آزمایش برش مستقیم خاک با هدف تعیین پارامترهای مقاومت برشی خاک انجام می شود.
این آزمایش جز آزمایش های اجباری شهرداری است که در آزمایشگاه ما، مرجع تخصصی آزمایش خاک نیز انجام می شود.
در بخش اول این نوشتار شرح کامل آزمایش برش مستقیم را خواهید خواند.
سپس جداولی جهت تخمین پارامترهای مقاومت برشی ملاحظه خواهید کرد.

 

 

 

فیلم آزمایش برش مستقیم

تست برش مستقیم خاک، یک آزمایش عملی است.
برای اینکه بهتر با این آزمایش آشنا شوید، بهتر است آنرا به صورت عملی انجام دهید.
اگر شرایط انجام واقعی آنرا ندارید، می توانید ویدئوهای آنرا تماشا کنید.
در این بخش برای شما یک فیلم از مراحل انجام تست برش مستقیم آماده کرده ایم.
این ویدئو صفر تا صد مراحل انجام آزمایش برش را دارد.
توصیه می کنیم ابتدا این فیلم را به صورت کامل تماشا کنید.

 

 

 

کاربردهای آزمایش برش مستقیم

برخی کاربردهای تست برش مستقیم در خاک ها، عبارتند از:

تعیین ظرفیت باربری خاک

یکی از مهمترین کاربردهای آزمایش برش مستقیم، استفاده از نتایج و خروجی های این آزمایش جهت تعیین ظرفیت باربری خاک است.
ظرفیت باربری خاک که فرمول آن توسط ترزاقی ارائه شد و بعدها توسط هانسن و مایرهوف تکمیل گردید، نیازمند اطلاعاتی از خاک محل، همچون فی و سی خاک است.
توصیه می گردد برای به دست آوردن پارامترهای برشی خاک های دانه ای از تست برش مستقیم استفاده شود.
برای خاک های ریزدانه رسی بهتر است از دو آزمایش زیر استفاده گردد:

• آزمایش سه محوری
• آزمایش تک محوری

سدسازی

یکی از مهمترین کاربرد های آزمایش برش مستقیم در سد سازی است.
از نتایج این آزمایش می توان در تعیین پارامترهای برشی آبرفت های اطراف سد، منابع قرضه و بررسی پایداری شیروانی های سد استفاده کرد.

تونل سازی

ساخت تونل، مغارهای زیرزمینی و سایر سازه های زیر سطح زمین، نیازمند دانش کافی از خصوصیات برشی خاک است.

پایداری شیروانی ها

بدون تخمین درست پارامترهای برشی خاک، ممکن است شیروانی ها دچار لغزش یا گسیختگی گردند.

بررسی پدیده های مخرب ژئوتکنیکی

همچون روانگرایی، زمین لغزش و …

 

 

وسایل ازمایش برش مستقیم

وسایل آزمایش برش مستقیم شامل موارد زیر است.
تجهیزات دست دوم مربوط به تست برش را می توانید در وبسایت نیازمندیهای آزمایش خاک تهیه کنید.

جعبه آزمایش برش مستقیم خاک

جعبه ای مکعبی شکل است که از دو قسمت بالایی و پایینی تشکیل شده است.
این دو قسمت توسط دو پیچ به یکدیگر متصل می شوند.
ساخت این جعبه ها طوری است که نمی تواند تحت تاثیر پیچش قرار گیرد.
کل جعبه برش، به صورت کامل داخل جعبه بزرگتری قرار می گیرد.
داخل جعبه بزرگتر پر از آب می شود.
علت آن است که بتوانیم نمونه خاک را اشباع نماییم.
جنس جعبه باید از فلزات ضدزنگی مثل برنز، آلومینیوم و یا فولاد ضدزنگ باشد.

سنگ متخلخل

هدف از استفاده سنگ های متخلخل این است که کاری کنیم آب از داخل آن عبور کند ولی خاک از آن عبور نکند.
سنگ باید آنقدر مقاوم باشد تا در برابر بارگذاری، شکست نخورد و یا ترک بر ندارد.
برای خاک های معمولی، ضریب نفوذپذیری در حدود نیم تا یک میلی متر در ثانیه معقول است.
سطح سنگ باید صاف باشد.
اعوجاج یا نامنظمی در سطح سنگ ممکن است باعث تمرکز تنش شود.

دستگاه بارگذاری نیرو قائم

دستگاهی است که می تواند نیروی قائم را روی نمونه خاک اعمال کند.
لازم است این نیرو در تمام طول انجام آزمایش ثابت باقی بماند.
در دستگاه های برش مستقیم متداول امروزی، دو اهرم جهت اعمال بار وجود دارد.
یکی نیرو ناشی از وزنه را ده برابر می کند.
دیگری نیروی وزنه را همان اندازه ای که هست به نمونه خاک انتقال می دهد.

دستگاه بارگذاری نیرو برشی

بارگذاری نیروی برشی توسط یک موتور الکتریکی صورت می گیرد.
بارگذاری به دو شیوه کنترل کرنش و کنترل تنش انجام می شود.
در دستگاه های متداول امروزی، نحوه اعمال بار برشی به صورت کنترل کرنش است.
روش کار چنین است که موتور الکتریکی با دور قابل تنظیمی حرکت می کند.
سپس باعث می شود جعبه برش با سرعت ثابتی حرکت کند.
با حرکت دو فک جعبه برش نسبت به یکدیگر، در داخل نمونه خاک، نیرو برشی ایجاد می شود.

 

 

لودسل

نیروی برشی که توسط دستگاه برشی در قسمت قبلی تولید شده بود، توسط لودسل ها قرائت می شود.
سلول های نیرو یا لودسل، سنسورهای حساسی هستند که بسته به تغییر شکلی که در آن ها ایجاد می شود، نیروی داخل خاک را محاسبه می کنند.
گاهی به جای لودسل از رینگ نیرو استفاده می شود.
رینگ نیرو، حلقه دایره ای شکل فلزی است که در داخلش یک گیج دارد.
با تحت فشار قرار گرفتن حلقه، گیج مقداری تغییر وضعیت می دهد.
با ضرب کردن مقدار جابجایی گیج در عدد ضریب رینگ، مقدار نیروی برشی داخل خاک ها به دست می آید.

