا می رود.
در هر دو حالت باید سرعت نفوذ 1.27 میلیمتر بر دقیقه باشد.
روی این دستگاه باید ابزاری جهت نشان دادن نیرو نفوذ در خاک وجود داشته باشد.
همچنین لازم است ابزاری روی دستگاه نصب شود که میزان نفوذ اهرم داخل خاک را نیز نشان دهد.
قالب تست CBR
این آزمایش نیاز به یک قالب استوانه ای توخالی به قطر 6 اینچ و ارتفاع 7 اینچ دارد.
همچنین لازم است طوقه انبساط فلزی به ارتفاع 2 اینچ داشته باشد.
صفحه پایه فلزی آن باید 28 سوراخ به قطر 1.16 اینچ داشته باشد.
این سوراخ ها باید به صورت یکنواخت در محدوده درونی قالب قرار گرفته باشند.
صفحه گرد فاصله دهنده
این صفحه باید قطری معادل 5 اینچ داشته باشد.
به طوری که صفحه بتواند به راحتی داخل قالب بلغزد.
ارتفاع صفحه گرد فاصله دهنده 5.4 اینچ است.
کوبه آزمایش CBR
می توان از همان کوبه آزمایش تراکم استفاده کرد.
اگر از کوبه مکانیکی استفاده می کنید، باید پایه ای دایره ای داشته باشد.
این سطح دایره ای باعث می شود، انرژی حاصل از ضربات به طور یکسان روی خاک توزیع شود.
ابزار اندازه گیری انبساط
این ابزار در واقع یک میله فلزی انبساط پذیر است.
یک سه پایه فلزی به آن متصل است.
نقش این سه پایه نگهداشتن گیج اندازه گیری تورم است.
وزن این ابزار باید حداکثر 1.27 کیلوگرم باشد.
وزنه های تست سی بی آر
برای این آزمایش یک یا دو وزنه حلقوی به وزن 4.54 کیلوگرم نیاز است.
همچنین وزنه های فلزی شیارداری به جرم 2.27 کیلوگرم لازم داریم.
وزنه های حلقوی قطری بین 149.33 تا 150.81 میلیمتر دارند.
قطر سوراخ مرکزی این وزنه ها 53.98 میلیمتر است.
سایت نیازمندیهای بازار خاک، محلی مناسب برای خرید تجهیزات دست دوم آزمایش خاک
پیستون نفوذ
میله ای است فلزی به قطر 1.95 اینچ.
طول پیستون باید بیش از 4 اینچ باشد.
در صورتی که عملکرد پیستون با طول بیشتر بهتر بود، باید از پیستون بلندتر استفاده کرد.
ابزار اندازه گیری تورم
عموما گیج هایی هستند که دقت آن ها 0.001 اینچ است.
حداکثر دامنه آن 0.2 اینچ می باشد.
ترازو
حداقل دقت ترازو در تست سی بی آر باید 1 گرم باشد.
آون یا گرمخانه
گرمخانه ای که برای این تست استفاده می کنید، باید دارای ترموستات باشد.
ترجیحا فن داشته باشد.
باید بتواند دمای 110 درجه سانتی گراد را به طور پیوسته و ثابت روی نمونه های خاک نگه دارد.
سایر تجهیزات
وسایل عمومی که در آزمایشگاه مکانیک خاک استفاده می شوند، در انجام تست سی بی آر لازم و ضروری است.
تجهیزاتی همچون الک، کاغذ صافی، شمشه، ابزار اختلاط و غیره
به طور کلی تجهیزات مورد نیاز برای انجام آزمایش CBR در یک نگاه عبارتند از:
باید دقت شود که فشار اعمالی با سرعت 1.27 میلیمتر در دقیقه اعمال گردد.
برای اطلاع از شرایط دریافت کد تخفیف 20 درصدی پکیج آموزش گزارش نویسی،
همین حالا کلیک کنید.
روش انجام آزمایش CBR
استاندارد انجام آزمایش ASTM D1883 می باشد.
پس از آنکه نمونه ها تحت رطوبت بهینه متراکم گردید، آزمایش CBR به دو صورت انجام می شود:
الف) قالب شامل خاک متراکم شده بلافاصله تحت آزمایش قرار می گیرد.
ب) نمونه در ابتدا اشباع شده و سپس تحت آزمایش قرار می گیرد.
در این حالت نمونه به مدت 96 ساعت در آب قرار داده می شود.
برای بهتر اشباع شدن، سرباری معادل نصف وزن روسازی به نمونه خاک اعمال می شود.
حداقل وزن اعمالی باید 4.5 کیلوگرم باشد.
تست CBR بر روی نمونه خشک
مجموعه را با سرعت 1.27 میلیمتر در دقیقه بالا آورده و نیرو را در هر دقیقه قرائت نمایید.
برای دانلود نرم افزار سی بی آر، همین حالا روی این دکمه کلیک کنید
تست CBR بر روی نمونه اشباع
بر روی مجموعه وزنه هایی قرار دهید.
بین خاک و صفحه، کاغذ صافی قرار دهید تا خاک به صفحه نچسبد.
سربارها و صفحه مشبک را بردارید.
تا 15 دقیقه صبر کنید تا آب اضافی از نمونه خارج شود.
دلیل اینکه از نمونه های اشباع شده برای انجام تست سی بی آر استفاده می شود، آن است که:
عموما میزان تورم خاک ها، با افزایش میزان رطوبت، کاهش می یابد.
برای درصد رطوبت برابر یا بیشتر از درصد رطوبت بهینه، میزان تورم خاک تقریبا ثابت است.
برای دانلود استاندارد آزمایش سی بی آر ASTM D 1883 همینجا کلیک کنید
عوامل تأثیرگذار بر CBR
عدد سی بی آر همواره ثابت نیست و در خاک های مختلف، متفاوت است.
در ادامه برخی از عوامل موثر در تغییر این عدد بیان می شود:
جنس خاک
مقدار نسبت باربری کالیفرنیا در خاک های درشت دانه از خاک های ریزدانه بیشتر است.
تراکم خاک
خاک های متراکم تر مقدار CBR بیشتری دارند.
رطوبت
با افزایش درصد رطوبت خاک ها تا درصد رطوبت بهینه، مقدار CBR خاک افزایش پیدا می کند.
سپس با افزایش رطوبت، میزان CBR کاهش پیدا می کند.
وزن مخصوص
با افزایش وزن مخصوص در خاک ها، میزان سی بی آر افزایش پیدا می کند
نحوه انجام آزمایش
سربار اعمالی حین آزمایش نسبت باربری کالیفرنیا CBR می تواند در نتایج تغییراتی ایجاد کند.
عدم وجود سربار می تواند باعث شود که مقادیر CBR کمتر از مقدار واقعی بهدست آید.
یکی از روش های کسب درآمد در منزل، تهیه گزارش مکانیک خاک است.
اگر علاقه مند به یادگیری نحوه نوشتن گزارش خاک هستید، همین حالا کلیک کنید
آزمایش CBR در محل
آزمایش سی بی آر در محل، مشابه آنچه که برای تست CBR آزمایشگاهی گفته شد انجام می شود.
با این تفاوت که نمونه خاک در همان حالت و میزان رطوبت و شرایط اولیه خود مورد آزمایش قرار می گیرد.
در این شرایط نمونه دچار دست خوردگی نمی شود.
آزمایش CBR در محل، عمدتا به علل زیر انجام می شود:
عدد CBR مناسب چند است؟
چه عدد سی بی آری خوب و چه عددی از CBR نامناسب محسوب می شود؟
فرض کنید شما آزمایش CBR را به درستی انجام دادید و عدد سی بی آر شما مساوی 20 شد.
حالا سوال این است آیا این خاک با این نتیجه خاک خوبی است یا خاک بدی؟
جواب این است که بستگی به محلی دارد که قرار است از آن خاک استفاده کنید.
خلاصه ای از مفهوم عددهای CBR مختلف در جدول زیر خلاصه شده است.
به عنوان مثال اگر سی بی آر خاک شما 15 بود می توانید آن را در لایه زیراساس استفاده کنید.
اما استفاده از این خاک برای لایه اساس، مناسب نیست.
از سویی دیگر ملزومات مشخصات فنی عمومی راه، نشریه 101 حداقل مقادیر عدد سی بی آر را چنین معرفی می کند:
گزارش کار آزمایش CBR
تست سی بی آر یکی از آزمایش هایی است که در درس آزمایشگاه خاک رشته مهندسی عمران آموزش داده می شود.
پس از تدریس، استاد درس مربوطه از دانشجو گزارش کار می خواهد.
در لینک زیر می توانید یک نمونه گزارش کار تست CBR را دانلود نمایید.
برای دانلود گزارش کار تست CBR روی این لینک کلیک کنید
در خصوص آزمایش CBR سوالی دارید؟
در صورتی که پس از مطالعه مطالب بالا، سوالی در ذهنتان پیش آمد، یا اینکه در خصوص تست آزمایشگاهی CBR سوالی دارید، در بخش دیدگاه ها، زیر همین نوشتار، سوال خود را مطرح نمایید.
کارشناسان ما کمتر از چند دقیقه پاسخ شما را خواهند داد.
آزمایش نفوذ استاندارد SPT
آزمایش اس پی تی SPT یا نفوذ استاندارد متداول ترین آزمایش صحرایی است.
مزایای بسیار زیاد و آسان بودنش موجب شده تا هر آزمایشگاه مکانیک خاک، نگاه ویژه ای به یادگیری این آزمایش داشته باشد.
در این نوشتار هر آنچه لازم است از آزمایش SPT بدانید، خواهید یافت.
SPT چیست
آزمایش نفوذ استاندارد یا اس پی تی SPT در سال 1927 در آمریکا برای خاک های ماسه ای و شنی ابداع شد.
در آن زمان نمونه گیری از خاک ماسه ای و شنی به راحتی نمونه گیری از خاک های رسی نبود.
لذا لازم بود دستگاهی اختراع شود که بدون نیاز به نمونه گیری، خصوصیات خاک را در محل نشان دهد.
اما امروزه کاربرد آزمایش نفوذ استاندارد SPT محدود به خاک های درشت دانه نبوده و برای خاک های ریزدانه هم به کار می رود.
پس از زلزله نیگاتای ژاپن، محققین در پی یافتن ارتباطی بین درصد تراکم و عدد SPT بودند.
پس از آن، استفاده از اس پی تی گسترش یافت و عدد SPT جهت حصول پارامترهای ژئوتکنیکی دیگر نیز گسترش یافت.
این آزمایش در حین حفاری و در فواصل دو تا سه متری در عمق خاک انجام میشود.
استاندارد انجام این آزمایش ASTM D1586 است.
فرم کلی این آزمایش به این صورت است که یک وزنه با وزن 140 پوند معادل 63.5 کیلوگرم از ارتفاع 30 اینچی که در واقع 76 سانتی متر است سقوط می کند.
روی میله متصل به وزنه، سه خط پانزده سانتی متری وجود دارد.
تعداد ضربات لازم جهت نفوذ سه خط پانزده سانتی متری، اطلاعات مفیدی به مهندسان ژئوتکنیک می دهد که موضوع این مقاله ماست.
مجموع ضربات لازم جهت نفوذ خط دوم و سوم، به عدد اس پی تی یا Nspt معروف است.
برای دانلود استاندارد آزمایش اس پی تی ASTM D 1586 اینجا کلیک کنید
فیلم آزمایش SPT
در این بخش، قسمت کوتاهی از یک آزمایش نفوذ استاندارد برای شما تهیه شده است.
این آزمایش، با استفاده از چکش اس پی تی ماشینی انجام شده است.
در این فیلم مشاهده کردید که روی میله ای، سه خط قرمز علامت گذاری شده است.
این خطوط با هم 15 سانتی متر فاصله دارند.
یک کارگر چکش را به بالا می کشد.
کارگر دیگر مراقب است که تعادل چکش حفظ شود.
شخص فیلمبردار ضربات را شمارش می کند.
همانطور که در فیلم مشخص است، خط اول با 22 ضربه نفوذ می کند.
خط دوم با 30 ضربه نفوذ می کند.
به همین ترتیب مشاهده کردیم که خط سوم با 42 ضربه به داخل زمین نفوذ می کند.
با توجه به نتایجی که در فیلم مشاهده کردید، آیا میتوانید تیپ خاک رو حدس بزنید؟
مزایا و معایب تست SPT
دلیل اینکه آزمایش نفوذ استاندارد یکی از متداول ترین آزمایش های مکانیک خاک است، مزایای اشاره شده در زیر است:
از طرفی برخی معایب که در ادامه بیان میشود، موجب شده استفاده از این آزمایش محدود گردد:
برای مقاصد مختلف نیاز به تحلیل های گوناگونی روی خاک ها میباشد.
این دامنه وسیع موجب عدم اطمینان به نتایج شده است.