محفظه رطوبت

لازم است درصد رطوبت نمونه ای که تحت آزمایش قرار می دهیم، با درصد رطوبت خاک محل مورد آزمایش یکسان باشد.
پس باید شرایطی فراهم کنیم که درصد رطوبت خاک در طول آزمایش ثابت باقی بماند.
برای رسیدن به این هدف از جعبه هایی تحت عنوان محفظه رطوبت استفاده می شود.

کرنش سنج

برای اندازه گیری میزان جابجایی جعبه برش و همچنین محاسبه میزان تغییر ضخامت نمونه، از گیج یا کرنش سنج استفاده می شود.
در دستگاه های برش مستقیم پیشرفته تر، به جای گیج، از LVDT استفاده می شود.
حساسیت این کرنش سنج ها در اندازه گیری تغییر ضخامت معادل 0.0001 اینچ و در اندازه گیری جابجایی برشی 0.001 اینچ باید باشد.

وسایل عمومی آزمایشگاهی

برای انجام تست برش مستقیم، علاوه بر مواردی که در بالا گفته شد، نیاز به یکسری تجهیزات عمومی آزمایشگاهی نیز می باشد.
این تجهیزات عبارتند از:

• گرمخانه یا آون
• قوطی های تعیین درصد رطوبت
• وسایل برش نمونه
• قالب برای تهیه نمونه دست خورده
• چکش
• کرونومتر
• آب مقطر
• کاردک
• اره سیمی

 

 

تهیه نمونه برای برش تست مستقیم

آزمایش برش مستقیم بر روی دو نوع خاک انجام می شود.
خاک های دست نخورده و خاک های بازسازی شده.
نمونه ای که برای این آزمایش استفاده می کنید باید شرایط زیر را داشته باشد:

• حداقل ابعاد نمونه 2 اینچ یا 5 سانتی متر باشد.
• کمترین مقدار برای ضخامت نمونه 0.5 اینچ یا 1.25 سانتی متر باشد.
• حداقل ضخامت 10 برابر قطر بزگترین دانه خاک باشد.
• نسبت ابعاد به قطر، کمتر از 2 به یک نباشد.

در این بخش روش تهیه نمونه برای هر دوی این خاک ها را می گوییم:

ساخت نمونه دست نخورده

بهتر است آزمایش را با نمونه های دست نخورده انجام دهیم.
چرا که بافت و مشخصات خاک تغییری نمی کند.
در این حالت باید از صحرا و محلی که گمانه حفاری شده است، خاک را مستقیما به داخل جعبه انتقال دهیم.
برای نمونه گیری از شلبی یا سایر تجهیزاتی که به خاک آسیب نمی زنند استفاده کنید.
باید دقت شود که در طول مسیر انتقال درصد رطوبت و سایر مشخصات خاک تغییری نکند.
نکته دیگر آن که حداقل سه نمونه باید بگیریم.
چرا که نمی توان با یک نمونه بیش از یک بار آزمایش انجام داد.
نمونه های اخذ شده از محل زمین باید اندکی بزرگتر از جعبه آزمایش باشند.
اطراف نمونه ها را با دقت برش دهید تا دقیقا اندازه جعبه برش شوند.
سپس نمونه ها را داخل جهبه برش قرار دهید و آزمایش را شروع کنید.

ساخت نمونه بازسازی شده

برای ساخت نمونه های دست خورده، فقط کافیست به این نکته توجه توجه باشید که تمامی مشخصات خاک در محل گمانه، با نمونه خاک ساخته شده یکسان باشد.
برای رسیدن به این هدف، باید درصد رطوبت نمونه خاک را به رطوبتی برسانید که از آزمایش درصد رطوبت به دست آورده بودید.
چگالی را به چگالی برسانید که قبلا از آزمایش دانسیته در محل به دست آورده بودید.
یکی دیگر از متداول ترین سوالاتی که هنگام تست برش مستقیم پیش می آید این است که در جعبه برش چه مقدار خاک بریزیم؟
صد گرم؟
صد کیلوگرم؟
ده گرم؟
برای پاسخگویی به این سوال، باز هم بر میگردیم به جمله ای که در بخش قبلی گفتیم:
“در تمام آزمایش های مکانیک خاک، تلاش میکنیم که شرایط نمونه خاک، مشابه شرایط آن نمونه در طبیعت باشد”
حال این جمله یعنی چه؟
این جمله به این معنی است که باید چگالی خاک درون جعبه برش مستقیم، دقیقا مساوی چگالی خاک در محل باشد.
فرض کنید قبلا با استفاده از آزمایش دانسیته در محل، چگالی خاک را 2 گرم بر سانتی متر مکعب به دست آورده ایم.
از طرفی میدونیم که چگالی از تقسیم کردن وزن بر حجم به دست میاد.
حجم جعبه برش رو داریم، پس می تونیم وزن خاکی که باید داخل جعبه برش ریخته بشه رو حساب کنیم.
مثلا اگر جعبه برش اندازه ای معادل 10*10*3 سانتی متر داشت، لازمه داخل جعبه 600 گرم خاک بریزید.

 

 

نحوه انجام ازمایش برش مستقیم خاک

هرچند ممکن است نحوه انجام آزمایش برش در انواع خاک های مختلف متفاوت باشد، اما کلیت آزمایش مطابق مراحل زیر صورت می گیرد:

آماده کردن دستگاه برش مستقیم

• به دو بخش داخلی فک ها گریس بزنید تا اصطکاک بین آنها به حداقل مقدار ممکن برسد.
• یکی از روش هایی که در قسمت قبل گفته شد نمونه را بسازید.
  سپس نمونه را داخل جعبه برش قرار دهید.
• سنگ متخلخل را روی نمونه خاک قرار دهید.
  صفحه بارگذاری را هم روی سنگ متخلخل بگذارید.
  معمولا روی صفحه بارگذاری حفره ای وجود دارد که میله بارگذاری روی آن قرار می گیرد.
• نیمه پایینی جعبه را توسط پیچ ها محکم نمایید.
  دقت کنید که در برخی دستگاه های برش، نیمه پایینی ثابت است.
  در برخی دیگر نیمه بالایی ثابت است.
  به هر حال هر کدام از فک ها که قرار بود ثابت باشد، توسط پیچ محکم کنید.
• گیج قائم یا LVDT را روی نمونه متصل و آنرا صفر کنید.