این موضوع منجر به ایجاد خطا و کاهش دقت آزمایش میگردد.
لذا در انتخاب راد با اندازه های مناسب جهت جلوگیری از نوسان مجموعه دستگاه و حفظ تعادل آن، دقت کافی صورت گیرد.
پارامترهای موثر بر عدد اس پی تی
مقدار Nspt همواره ثابت نیست و پارامترهای مختلفی در آن موثر هستند.
با تغییر کردن این پارامترها، عدد اس پی تی نیز تغییر می کند.
این عوامل عبارتند از:
نوع خاک
در خاک های درشت دانه و تیزگوشه، عدد اس پی تی بیشتر و در خاک های ریزدانه و گرد گوشه عدد SPT کمتر است.
دانسیته نسبی
هرچه دانسیته طبیعی خاک بیشتر باشد و خاک متراکم تر باشد، مقدار عدد اس پی تی SPT بیشتر خواهد شد.
تاریخچه تنش
هرچه میزان OCR خاک بالاتر باشد میزان عدد نفوذ استاندارد SPT بالاتر خواهد بود.
تکنیک استفاده شده
نحوه انجام آزمایش اس پی تی میتواند در میزان Nspt تاثیر گذار باشد.
به عنوان مثال نوع چکش استفاده شده، تعداد دورپیچ های قرقره، قطر گمانه و… میتواند در عدد SPT تاثیر گذار باشد.
تاسیس آزمایشگاه خاک ساده است و سرمایه آنچنان زیادی نمی خواهد.
برای مطالعه روش گام به گام تاسیس آزمایشگاه مکانیک خاک، همین حالا کلیک کنید
کاربردهای آزمایش نفوذ استاندارد SPT
از طریق آزمایش اس پی تی می توان بسیاری از پارامترهای ژئوتکنیکی را تخمین زد.
فقط کافیست این آزمایش را انجام دهید و با استفاده از روابط تقریبی، پارامتر دلخواه خود را به دست آورید.
در ادامه به برخی از این فرمول ها و پارامترهای ژئوتکنیکی اشاره میشود.
1- تخمین تراکم نسبی خاک (Dr)
تراکم نسبی خاک ها از حاصل تقسیم چگالی به دست آمده از آزمایش دانسیته در محل به حداکثر چگالی آزمایشگاهی به دست می آید.
اما خیلی از مواقع امکان به دست آوردن مستقیم تراکم نسبی وجود ندارد.
محققین مختلفی عدد اس پی تی را به درصد تراکم خاک مرتبط کرده اند.
اولین رابطه، فرمولی است که اسکمپتون در سال 1986 ارائه کرده است:
فرمول محاسبه تراکم نسبی با استفاده از عدد اس پی تی
در فرمول بالا، P0 تنش موثر خاک در عمق مورد بررسی است.
واحد آن کیلوپاسکال میباشد.
رابطه دیگری که برای تخمین درصد تراکم به کار می رود، رابطه ای است که توسط یوشیدا و همکارانش در سال 1988 معرفی شد.
فرمول ارایه شده به شکل زیر است:
فرمول محاسبه درصد تراکم نسبی با استفاده از آزمایش SPT
در رابطه فوق، فشار سربار موثر یا P0 را باید بر حسب کیلوپاسکال وارد کنید.
Dr به دست آمده از فرمول بالا، برحسب درصد خواهد بود.
برای کسب اطلاعات بیشتر راجع به Dr خاک ها و اینکه هر عدد به دست آمده برای Dr چه معنا و مفهومی دارد، می توانید به مقاله آزمایش تراکم مراجعه نمایید.
2- تخمین مدول سختی (E)
از دیگر پارامترهایی که می توان از عددهای اس پی تی بهدست آورد، مدول الاستیسیته یا مدول سختی خاک است.
دانشمندان زیر در این زمینه فعالیت داشته اند:
برخی محققین نیز ارتباط دادن عدد SPT ، به مدول الاستیسیته را صحیح نمی دانند و این عدد را به مدول برشی یا G ارتباط می دهند.
بعضی از روابط مدول الاستیسیته در جدول زیر خلاصه شده است.
مرجع روابط فوق کتاب تحلیل و طراحی پی نوشته باولز لست.
واحد مدول الاستیسیته در فرمول های بالا، کیلوپاسکال میباشد.
3- تخمین زاویه اصطکاک داخلی (Ø)
زاویه اصطکاک داخلی ازجمله پارامترهای مقاومت برشی است که از آزمایش سه محوری به دست می آید.
می توان با روابط ارائه شده توسط محققین زیر، این پارامتر را به صورت غیرمستقیم نیز به دست آورد:
برخی از روابط پیشنهادی که رابطه بین زاویه اصطکاک داخلی و عدد اس پی تی را بیان می کنند در جدول زیر آورده شده است.
در روابط فوق مقدار Ø بر حسب درجه به دست می آید.
مرجع هر سه رابطه بالا، کتاب تحلیل و طراحی پی باولز است.
لازم به ذکر است مقدار دقیقتر زاویه اصطکاک داخلی را می توانید از آزمایش برش مستقیم نیز به دست آورید.
4- تخمین مقاومت برشی زهکشی نشده (Cu)
این پارامتر از آزمایش سه محوری UU به صورت مستقیم به دست می آید.
اما می توان آن را به صورت غیر مستقیم از عدد SPT نیز به دست آورد.
برای رسیدن به این هدف باید از روابط ارائه شده توسط (Bowels (1996 استفاده کرد.
این دانشمند عقیده داشت که هنگام انجام آزمایش SPT آب فرصت زهکشی نداشته و شرایط مشابه آزمایش سه محوری زهکشی نشده است.
5- ارزیابی روانگرایی
از نتایج آزمایش SPT می توان جهت تخمین پتانسیل روانگرایی در خاک های ماسه ای استفاده کرد.
بدین ترتیب که در خاک های ماسه ای با سطح آب زیرزمینی بالا، هنگامی که Nspt در خاک بالا باشد احتمال روانگرایی کم است و بالعکس.
برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید مقاله (Seed et al. (1986 و یا مقالات روانگرایی ایشیهارا را مطالعه کنید.
6- تعیین تیپ بندی خاک
انواع تیپ بندی خاک به صورت مستقیم با استفاده از سرعت موج برشی و از آزمایش دانهول به دست می آید.
اما با استفاده از عدد اس پی تی بهدست آمده می توان تیپ خاک را تعیین کرد.
تعیین تیپ خاک با SPT ماشینی
در آزمایش SPT ماشینی اگر عدد اس پی تی، بیش از 50 باشد خاک از نوع دو و یک است.