تحکیم نمونه

• با توجه به شرایط نمونه و عمقی که نمونه در گمانه داشته است، روی صفحات وزنه گذاری می کنیم.
  اینکه چه وزنه ای روی دستگاه قرار گیرد، در ادامه همین متن آموزش داده ایم.
• به محض اولین بارگذاری، اطراف جعبه برش را از آب پر کنید تا نمونه اشباع شود.
  این حالت را زمانی انجام دهید که قصد دارید نمونه را در حالت اشباع بررسی کنید.
  مثلا شرایطی که نمونه را از زیر سطح آب زیرزمینی اخذ کرده باشید.
• مرتبا میزان تغییر ضخامت نمونه را با تغییرات گیج ثبت نمایید.
  بارگذاری طوری باشد که در هر مرحله دو برابر سری قبل وزنه بگذارید.

برش

• میخ های اتصال دو فک برش را بیرون بیاورید.
• موتور دستگاه برش مستقیم را روشن کنید.
• مقادیری که لودسل نشان می دهد را در هر گام دلخواه حرکت افقی جعبه بخوانید.
  عمدتا قرائت ها هر 0.05 میلی متر یا نصف دور کامل یک گیج افقی صورت می گیرد.

سرعت بارگذاری حداقل 0.5 و حداکثر 2 میلی متر در دقیقه می باشد.
به هر ترتیب سرعت بارگذاری باید طوری انتخاب شود که پس از 3 تا 5 دقیقه، نمونه به مقاومت نهایی برسد.
بارگذاری را تا زمانی ادامه دهید که نیروی برشی که لودسل نشان می دهد ثابت شود.
یا اینکه تغییر شکل برشی به 10 درصد ضلع جعبه برش برسد.
مثلا اگر از جعبه 10*10 استفاده می کنید، یک سانتی متر جابجایی فک ها یعنی پایان آزمایش.

محاسبات

• تنش قائم اسمی که از حاصل تقسیم بار قائم اعمال شده بر مساحت جعبه برش است را محاسبه کنید.
• منحنی تغییر شکل افقی نسبت به نیرو های ثبت شده را ترسیم کنید.
  از طریق آن حداکثر نیروی تحمل شده توسط خاک را به دست آورید.
• مقادیر تنش برشی ماکزیمم بدست آمده از مرحله قبل در مقابل تنش قائم در تمامی آزمایش ها را ترسیم کنید.
  بهترین خط عبوری از این نقاط را برازش دهید.
• شیب خط ترسیم شده زاویه اصطکاک و مقدار عرض از مبدا این خط برابر میزان چسبندگی خاک است.

محاسبات دستی آزمایش برش مستقیم، بسیار سخت و طاقت فرسا است.
اگر بخواهید نمودار های تنش کرنشی را رسم کنید و یا فی و سی به دست بیاورید، ممکن است مدتها طول بکشد.
امروزه برای به دست آوردن مشخصات برشی خاک ها از نرم افزارهای آزمایشگاه خاک استفاده می شود.

 

 

وزنه چند کیلویی روی دستگاه برش مستقیم قرار بدیم؟

یکی از مهمترین سوالاتی که هنگام کار با دستگاه برش مستقیم پیش می آید آن است که بر روی دستگاه چند کیلوگرم وزنه قرار بدیم؟
صد کیلوگرم؟
پنج کیلوگرم؟
پنجاه کیلوگرم؟
برای پاسخ به این پرسش، باید یک نکته کلیدی را به شما بگویم:
“در تمام آزمایش های مکانیک خاک، تلاش میکنیم که شرایط نمونه خاک، مشابه شرایط آن نمونه در طبیعت باشد”.
حالا این جمله یعنی چی؟
معنی این جمله این است که در طبیعت هر نیرویی به آن نمونه خاک وارد می شود، به نمونه داخل دستگاه برش مستقیم وارد کنیم.

یک مثال از نحوه بارگذاری

بگذارید با یک مثال، قضیه را روشن تر کنم.
فرض کنید نمونه ای از عمق 4 متری را برای شما آورده اند که تحت آزمایش قرار دهید.
حال باید حساب کنیم که به یک صفحه 10*10 سانتی متری در عمق 4 متری چه نیرویی وارد می شود.
فرض کنید همان جعبه برش مستقیم را در عمق چهار متری زمین قرار دادید.
چه نیرویی به آن وارد میشود؟
پاسخ به این سوال ساده است.
همانند شکل زیر، نیرویی که به جعبه وارد می شود همان وزن ستون خاکی است که روی آن صفحه 10 * 10 وجود دارد.

در مثال بالا لازم است چگالی خاک را ضربدر حجم ستون خاک بالای صفحه 10 * 10 کنیم:
10*10*400*2= 8000 گرم یا 80 کیلوگرم
پس برای انجام آزمایش خاک در عمق 4 متری، نیاز به وزنه 80 کیلوگرمی است.
در مثال بالا، چگالی خاک، 2 گرم بر سانتی متر مکعب در نظر گرفته شده است.
چگالی خاک با استفاده از آزمایش دانسیته در محل به دست می آید.
دقت کنید که در دستگاه های برش مستقیم امروزی، بازویی وجود دارد که با کمک اهرم هایی، وزنه را ده برابر می کند.
پس می توانید بخشی از وزنه را روی این اهرم ها قرار دهید تا نیاز به وزنه های کمتری جهت انجام آزمایش باشد.

یک تمرین برای شما!

حال شما بگویید برای خاکی که از عمق 4 متری برداشت شده و چگالی خاک 1.8 گرم بر سانتی متر مکعب است، چه وزنه ای باید رو دستگاه قرار دهیم؟
برای رسیدن به جواب سوالتان ویدئوی زیر را به دقت مشاهده کنید.
در ویدئو زیر، آموزش کامل وزنه گذاری روی دستگاه برش مستقیم بیان شده است.