اگر عدد اس پی تی بین 15 تا 50 باشد، خاک تیپ سه است.
در شرایطی که عدد اس پی تی کمتر از 15 باشد، خاک تیپ چهار است.
تعیین تیپ خاک با SPT دستی
در آزمایش SPT دستی یا آلمانی، اگر عدد اس پی تی بیش از 160 باشد، خاک از نوع دو یا یک است.
اگر عدد اس پی تی بین 48 تا 160 باشد، خاک از نوع سه است.
در صورتی که عدد SPT زیر 48 باشد، خاک از نوع چهار است.
به عنوان تمرین، در فیلم آزمایش اس پی تی که در ابتدای این مطلب مشاهده کردید، در بخش کامنت ها، بگید خاک تیپ چنده؟ :)
یکی از مهمترین پارامترهای خاک، نوع تیپ بندی آن است.
برای شناخت انواع خاک ها از نظر تیپ و آشنایی با روش های تعیین آن، همین حالا کلیک کنید.
7- تعیین سرعت موج برشی (Vs)
سرعت موج برشی در خاک ها، به سرعت حرکت موج S یا موج برشی در پروفیل خاک گفته میشود.
سرعت این موج به صورت مستقیم از آزمایش دانهول به دست می آید.
اما در طول زمان های مختلف روابط زیادی برای تخمین سرعت موج برشی ارائه شده است.
با استفاده از جدول زیر می توانید سرعت موج برشی را بر حسب نتایج آزمایش SPT تخمین بزنید.
در جدول زیر سرعت موج برشی بر حسب متر بر ثانیه ارائه شده است.
شایان ذکر است در روابط ارائه شده N ، عدد اس پی تی است.
در واقع N، مجموع دو عدد دوم و سوم در آزمایش SPT میباشد.
Z عمق قرار گیری خاک نسبت به صفر-صفر زمین است.
8- تخمین مدول عکس العمل بستر (Ks)
مدول عکس العمل بستر (Ks) مقدار تنشی است که اگر به صورت قائم بر روی بستری وارد شود، موجب نشست به اندازه یک واحد خواهد شد.
مقدار دقیق این پارامتر، از آزمایش بارگذاری صفحه بهدست می آید.
اما می توان این مقدار را با استفاده از جدول زیر نیز تخمین زد.
شایان ذکر است در جدول پایین، مقاومت محدود نشده بر حسب کیلوگرم بر سانتی متر مربع و مدول عکس العمل بستر بر حسب کیلوگرم بر سانتی متر مکعب بیان شده است.
یکی از روش های کسب درآمد در منزل، تهیه گزارش مکانیک خاک است.
اگر علاقه مند به یادگیری نحوه نوشتن گزارش خاک هستید، همین حالا کلیک کنید
برای تخمین مدول عکس العمل بستر در خاک های چسبنده از جدول زیر استفاده کنید.
برای تخمین مدول عکس العمل بستر در خاک های دانه ای از جدول زیر استفاده کنید.
9- تخمین ظرفیت باربری خاک
با استفاده از نتایج حاصل از آزمایش spt می توان ظرفیت باربری خاک را مطابق فرمول زیر محاسبه کرد:
فرمول تخمین ظرفیت باربری با استفاده از عدد اس پی تی
در رابطه بالا عدد اس پی تی، مربوط به عددی است که از عمق تقریبی 0.75B به دست آمده باشد.
B عرض پی است.
در رابطه فوق، ضریب اطمینان 8 لحاظ شده است.
ظرفیت باربری که از فرمول بالا بهدست بیاید، واحدش کیلوپاسکال است.
مرجع فرمول فوق کتاب تحلیل و طراحی پی باولز است.
سایت نیازمندیهای بازار خاک، محلی مناسب جهت درج آگهی ها ژئوتکنیکی شما
انواع آزمایش نفوذ استاندارد SPT
چکش های آزمایش اس پی تی به دو دسته کلی تقسیم بندی می شوند.
در این بخش این دو نوع چکش معرفی شده و با یکدیگر مقایسه می گردند:
SPT ماشینی
آزمایش اس پی تی ماشینی یا آزمایش اس پی تی استاندارد، آزمایشی است که توسط دستگاه حفاری صورت می گیرد.
نوک چکش سه خط پانزده سانتی متری دارد.
وزنه 63.5 کیلوگرمی تا ارتفاع 76 سانتی متری بالا آمده و از بالا رها میشود.
در این آزمایش اگر عدد اس پی تی بالاتر از عدد پنجاه باشد، خاک از نوع دو است.
ابتدای این مقاله، فیلمی از آزمایش اس پی تی ماشینی قرار گرفته است.
SPT دستی
آزمایش اس پی تی ماشینی در هر موقعیتی قابل انجام نیست.
لذا نوع کوچک شده ای از آزمایش اس پی تی استاندارد، SPT دستی یا اس پی تی آلمانی اختراع شد.
دلیل این اختراع این بود که بتواند خصوصیات خاک را در همه جا به ما نشان دهد.
این آزمایش بر اساس استاندارد DIN آلمان انجام میشود.
از این رو به اس پی تی آلمانی نیز معروف است.
پیش از شروع انجام آزمایش SPT در چاهک های دستی، میبایست در ابتدای فیلم، مترکشی با متر دستی صورت گیرد.
تا عمق و تراز انجام آزمایش SPT مشخص گردد.
سپس تکنسین آزمایش و دستگاه آزمایش نفوذ استاندارد وارد چاهک گردند و آزمایش انجام گردد.
در این آزمایش مرز بین خاک تیپ دو و تیپ سه، عدد 160 است.
برای تبدیل نتایج آزمایش اس پی تی دستی به ماشینی از ضریب 3.2 استفاده میشود.
مثلا اگر عدد SPT در آزمایش دستی، 32 شد، به این معناست که اگر آزمایش را با چکش استاندارد ماشینی انجام می دادیم، نتیجه معادل 10 می شد.
تفسیر نتایج آزمایش spt
حالا که با انواع مختلف آزمایش های اس پی تی آشنایی پیدا کردین، وقت آن رسیده که تفسیر نتایج بهدست آمده از آن را هم یاد بگیرید.
همانطور که قبلا گفتیم این آزمایش به دو دسته ماشینی و دستی طبقه بندی میشود.
حال تفسیر نتایج را برای هر دو حال بیان می کنیم:
1- تفسیر نتایج تست SPT ماشینی
همانطور که قبلا گفتیم، نتایج حاصل از آزمایش اس پی تی ماشینی بین 0 تا 50 میباشد.
اگر عدد اس پی تی بین 0 تا 15 بود یعنی خاک ضعیف و شل است.
درصورتیکه این عدد بین 15 تا 50 بود یعنی خاک متوسط است.
اگر Nspt بیش از 50 بود، خاک قوی و محکم است.
2- تفسیر نتایج آزمایش اس پی تی دستی
تست SPT دستی نیز شرایط مشابهی مثل آزمایش ماشینی دارد.
با این تفاوت که ضریب 3.2 به آن اعمال میشود.
اگر عدد اس پی تی بین 0 تا 48 بود، خاک ضعیف و شل است.
در شرایطی که عدد SPT بین 48 تا 160 شد، خاک متوسط است.
و در صورتی که این عدد بیش از 160 باشد، نشان دهنده خاک قوی و محکم است.
تفاوت آزمایش spt و cpt
خیلی وقتها آزمایشگاه های مکانیک خاک این دو واژه را با یکدیگر اشتباه می گیرند.
هر چند شباهت های زیادی بین این دو آزمایش وجود دارد، اما ماهیت آزمایش CPT با آزمایش نفوذ استاندارد متفاوت است.
نحوه انجام آزمایش اس پی تی طوری است که نوک مخروط به خاک ضربه می زند.
در صورتی که در تست سی پی تی اصلا ضربه در کار نیست.
نوک مخروط آزمایش سی پی تی به جای ضربه زدن داخل خاک فرو می رود.
از مقاومت نوک و مقاومت جدار مخروط، می توان پارامترهای ژئوتکنیکی خاک ها را تخمین زد.
شرح کامل تست اس پی تی را که در همین مقاله گفتیم.
برای کسب اطلاعات بیشتر راجع به تست سی پی تی نیز می توانید به مقاله آزمایش CPT مراجعه کنید.
نکات مهم هنگام انجام تست اس پی تی
هنگام انجام آزمایش نفوذ استاندارد لازم است نکات زیر را به دقت انجام دهید:
سطح مایع حفاری پایین تر از سطح آب زیر زمینی باشد.
خروج آب از نمونه گیر نباید در جهت قائم انجام شود.
هنگام انجام آزمایش نفوذ استاندارد، توجه شود که رادهای داخل گمانه کاملا در امتداد هم بسته و ثابت (تا آخر رزوه) شوند.
از به کارگیری رادهای معیوب و دارای انحراف، خودداری گردد.
اینکار باعث میشود لبه های نمونه گیر آسیب نبیند.
از سیم، کابل و موارد مشابه استفاده نگردد.
ضمناًٌ دور طناب بر روی طبلک نیز طبق استاندارد ASTM آزمایش SPT رعایت شود.
لذا پیشنهاد میگردد، از انجام آزمایش و نمونه گیری در این شرایط اجتناب شود.
چه زمانی آزمایش SPT متوقف میشود؟
در صورتی که یکی از شرایط زیر پیش آید لازم است آزمایش متوقف گردد:
اگر یکی از سه حالت فوق رخ داد، لازم است فرایند کوبیدن متوقف شود.
عدد اس پی تی در این شرایط به صورت کسری بیان میشود.
صورت کسر عدد اس پی تی و مخرج کسر میزان نفوذ.
اگر توقف بخاطر برخورد با سنگ باشد، لازم است ضوابط آزمایش خاک هنگام برخورد با زمین سنگی به طور کامل انجام شود.
spt مخفف چیست ؟
این کلمه مخفف Standard Penetration Test است.
معنی آن “آزمایش نفوذ استاندارد” میباشد.
آموزش خصوصی تست نفوذ استاندارد SPT
در صورتی که تمایل به یادگیری آزمایش اس پی تی را به صورت عملی و خصوصی دارید، می توانید در دوره عملی آموزش آزمایش های آزمایشگاه مکانیک خاک شرکت نمایید.
امروزه محاسبات آزمایش SPT برای تعیین تیپ خاک یا ترسیم لاگ، با نرم افزار انجام میشود
برای دانلود نرم افزار آزمایش SPT و سایر نرم افزارهای آزمایشگاه خاک، همین حالا کلیک کنید
نکات مهم راجع به فیلمبرداری تست SPT
آزمایش اس پی تی یکی از آزمایش هایی است که لازم است از آن فیلمبرداری شود.
باید این فیلمها را تحویل سازمان نظام مهندسی داد.
نظام مهندسی فیلم ها را چک می کند.
در این بخش نکاتی می گوییم که در هنگام فیلمبرداری از این آزمایش باید رعایت کنید:
1- در آزمایش نفوذ استاندارد، فیلم به گونه ای گرفته شود که ابتدا تابلو مشخصات نشان داده شود.
در انتها نیز پس از درج نتایج ضربات SPT بر روی تابلو، فیلم قطع شود.
2- در فیلم SPT، اندازه گیری فواصل مندرج، با متر نمایش داده شود.
کلیه فیلمهای آزمایش SPT بایستی به گونه ای تهیه گردد که همراه با عملیات راد کشی یا رادگذاری باشد.
هدف از این عمل تعیین عمق آزمایش میباشد.
3- در انجام آزمایش نفوذ استاندارد، ضروری است ارتفاع سقوط چکش بر روی میله هادی سقوط چکش، بطور مشخص و به وضوح
علامت گذاری شود.
مطابق ضوابط و استانداردهای مربوطه، در کلیه ضربات SPT، ارتفاع سقوط چکش بصورت یکنواخت از محل علامت گذاری شده، رعایت گردد.
4- در آزمایش SPT میبایست از نمونه گیر دوکفه ای و کفشک برای کلیه خاکها استفاده گردد.
لیکن بنابر پیشنهاد آن دستورالعمل، استفاده از مخروطه توپر 60 درجه به جای کفشک، صرفاًٌ در خاکهای شنی درشت دانه، بلامانع میباشد.
همچنین میبایست سلامت ابزار نفوذ استاندارد، حتماً در فیلم بصورت واضح نمایش داده شود.
در ابتدا یا انتهای فیلم SPT برای هر عمق، رادکشی یا رادگذاری به منظور تعیین عمق آزمایش، حتما ارائه گردد.
5- ارتفاع سقوط چکش به میزان 76 سانتی متر بر روی چکش، حتماً علامت گذاری شده و رعایت ارتفاع سقوط آزاد چکش الزامی میباشد.