 

 

 

تخمین پارامترهای مقاومت برشی

گاهی به دلیل گران قیمت بودن انجام آزمایش برش مستقیم و یا به دلیل وجود اشکالاتی در دستگاه برش مستقیم، امکان انجام آزمایش وجود ندارد.
در این شرایط می توانیم از نتایج آزمایش های قبلی که بر روی انواع خاک ها صورت گرفته است استفاده کرد.
همچنین گاهی امکان دارد آزمایش برش مستقیم بر روی خاک خاصی انجام داده باشیم و بخواهیم از صحت آزمایش های انجام شده مطمئن شویم.
در این حالت نیز می توانیم از جداول زیر که محدوده نتایج پارامترهای مقاومت برشی را ارائه می کند استفاده کرد.
شایان ذکر است که این نتایج تقریبی بوده و صرفا جهت تخمین زدن و برآورد کلی مناسب است.
استفاده از آنها جهت طراحی توصیه نمی گردد.

تخمین زاویه اصطکاک داخلی (Ø) آزمایش برش مستقیم خاک

برای تخمین زاویه اصطکاک داخلی در خاک های مختلف می توانید از جدول زیر استفاده کنید.

 

نوع خاک	تخمین زاویه اصطکاک داخلی (Ø) بر حسب درجه
	حداقل	حداکثر
شن شکسته، بدون ناخالصی با تراکم کم	40	44
شن و ماسه شکسته شده، بدون ناخالصی – با تراکم کم	38	40
مخلوط شن و ماسه طبیعی، بدون ناخالصی با دانه بندی منظم و گسترده و تراکم متوسط	34	37
مخلوط شن و ماسه طبیعی دارای دانه بندی منظم و گسترده و تراکم متوسط و با داشتن 5 تا 12 درصد ناخالصی سیلیسی و رسی	32	36
مخلوط شن و ماسه طبیعی با تراکم متوسط و با ناخالصی 12 تا 25 درصد سیلت و رس و دانه بندی نامنظم	30	32
ماسه با دانه بندی منظم و گسترده، بدون ناخالصی و تراکم متوسط	32	35
ماسه متوسط و ریز، با 5 تا 12 درصد ناخالصی سیلتی و رسی تراکم متوسط و دانه بندی نامنظم	28	32
ماسه با تراکم متوسط و مخلوط با سیلت	27	31
ماسه با تراکم متوسط و مخلوط با سیلت و رس	25	30
سیلت بدون ناخالصی رسی و تراکم متوسط	26	28
مخلوط سیلت و رس با 5 تا 12 درصد ناخالصی ماسه ریز و تراکم متوسط	22	24
مخلوط سیلت و رس بدون ناخالصی ماسه ای و تراکم متوسط	18	22
رس با ناخالصی سیلت	12	18
رس	0	16

 

 

تخمین چسبندگی خاک (c) از آزمایش برش مستقیم خاک

در صورتی که تمایل به دانستن چسبندگی خاک های مختلف داشته باشید می توانید از مقادیر تقریبی در جدول زیر استفاده کنید.

 

نوع خاک	تخمین چسبندگی خاک (c) بر حسب کیلوگرم بر سانتی متر مربع
	حداقل	حداکثر
شن شکسته تمیز با تراکم کم	0	0
شن و ماسه شکسته بدون ناخالصی  با تراکم کم	0	0
مخلوط شن و ماسه طبیعی بدون ناخالصی با دانه بندی منظم و گسترده و تراکم متوسط	0	0
مخلوط شن و ماسه طبیعی با دانه بندی منظم و گسترده و تراکم متوسط و با داشتن 5 تا 12 درصد ناخالصی سیلیسی و رسی	0.25	0.5
مخلوط شن و ماسه طبیعی با تراکم متعارف (متوسط) و با ناخالصی 12 تا 25 درصد سیلت و رس و دانه بندی نامنظم	0.4	0.8
ماسه با دانه بندی منظم و گسترده، بدون ناخالصی و تراکم متوسط	0	0
ماسه متوسط و ریز، با 5 تا 12 درصد ناخالصی سیلتی و رسی تراکم متوسط و دانه بندی نامنظم	0.25	0.5
ماسه با تراکم متوسط ، مخلوط با سیلت	0.25	0.7
ماسه با تراکم متوسط ، مخلوط با سیلت و رس	0.25	0.8
سیلت ( بدون چسبندگی ) و بدون ناخالصی رسی و تراکم متوسط	0.1	0.25
مخلوط سیلت و رس با 5 تا 12 درصد ناخالصی ماسه ریز با تراکم متوسط	0.25	0.65
مخلوط سیلت و رس بدون ناخالصی ماسه ای با تراکم متوسط	0.5	1
رس به همراه ناخالصی سیلت	0.5	1.5
رس	0.5	2.5

 

گزارش کار آزمایش برش مستقیم مکانیک خاک

اگر درس آزمایشگاه مکانیک خاک را در دوره لیسانس مهندسی عمران سپری کرده باشید و یا در حال سپری کردن باشید، می دانید که یکی از آزمایش های مهمی که در این دوره تدریس می شود، آزمایش برش مستقیم خاک است.
پس از آموزش این آزمایش آزمایشگاهی، از شما گزارش کار خواسته می شود.
در لینک زیر یک نمونه گزارش کار تست برش مستقیم خاک را ملاحظه می کنید:

 

 

 

معایب تست برش مستقیم

با اینکه آزمایش برش مستقیم محاسن بسیار زیادی دارد، دارای نقاط ضعفی هم هست که در ادامه به آنها اشاره می شود:

• صفحه گسیختگی اجباری است.
  خاک لزوما در ضعیف ترین بخش خود برش داده نمی شود.
• شرایط زهکشی غیرقابل کنترل است.
• توزیع تنش روی صفحه گسیختگی یکنواخت نیست.
• سطح برش دائما در حال تغییر است.
• سطح نمونه کوچک است.
• در حین آزمایش نمی توان ضریب پوآسون و مدول الاستیسیته را محاسبه کرد.
• اصطکاک نمونه با جعبه برش، موجب خطا در آزمایش می گردد.
• خاک مورد استفاده حتما باید همگن باشد.