در خصوص آزمایش SPT سوالی دارید؟
در صورتی که پس از مطالعه مطالب بالا سوالی برایتان پیش آمد و یا در مورد نحوه انجام آزمایش SPT سوالی دارید، در بخش دیدگاه ها، زیر همین نوشته، سوالتان را مطرح فرمایید.
کارشناسان ما کمتر از چند دقیقه سوالتان را پاسخ خواهند داد.
آزمایش خاک در رباط کریم
آزمایش خاک در رباط کریم مدتی است اجباری شده.
در این نوشتار در پی آن هست که به شما بگوییم تست خاک در رباط کریم چگونه انجام می شود.
و در حال حاضر قیمت آزمایش خاک در شهر رباط کریم و شهرهای اطراف آن چقدر است.
بهترین آزمایشگاه در رباط کریم
مناسب ترین آزمایشگاهی که در رباط کریم وجود دارد، آزمایشگاهی است که بتواند کار شما را درست و به موقع انجام دهد.
پس برای انتخاب آزمایشگاه، صرفا مسائل مالی را در نظر نگیرید.
سرعت عمل و پشتیبانی به موقع هم مهم است.
لیست بهترین آزمایشگاه های رباط کریم در همین سایت ارائه شده است.
می توانید با یکی از آنها تماس بگیرید.
و پروژه تست خاک خود را به آنها بسپارید.
مراحل آزمایش خاک در رباط کریم
مراحل انجام آزمایش خاک در شهر رباط کریم همانند تهران است.
به طور خلاصه تست خاک شامل مراحل زیر است:
یافتن آزمایشگاه خاک
در ابتدا لازم است یک آزمایشگاه خاک متناسب پیدا کنید.
آزمایشگاه های رباط کریم را می توانید در سایت بازار خاک پیدا کنید.
پس از توافق بر سر قیمت لازم است با آزمایشگاه مربوطه قراردادی منعقد نمایید.
حفاری زمین
اولین کاری که آزمایشگاه مربوطه انجام می دهد، حفاری زمین است.
حفاری زمین به دو روش دستی یا ماشینی انجام می شود.
برای اینکه بدانید حفاری دستی برای پروژه شما مناسب است یا حفاری ماشنی، این مقاله را بخوانید.
در شکل زیر نمایی از انجام حفاری در رباط کریم را مشاهده می کنید.
حفاری جهت انجام آزمایش خاک در رباط کریم
انجام آزمایش خاک
در این مرحله انواع مختلف تست خاک بر روی زمین انجام می شود.
آزمایش ها خود به دو دسته طبقه بندی می شوند.
آزمایش های صحرایی و آزمایش های آزمایشگاهی.
دقت بفرمایید در شهر رباط کریم تمامی آزمایش های اجباری نظام مهندسی انجام می شود.
تهیه گزارش مکانیک خاک
بعد از اینکه تمامی ازمایش ها انجام شد، نتایج آن داخل دفترچه ای نوشته می شود.
به این دفترچه، گزارش مکانیک خاک گفته می شود.
در این گزارش، تمام آنچه مهندس محاسب برای طراحی ساختمان نیاز دارد، نوشته شده است.
نحوه نوشتن صحیح گزارش مکانیک خاک، تخصصی است که هر آزمایشگاهی ندارد.
پس در انتخاب آزمایشگاه دقت بیشتری به خرج دهید.
نوشتن قرارداد باعث می شود هیچ حقی از شما ضایع نشود
روی این لینک کلیک کرده و یک نمونه قرارداد تست خاک را دانلود نمایید
قیمت تست خاک در رباط کریم
تا چند سال پیش آزمایش خاک در رباط کریم اجباری نبود.
لذا هر آزمایشگاهی قیمت خاص خودش رو ارائه می کرد.
اما اخیرا به دستور نظام مهندسی، رباط کریم هم در لیست آزمایش خاک در شهرستان های اطراف تهران قرار گرفته است.
پس با توجه به موارد زیر می توان قیمت آزمایش خاک را در این شهر اینگونه تخمین زد:
قیمت حفاری
بسته به نوع حفاری، قیمت آن نیز متفاوت خواهد بود.
حفاری به دو شکل دستی و ماشینی صورت می گیرد.
قیمت حفاری ماشینی اغلب بیشتر از حفاری دستی است.
در دو لینک زیر می توانید می توانید قیمت هر د نوع حفاری را ببینید:
قیمت برگه سبز ژئوتکنیک
هزینه انجام آزمایش خاک به طور خلاصه در قیمت برگه سبز ژئوتکنیک خلاصه می گردد که خود تابع عوامل گوناگونی است.
برای اطلاع از هزینه دقیق آن با ما تماس بگیرید یا مقاله قیمت آزمایش خاک را مطالعه کنید.
هزینه برگ سبز در ماه های مختلف سال متفاوت است.
در اواخر سال قیمت ها ارزان تر و اوایل سال قیمت ها بیشتر از دیگر ماه های سال است.
الان قیمت آزمایش خاک چنده؟
قیمت آزمایش خاک ثابت نیست و تابع عوامل مختلفی است.
همین الان با ما تماس بگیرید و با دادن مشخصات ساختمان خود، از قیمت آزمایش خاک آن مطلع شوید.
آزمایش خاک پردیس
آزمایش خاک یکی از مدارک اجباری جهت اخذ جواز ساخت ساختمان در شهر پردیس است.
اما آزمایشگاه های دارای مجوز فعالیت کدامند؟
قیمت آزمایش خاک در پردیس چقدر است؟
در این نوشتار در پی آن هستیم تا با معرفی پروسه انجام تست خاک، شما را با روند اخذ تاییدیه مکانیک خاک آشنا کنیم.
سپس آزمایشگاه های خاک معتبر در پردیس را به شما معرفی نماییم.
مراحل انجام آزمایش خاک در پردیس
پردیس جز شهرهای اطراف تهران است که انجام تست خاک اخیرا در آن اجباری شده است.
لذا شامل قوانین آزمایش خاک در شهرستان های اطراف تهران می شود.
مراحل اخذ تاییدیه مکانیک خاک برای شهر پردیس مطابق مراحل زیر صورت میگیرد:
1- شناسایی آزمایشگاه خاک در پردیس
در این مرحله لازم است تا با یک آزمایشگاه خاک در شهر پردیس قراردادی منعقدی کنید.
اجباری نیست که آزمایشگاه حتما در شهر پردیس باشد.
می توانید از آزمایشگاه های مستقر در شهر تهران هم استفاده کنید.
کلا فعالیت آزمایشگاه ها استانی است نه شهری.
یعنی هر آزمایشگاهی که در شهر تهران است، می تواند تست خاک تمام ساختمان های مستقر در استان تهران را انجام دهد.
آزمایشگاه های سایر استان ها را می توانید در سایت بازار خاک پیدا کنید.
2- حفاری
در این مرحله لازم است یکی از دو روش حفاری دستی یا حفاری ماشینی را انتخاب نموده تا حفاری شما آغاز گردد.
هر چند توصیه ما این است که به دلیل ایمنی بالاتر، حفاری ماشینی را انتخاب کنید.
اما انجام حفاری به صورت دستی نیز ممانعت قانونی ندارد.
عمق حفاری در هر دو حالت دستی یا ماشینی یکسان است.
قیمت حفاری دستی عمدتا از هزینه حفاری ماشینی کمتر است.
نوشتن قرارداد باعث می شود هیچ حقی از شما ضایع نشود
روی این لینک کلیک کرده و یک نمونه قرارداد تست خاک را دانلود نمایید
3- انجام آزمایش های آزمایشگاهی
در این مرحله نمونه های گرفته شده از حفاری های دستی یا ماشینی، به آزمایشگاه مکانیک خاک منتقل می شود.
سپس بر روی خاک ها، آزمایش های مختلفی صورت می گیرد.
این آزمایش ها عبارتند از:
4- تهیه گزارش مکانیک خاک
در مرحله آخر گزارش مکانیک خاک با توجه به آزمایش های صورت گرفته بر روی خاک ها نوشته شده و به مالک محترم تقدیم می شود.
دفترچه مکانیک خاک خلاصه ای از نتایج آزمایش های صورت گرفته در محل پروژه شماست.
مهندس محاسب با اطلاعات موجود در این دفترچه، ساختمان شما را طراحی می کند.
خاک شهر پردیس چگونه است؟
پردیس شهر کوهپایه ای است.
خاک ها در این چنین شهرهایی عمدتا خاک های خوب با مقاومت بالا محسوب می شوند.
انواع مختلف خاک ها از نظر تیپ بندی در شهر پردیس دیده می شود.
هم خاک تیپ یک و دو وجود دارد و هم خاک تیپ سه و چهار.
برای تعیین تیپ خاک باید حتما تست خاک انجام دهید.
در شکل زیر نمایی از خاک فاز یک شهر پردیس را ملاحظه می نمایید.
نمایی نزدیک از خاک شهر پردیس
هزینه آزمایش خاک در پردیس چقدر است؟
قیمت تست خاک ثابت نیست و بستگی به بزرگی و کوچکی ملک و سایر شرایط دارد.
همین حالا با ما تماس بگیرید و با دادن اطلاعات ساختمان خود، از نرخ آزمایش خاک آن با خبر شوید.
مهم ترین عامل تاثیرگذار در قیمت، این است که تست خاک را به چه دلیل و برای چه ارگانی انجام می دهید.
اگر آزمایش خاک را برای اطلاعات شخصی خود می خواهید هزینه آن بسیار اندک خواهد بود.
در صورتیکه تست خاک را برای تاییدیه نظام مهندسی بخواهید، هزینه آن بیشتر خواهد بود.
چرا که یک برگ سهمیه آن آزمایشگاه استفاده خواهد شد.
آزمایش سه محوری UU
آزمایش سه محوری UU ، پارامترهای مقاومت برشی خاک را تحت شرایط زهکشی نشده تحکیم نیافته به دست می آورد.
در طی این آزمایش شیر زهکشی در تمام طول آزمایش بسته است.
قبلا در خصوص تجهیزات مورد نیاز این آزمایش، نحوه ساخت نمونه و … در مقاله آزمایش سه محوری مفصل صحبت کرده ایم.
در این مطلب صرفا روش انجام آزمایش را خواهیم گفت.
مراحل انجام آزمایش سه محوری UU
در آزمایش سه محوری UU شیر زهکشی در هر دو مرحله تحکیم همه جانبه و برش بسته است.
شایان ذکر است دو نوع آزمایش سه محوری دیگر هم وجود دارد.
اگر قصد دارید روش انجام آن آزمایش ها را بدانید می توانید به لینک های زیر مراجعه کنید:
آزمایش سه محوری CD
آزمایش سه محوری CU
در این بخش صرفا به بررسی آزمایش سه محوری تحکیم نیافته زهکشی نشده می پردازیم:
برای دانلود استاندارد آزمایش سه محوری تحکیم نیافته زهکشی نشده ASTM D 2850 همینجا کلیک کنید
آماده سازی نمونه خاک
برای این کار می توانیم ازقالب استوانه ای استفاده کنیم.
روغن کاری ابتدا و انتهای قالب، ما را در انجام این کار کمک می کند.
لازم است اطمینان حاصل شود که کلاهک روی نمونه با پیستون اعمال نیرو درست در یک راستا قرار دارند.
پس از اطمینان از همراستایی، پیستون را روی کلاهک نمونه قرار داده و گیج را قرائت نمایید.
محفظه را با مایع پر کنید.
وسایل اندازه گیری فشار را تنظیم نمایید.
در برخی مواقع ممکن است جایگذاری پیستون اعمال بار قائم، پس از پر کردن سلول با مایع صورت گیرد.
در هر شرایط، لازم است مطمئن شویم که قبل از اعمال نیرو، محفظه در جای خود قفل شده باشد.
این کار به دلیل اندازه گیری نیروی آپلیفت صورت می گیرد.
لازم است این خطا تصحیح شود.
تحکیم نمونه سه محوری
بعد از ساخت نمونه و آماده سازی دستگاه، لازم است آنرا تحکیم نماییم.
البته باید به این نکته توجه داشته باشید که این تحکیم با آزمایش تحکیم متفاوت است.
در این مرحله آب داخل سلول تحت فشار قرار می گیرد.
این فشار باعث می شود نمونه خاک، تحت فشار همه جانبه قرار گیرد.
در طول این تحکیم شدگی، شیر زهکشی کاملا بسته است.
برش نمونه سه محوری
در مرحله بعد و پس از اینکه نمونه کاملا تحکیم یافت و نرخ کرنش به ثبات رسید، لازم است نمونه را برش دهیم.
دقت کنید که در طول این مرحله نیز شیرهای زهکشی نمونه بسته است.
برش به صورت زیر انجام می شود:
این بار قائم باید کرنش ثابتی در نمونه ایجاد نماید.
این کرنش برای مصالح نرم یک درصد و برای مصالح ترد، سه درصد مناسب است.