دانلود نرم افزار تست برش مستقیم

محاسبات دستی آزمایش برش بسیار سخت و طاقت فرسا است.
امروزه برای انجام محاسبات در این تست آزمایشگاهی، از نرم افزار استفاده می شود.
با کلیک روی دکمه آبی رنگ زیر، می توانید این نرم افزار را دانلود نمایید.
این نرم افزار قابلیت ترسیم نمودار تنش کرنش را دارد.
همچنین می توانید با آن، فی و سی خاک را محاسبه نمایید.

 

 

 

در خصوص آزمایش برش مستقیم خاک سوالی دارید؟

اگر در خصوص مفاهیم آزمایش برش مستقیم خاک و یا در مورد نحوه انجام این تست آزمایشگاهی سوالی دارید، می توانید در بخش دیدگاه ها در زیر همین نوشته، پرسش خود را مطرح کنید.
کارشناسان ما کمتر از چند دقیقه پاسخ شما را خواهند داد.

آزمایش تعیین درصد رطوبت خاک، یکی از تست های پایه ای در آزمایشگاه مکانیک خاک است.
به طوری که بسیاری از آزمایش های صحرایی یا آزمایشگاهی ژئوتکنیکی، بدون انجام تست درصد رطوبت امکان پذیر نیست.
در این نوشتار، شرح کاملی از آزمایش درصد رطوبت خاک به همراه محاسبات مربوط به آن ارائه می گردد.

 

 

رطوبت خاک

خاک از دو بخش اصلی تشکیل شده است.
سنگدانه ها و حفرات.
حفرات خاک را، دو چیز پر می کند.
آب یا هوا.
آبی که داخل حفرات خاک را پر کرده، رطوبت نام دارد.
در تست تعیین درصد رطوبت، دنبال این هستیم که بدانیم چه میزان از حفرات خاک، توسط آب پر شده است.

 

وسایل ازمایش درصد رطوبت

برای انجام تست درصد رطوبت، نیاز به تجهیزات زیر دارید.
اگر تمایل به خرید یا فروش تجهیزات دست دوم آزمایش درصد رطوبت داشتید، می توانید در بازار خاک آگهی رایگان ثبت کنید.

ظروف تعیین درصد رطوبت

برای آزمایش درصد رطوبت خاک لازم است از ظرفی آلومینیومی یا حلبی استفاده کرد.
این ظروف حین آزمایش تغییر حجم ندارند.
نمونه های با وزن کمتر از دویست گرم، ظروفی با درپوش فلزی نیاز دارند.
برای سنجش درصد رطوبت در خاکهای با وزن زیاد، نیاز به درپوش نمی باشد.
جنس ظروف طوری باشد که در حین استفاده مکرر، دچار زنگ زدگی نشود.

گرمخانه

گرمخانه یا آون برای تبخیر کردن آب موجود در خاک ها استفاده می شود.
دمای گرمخانه لازم است در حدود 110 درجه سانتی گراد تنظیم گردد.
دماهای کمتر از این مقدار آب را از داخل خاک بیرون نمی آورد.
اگر خاک مورد آزمایش خاک آلی بود، دمای آون روی 60 درجه تنظیم گردد.
دماهای بیش از این مقدار هم ممکن است بافت خاک را دچار آسیب نماید.
توصیه می گردد آون انتخابی، تهویه دار، مجهز به ترموستات و دارای فن باشد.

ترازو

برای نمونه خاک های کمتر از 200 گرم، از ترازویی با حساسیت 0.01 گرم استفاده شود.
برای نمونه خاک هایی با وزن بیش از 200 گرم، از ترازویی با حساسیت 0.1 استفاده گردد.

 

 

آزمایش تعیین درصد رطوبت خاک

آزمایش درصد رطوبت خاک با هدف تعیین درصد وزنی آب در خاک نسبت به دانه های خاک صورت می گیرد.
استاندارد انجام این آزمایش ASTM D 2216  و AASHTO T 265-81 می باشد.

در این بخش روش گام به گام این تست آزمایشگاهی تشریح می شود.

1. وزن ظرف خالی به همراه درب آن را اندازه بگیرید (W1)
2. نمونه خاک را درون ظرف قرار دهید.
   درپوش آنرا روی ظرف قرار دهید تا رطوبت آن از دست نرود.
   سپس آن را توزین نمایید (W2)
3. بعد از وزن کردن نمونه، درپوش را بردارید و نمونه را به مدت 24 ساعت درون گرمخانه قرار دهید تا رطوبت آن کاملا از آن خارج شود.
   زمان قرارگیری خاک درون آون به نوع خاک بستگی دارد.
   در بسیاری از مواقع قرارگیری خاک به مدت 16 ساعت در گرمخانه کافی می باشد.
4. هنگامی که از خارج شدن کامل تمامی آب درون خاک اطمینان حاصل شد، آنرا از داخل آون خارج کنید.
   درپوش آنرا قرار دهید تا در مجاورت هوا، رطوبت جذب نکند.
   قوطی و نمونه خاک موجود در آن را وزن کرده و مقدار آنرا یادداشت کنید (W3).
5. وزن ظرف و خاک مرطوب داخلش را از وزن ظرف کم کنید تا مقدار وزن آب داخل نمونه به دست آید (Ww)
6. مقدار وزن ظزف و خاک خشک درون آنرا از وزن ظرف تنها کم کنید تا وزن خاک خشک به دست آید (Ws)

 

 

خاک را چند ساعت داخل آون قرار دهیم؟

همانطور که قبلا گفتیم استاندارد قرارگیری خاک داخل گرمخانه 24 ساعت است.
اما اگر این تست درصد رطوبت را انجام داده باشید، می دانید که این مدت خیلی خیلی زیاد است.
اغلب مواقع خیلی زود تر از 24 ساعت، خاک خشک می شود.
در واقع  دنبال شرایطی هستیم که تغییر جرم خاک حین خشک شدن، کمتر از یک درصد شود.
حداقل مدت زمان خشک شدن، دو ساعت است.
اگر خاک ماسه ای باشد، مدت زمان لازم برای خشک شدن 4 ساعت است.
حالا یک روش کاربردی برای تشخیص خشک بودن یا نبودن خاک خدمتتون عرض کنم:
یک نواری از کاغذ معمولی روی خاک قرار دهید.
اگر لبه های کاغذ خم شد، پس آن خاک مرطوب است.
بگذارید مدت بیشتری در گرمخانه بماند.
اگر کاغذ هیچ تغییر شکلی نداشت، خاک خشک شده است.
می توانید آنرا از داخل آون خارج نمایید.

فرمول اندازه گیری درصد رطوبت

درصد رطوبت خاک به صورت زیر تعریف می گردد:

در فرمول درصد رطوبت بالا، Ww وزن آب موجود در خاک است.
Ws وزن ذرات جامد خاک است.

 

 

رطوبت ۸۰ درصد یعنی چه

مطابق روابطی که در قسمت قبل برای درصد رطوبت ارائه کردیم، می توانیم هر رطوبتی را معرفی کنیم.
رطوبت 80 درصد یعنی هشتاد درصد حفرات داخل خاک، آب است.
بیست درصدش هواست.
به عبارت دیگر اگر وزن آب داخل خاک را به دست بیاوریم و آنرا تقسیم بر وزن سنگدانه ها کنیم، عدد 80 به دست می آید.

چند گرم خاک برای این آزمایش لازم است؟

برای انجام تست درصد رطوبت خاک، چقدر خاک لازم دارید؟
این سوالی است که بستگی به نوع نمونه و حجم خاکی دارد که از حفاری به دست آمده است.
همیشه باید این نکته را در نظر داشته باشید که خاکی که از حفاری دستی یا ماشینی به دست می آید، باید برای انجام تمام آزمایش های آزمایشگاهی استفاده شود.
پس نمی توان کل خاک را صرف انجام تست درصد رطوبت کنیم.
در هر صورت خاک انتخاب شده باید نماینده کل خاک باشد.
حداقل خاکی که برای انجام آزمایش درصد رطوبت خاک لازم است، به شرح جدول زیر است:

اندازه دانه های خاک	حداقل وزن پیشنهادی برای انجام آزمایش
اغلب خاک از الک 40 عبور می کند	10 تا 50 گرم
اغلب خاک از الک 4 عبور می کند	100 تا 150 گرم
حداکثر اندازه خاک 12.5 میلی متر	300 تا 500 گرم
حداکثر اندازه خاک 50 میلی متر	1000 تا 1200 گرم

 

فیلم آزمایش درصد رطوبت

در این ویدئو کوتاه مراحل انجام آزمایش درصد رطوبت خاک توسط یک انیمیشن کوتاه شرح داده شده است.
با دیدن این فیلم، دید خوبی نسبت به چگونگی این تست آزمایشگاهی به دست خواهید آورد.

 

 

 

در صورتی که پس از مشاهده این فیلم سوالی در ذهنتان ایجاد شده است، می توانید در بخش نظرات در زیر همین پست آن را مطرح فرمایید.

درصد رطوبت خاک های مختلف

اگرچه انجام آزمایش درصد رطوبت خاک بسیار ساده و ارزان قیمت است، اما گاهی به دلایل مختلف امکان انجام آن وجود ندارد.
در این شرایط می توانید از ارقام زیر استفاده کنید:
درصد رطوبت طبیعی خاک های ماسه ای و شنی حداکثر 15 تا 20 درصد می باشد.
در خاک های ریزدانه مثل رس یا سیلت، حداکثر رطوبت بین 50 تا 80 درصد است.
درصد رطوبت در برخی از خاک ها ممکن است بیش از 100% شود
به عنوان مثال خاک های شدیدا آلی می توانند درصد رطوبتی در حدود 500% داشته باشند.
این قبیل خاک ها برای استفاده در امور مهندسی مناسب نیستند.
درصد رطوبت طبیعی برخی دیگر از خاک ها در حالت اشباع در جدول زیر خلاصه شده است:

نوع خاک	درصد رطوبت طبیعی در حالت اشباع
رس نرم آلی	80 تا 130
رس نرم	30 تا 50
رس سفت	20
ماسه سست و یکنواخت	25 تا 30
ماسه متراکم و یکنواخت	12 تا 16
ماسه سیلتی سست و تیزگوشه	25
ماسه سیلتی متراکم و تیزگوشه	15
خاک ریزدانه	50 تا 80
خاک درشت دانه	15 تا 20

 

رابطه درصد رطوبت و مقاومت خاک

شاید این سوال برای شما هم پیش آمده باشد که درصد رطوبت خاک چه تاثیری در مقاومت خاک ها دارد؟
خاک خشک قوی تر است یا خاک مرطوب؟
این ها سوالاتی است که محققی به نام هنکل در سال 1960 پاسخ داد.
ایشان به این نتیجه رسید که خاک ها در هنگام مرطوب شدن، مقاومت برشی خود را از دست داده و ضعیف تر می شوند.
نیجه تحقیقات ایشان در شکل زیر بیان شده است:

همانطور که در این شکل مشاهده می شود، خاک هایی که درصد رطوبت بیشتری دارند، نیروی کمتری برای گسیختگی لازم دارند.
به عبارتی دیگر خاک های مرطوب مقاومت برشی کمتری دارند.
پس خاک خشک از خاک خیس قوی تر است.
می توان اینگونه نتیجه گرفت که یکی از روش های تقویت خاک ها، کاهش رطوبت یا خشک کردن آنهاست.

گزارش کار آزمایش تعیین درصد رطوبت خاک

گزارش کار اندازه گیری رطوبت خاک، یکی از گزارش هایی است که برای درس آزمایشگاه خاک در دوره لیسانس در رشته مهندسی عمران الزامی است.
در این درس بعد از انجام هر آزمایش، گزارش کار آن تست را به استاد مربوطه تحویل می دهیم.
اما باید دقت کنید که خود آزمایش تعیین درصد رطوبت، به صورت مستقل دارای گزارش کار نیست.
بلکه جزئی از گزارش کار سایر آزمایش ها مثل آزمایش حدود اتربرگ و یا آزمایش تک محوری است.
علت آن است که ذاتا آزمایش درصد رطوبت ابزاری است برای آزمایش های دیگر مثل آزمایش تک محوری و غیره.
پس اگر قصد نوشتن گزارش کار تست درصد رطوبت را دارید، گزارش کار تست دیگری که در آن درصد رطوبت به کار رفته است مثل گزارش کار آزمایش حدود اتربرگ را دانلود کرده و سپس بخش مربوط به درصد رطوبت آنرا مطالعه کنید.