برای اینکه منحنی بدست آمده دقیق تر ترسیم گردد، لازم است قرائت ها در ابتدا و انتهای بارگذاری بیشتر باشد.
امروزه محاسبات سه محوری توسط نرم افزارها صورت می گیرد
روی این لینک کلیک کرده و این نرم افزار را دانلود نمایید
نقد و بررسی نمودار آزمایش UU
همانطور که قبلا گفته بودیم، شیر زهکشی در هر دو مرحله تحکیم و برش بسته است.
لذا فشاری که در هر دو مرحله به نمونه وارد می شود، به جای اینکه به سنگدانه ها وارد شود، به آب وارد می شود.
در نتیجه فشار آب حفره ای بالا می رود.
این باعث می شود که مقاومت برشی خاک مستقل از تنش همه جانبه اولیه باشد.
شکل زیر فرم کلی نمودار حاصل از آزمایش سه محوری تحکیم نیافته زهکشی نشده است.
نمودار آزمایش سه محوری تحکیم نیافته زهکشی نشده UU
همانطور که در شکل بالا ملاحظه می شود، بدون توجه به تنش همه جانبه اولیه، مقدار تقریبا مساوی از تنش برای گسیختگی هر سه نمونه خاک لازم بوده است.
پس نمودار گسیختگی، خطی کاملا افقی است.
مقدار زاویه اصطکاک داخلی برابر صفر است.
با دقت در این نمودار متوجه خواهیم شد که نمودار شکلی مشابه آزمایش تک محوری دارد.
محققین آزمایش تک محوری را حالت خاصی از آزمایش سه محوری UU می دانند.
فیلم آزمایش سه محوری UU
در فیلم زیر می توانید یک نمونه آزمایش کامل از تست سه محوری به روش UU را مشاهده نمایید:
در خصوص آزمایش UU سوالی دارید؟
در صورتی که راجع به تست سه محوری UU سوالی دارید و یا با خواندن مطالب بالا سوالی در ذهنتان ایجاد شده، می توانید در بخش دیدگاه ها، زیر همین پست، سوالات خود را مطرح نمایید.
کارشناسان ما کمتر از چند دقیقه پاسخ شما را خواهند داد.
آزمایش سه محوری CU
آزمایش سه محوری CU یا آزمایش سه محوری تحکیم شده زهکشی نشده، یکی از متداول ترین انواع آزمایش سه محوری است.
در این تست آزمایشگاهی، در طی مرحله اول شیر زهکشی باز است.
اما در مرحله دوم و در هنگام اعمال تنش انحرافی، شیر زهکشی بسته است.
در این مقاله به تشریح تست سه محوری CU می پردازیم:
برای دانلود استاندارد آزمایش سه محوری تحکیم یافته زهکشی نشده ASTM D 4767 همینجا کلیک کنید
مراحل انجام آزمایش سه محوری CU
به طور کلی تست سه محوری تحکیم یافته زهکشی نشده در چهار مرحله انجام می شود.
1- قبل از اشباع
بعد از آماده کردن دستگاه، مراحل زیر انجام می شود:
این آزمایش تا پایان مرحله اشباع، عینا مشابه آزمایش سه محوری به روش UU می باشد.
2- اشباع
اشباع کردن نمونه به معنای آن است که حفرات داخل خاک، بدون اعمال نیرو پر از آب شود.
برای اطمینان از اشباع بودن نمونه از پارامتر B اسکمپتون استفاده می شود.
هنگامی که پارامتر B اسکمپتون برابر یک باشد، به معنای آن است که خاک کاملا اشباع است.
اشباع کردن نمونه معمولا به وسیله پس فشار و با طی کردن مراحل زیر صورت می گیرد:
سپس به داخل نمونه جریان یافته و خاک را اشباع سازد.
اشباع کردن نمونه فرآیندی زمانمند است.
ممکن است مدت زیادی طول بکشد تا نمونه به طور کامل اشباع گردد.
امروزه محاسبات سه محوری توسط نرم افزارها صورت می گیرد
روی این لینک کلیک کرده و این نرم افزار را دانلود نمایید
3- تحکیم
مرحله اول آزمایش سه محوری، اصطلاحا مرحله تحکیم نامگذاری می شود.
در این مرحله نمونه تحت بارگذاری همه جانبه قرار می گیرد.
به دلیل باز بودن شیرهای زهکشی، آب داخل نمونه از آن خارج می گردد.
مراحل تحکیم عبارتند از:
سپس آن را در محل مخصوص خود قرار می دهیم.
در این مرحله گیج تغییر شکل را قرائت می کنیم.
پس از ثبت تغییر شکل، پیستون را کمی بالاتر برده و آن را قفل می کنیم.
فشار سلول را افزایش داده تا به فشار تحکیمی دلخواه برسد.
تفاضل فشار محفظه ای و پس فشار، مساوی فشار تحکیمی است.
سپس شیر زهکشی را باز می کنیم.
امکان زهکشی از هر دو طرف نیز برای نمونه میسر است.
مقادیر تغییر حجم در زمان های 0.1 و 0.2 و 0.5 و 1 و 4 و 8 و 15 و 30 دقیقه و 1 و 2 و 4 و 8 ساعت را ثبت می کنیم.
4- برش
آخرین مرحله از آزمایش سه محوری تحکیم یافته زهکشی نشده، مرحله برش است.
برخلاف تست سه محوری CD که در این مرحله نیز اجازه زهکشی داشت، در طول مرحله برش، در این آزمایش، اجازه زهکشی به نمونه داده نمی شود.
در این مرحله لازم است موارد زیر انجام شود:
شرایط جوری فراهم باشد که امکان اندازه گیری فشار آب حفره ای فراهم باشد.
لازم است دقت شود که محور سلول با راستای اعمال نیرو در یک راستا باشد.
اینکار باعث می شود تا نیروی خمشی در نمونه ایجاد نشود.
لازم است این خطا تصحیح شود.
باید دقت شود که این نیرو، میزان کرنشی با نرخ ثابت ایجاد نماید.
در این سایت می توانید تجهیزات دست دوم آزمایشگاهی مثل دستگاه سه محوری را خرید و فروش کنید
در خصوص انجام آزمایش CU سوالی دارید؟
اگر با خواندن مطالب بالا، در خصوص انجام آزمایش CU سوالی در ذهنتان پیش اومد و یا به طور کلی پرسشی درباره آزمایش سه محوری دارید، می توانید در بخش دیدگاه های این نوشتار، آنها را مطرح نمایید.
کارشناسان ما کمتر از چند دقیقه پاسخگو شما خواهند بود.