 

راجع به آزمایش درصد رطوبت سوالی دارید؟

اگر با خواندن مطالب بالا سوالی در ذهنتان پیش آمد و یا پیرامون نحوه انجام آزمایش سوالی دارید، می توانید پرسش خود را در بخش دیدگاه ها در زیر همین نوشتار مطرح کنید.
کارشناسان ما در عرض چند دقیقه پاسخ شما را خواهند داد.

کلاس خصوصی آموزش آزمایش های مکانیک خاک  همه روزه در آزمایشگاه ما انجام می شود.
اگر شما هم در پی تاسیس آزمایشگاه مکانیک خاک هستید و یا می خواهید در یک آزمایشگاه مکانیک خاک مشغول به کار شوید، دوره خصوصی آزمایش های مکانیک خاک، می تواند شما را در این راه یاری دهد.
در این نوشتار تصمیم داریم برخی ویژگی های این کلاس را خدمتتان شرح دهیم.
به بعضی از سوالات متداولی که در خصوص این دوره آموزشی عملی پرسیده بودید هم پاسخ می دهیم.

این دوره شامل چه آزمایش هایی است؟

آزمایش های مکانیک خاک به طور کلی به دو دسته تقسیم بندی می شود:

• آزمایش های آکادمیک
• آزمایش های شهری

آزمایش های آکادمیک آزمایش هایی هستند که عمدتا در دانشگاه ها با هدف پیشبرد علم و نگارش مقاله انجام می شوند.
این آزمایش ها بسیار دقیق هستند.
اما سرعت انجام آنها بسیار کم است.
آزمایش های شهری آزمایش هایی هستند که دقت آزمایش های آکادمیک را ندارند.
اما به دلیل اینکه سرعت بالایی دارند، در آزمایشگاه های شهری انجام می شوند.
مثلا آزمایش سه محوری و آزمایش برش مستقیم هر دو برای به دست آوردن پارامترهای مقاومت برشی استفاده می شوند.
اما چون سه محوری دقیق تر است، از آن برای کارهای آکادمیک استفاده می شود.
از طرفی چون آزمایش برش مستقیم سریعتر انجام می شود، انجام این تست در سازمان نظام مهندسی اجباری شده است.

باید دقت کنید آزمایش هایی که با اهداف آکادمیک انجام می شود، موضوع بحث این کلاس آموزشی نیستند.
دوره آموزش آزمایش های مکانیک خاک پیش رو آزمایش های اجباری برای اخذ تاییدیه مکانیک خاک را پوشش می دهد.
این تست ها عبارتند از:

1- آزمایش دانه بندی

آزمایش دانه بندی خاک یکی از پایه ای ترین آزمایش های مکانیک خاک است که با توجه به ساده و ارزان بودن و همچنین اطلاعات گسترده ای که در اختیارمان می گذارد، در بین مهندسین ژئوتکنیک از محبوبیت بالایی برخوردار است.
این آزمایش بر اساس استاندارد ASTM D422 آموزش داده می شود و هدف آن طبقه بندی خاک ها و نام گذاری آنهاست.

2- آزمایش حدود اتربرگ

تست حدود اتربرگ بر اساس استاندارد ASTM D4318 آموزش داده می شود.
طی آن خواص خمیری خاک ها تعیین می شود.
حد خمیری، کاربرد گسترده ای در نحوه تشخیص خاک رس دارد.

3- آزمایش درصد رطوبت

این آزمایش بر اساس استاندارد ASTM D2216 آموزش داده می شود.
هدف از آن تعیین مقدار آب موجود در توده خاک است.
آزمایش درصد رطوبت خاک اساس و پایه بسیاری از آزمایش های صحرایی و آزمایشگاهی در مکانیک خاک است.

4- آزمایش برش مستقیم

این آزمایش بر اساس استاندارد ASTM D3080 آموزش داده می شود.
هدف این آزمایش تعیین پارامترهای مقاومت برشی خاک هاست.
با فراگیری آزمایش برش مستقیم می توانید تمامی سازه های ژئوتکنیکی مثل سد، تونل، خاکریز، دیوار حائل و غیره را به درستی طراحی نمایید.
در تصویر زیر دانشجویی را مشاهده می نمایید که در حال فراگیری این آزمایش در کلاس های ماست.

 

 

 

این دوره چه مدت طول می کشد؟

کلاس آموزش کار با تجهیزات آزمایشگاه مکانیک خاک کلا در چهار ساعت برگذار می شود.
توصیه می شود، این چهار ساعت به صورت دو کلاس دو ساعته در دو روز پشت سر هم تشکیل شود.
اما اگر حضور دو روزه شما در شهر تهران سخت بود، می توانید در کلاس خصوصی فشرده شرکت کنید.
به طوری که کلاس شما در یک روز، چهار ساعت پشت سر هم برگذار شود.
طبیعی است دو کلاس دو ساعته بازدهی علمی بهتری خواهد داشت.

مدرس دوره آموزش آزمایشات خاک کیست؟

مدرس این کلاس ها دکتر رسول غلامی، دانش آموخته دانشگاه صنعتی شریف است.
ایشان دارای سابقه کار 15 ساله در آزمایشگاه مکانیک خاک هستند.
برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید ویدئو زیر را با صدا و تصویر خودشان راجع به این دوره از کلاس ها ببینید.

 

 

 

محل برگذاری کلاس ها کجاست؟

محل برگذاری این کلاس ها در شهر تهران است.
تهران-بلوار مرزداران-خیابان لاله-پلاک نه

محل این کلاس ها را می توانید در نقشه گوگل مشاهده کنید.

هزینه این دوره آموزشی چقدر است؟

هزینه شرکت در این کلاس بیست میلیون تومان است.

چطور می توان با این تخصص کسب درامد کرد؟

با یادگیری آزمایش های مکانیک خاک می توانید کارشناس آزمایشگاه خاک شوید.
می توانید به طور رسمی در یک آزمایشگاه مکانیک خاک استخدام شوید.
با انجام آزمایش های اجباری در آن آزمایشگاه، کسب درامد کنید.
تکنسین های آزمایشگاه خاک، به صورت ثابت در محل شرکت هستند.
امکان کار کردن در چند شرکت مختلف برای آنها وجود ندارد.
پس از یادگیری این تخصص می توانید در سایت بازار خاک آگهی های استخدام را ببینید و با آنها تماس بگیرید.

چگونه در این کلاس شرکت کنم؟

این دوره به صورت خصوصی تشکیل می شود.
یعنی یک نفر شمایید و یک نفر استادتان.
لازم است شما ساعت و روزی که می توانید در دوره شرکت کنید، از حداقل چند هفته زودتر به ما اعلام کنید.
برای افزایش کیفیت کلاس ها، هر روز را صرفا به یک نفر اختصاص می دهیم.
پس برای شرکت در این کلاس ها صرفا کافیست با تلفن 02144927201 تماس گرفته و نامنویسی کنید.

 

 

در خصوص آموزش آزمایش های خاک سوالی دارید؟

اگر در خصوص نحوه تدریس و یا کلاس های خصوصی و مطالبی که قرار است به شما آموخته شود سوالی دارید، می توانید در بخش دیدگاه ها در زیر همین پست، پرسش خود را مطرح کنید.
کارشناسان ما کمتر از چند دقیقه پاسخ شما را خواهند داد.

آزمایش تراکم خاک، با هدف به دست آوردن وزن مخصوص خشک حداکثر و درصد رطوبت بهینه انجام می شود.
مهندسین ژئوتکنیک دریافته اند که اگر هنگام متراکم کردن به خاک مورد نظر آب اضافه کنند، این عملیات راحت تر انجام می شود.
افزودن رطوبت، موجب روغنکاری و آسان شدن تراکم می شود.
اما اگر مقدار آب از حدی بیشتر شود، چگالی خاک کاهش می یابد و تراکم به خوبی صورت نمی گیرد.
پس یک درصد رطوبت بهینه ای وجود دارد که ما در واقع دنبال به دست آوردن آن هستیم.
در این نوشتار شرح کامل این تست آزمایشگاهی خدمت شما مهندسین گرامی ارائه می گردد.

تراکم خاک

قبل از هر چیز لازم است با مفهوم تراکم خاک آشنا شوید و تفاوت های تحکیم و تراکم را بدانید.
تراکم به معنای کاهش حجم خاک در اثر خروج هواست.
تحکیم به معنای کاهش حجم خاک در اثر خروج آب است.
در ادامه راجع به مفهوم تراکم خاک بیشتر صحبت می کنیم.

 

 

فیلم آزمایش تراکم خاک

در این بخش، فیلم کاملی از روند انجام آزمایش تراکم خاک برای شما مهندسین گرامی تهیه شده است.
در این ویدئو کوتاه تجهیزات کامل این آزمایش معرفی شده و سپس یک آزمایش واقعی بر روی نمونه خاک انجام می شود.
این فیلم برای اولین بار دوبله شده و به زبان فارسی ارائه می شود.

 

 

کاربرد تست تراکم خاک

در ساخت بسیاری از پروژه های ژئوتکنیکی لازم است خاک را متراکم نمود.
به عنوان مثال هنگام ساخت پروژه ای همچون ساخت باند فرودگاه و یا راهسازی به نقاطی برخورد می کنیم که خاک نسبتا ضعیفی دارند.
لازم است این خاک ها را متراکم نمود تا به چگالی و تراکم مد نظر ما برسند.
این تراکم توسط غلتک های مختلفی انجام می شود که متداول ترین آنها، غلتک های چرخ استوانه ای صاف، غلتک پاچه بزی، غلتک های چرخ لاستیکی، غلتک های ارتعاشی و… هستند.
عمق تاثیر تراکم، تابع وزن غلتک و نوع خاک است.

به طور کلی تراکم خاک برای رسیدن به اهداف زیر انجام می شود:

• افزایش ظرفیت باربری خاک
• کاهش نشست پذیری خاک
• افزایش مدول الاستیسیته و مدول عکس العمل بستر
• پایداری بیشتر شیروانی های خاکی

 

 

وسایل آزمایش تراکم

• قالب مخصوص تراکم
• حلقه متحرک دور قالب
• چکش مخصوص آزمایش تراکم
• اسپری آب پاش
• الک شماره چهار
• چکش لاستیکی
• پیمانه
• تابه بزرگ برای مخلوط کردن
• تیغ تیز یا چاقویی به طول حداقل 25 سانتی متر
• آون
• ترازو
• دستگاه های مخلوط کن خاک

روش انجام ازمایش تراکم خاک

آیین نامه تراکم خاک بر اساس استاندارد ASTM D 698 صورت میگیرد.
در این بخش به تشریح آزمایش پروکتور استاندارد پرداخته می شود.
انواع دیگر آزمایش تراکم روش انجام مشابهی دارند.
فقط اندازه محفظه و کوبه در آنها تغییر می کند.
در جدول زیر دو روش متداول برای انجام تست تراکم بیان شده است.
مشخصات هریک در جدول زیر گنجانده شده است:

	آشتوی استاندارد	آشتوی اصلاح شده
تعداد لایه های خاک	3	5
تعداد ضربه چکش در هر لایه	25	25
وزن چکش	2.5 کیلوگرم	4.5 کیلوگرم
ارتفاع سقوط	30 سانتی متر	45 سانتی متر

مراحل گام به گام تست تراکم

روش انجام آزمایش تراکم به شرح زیر است:

1. قالب تراکم را خالی کرده و آنرا وزن نمایید.
2. نمونه ای از خاک را انتخاب کرده و آن را از الک شماره چهار عبور دهید.
3. با خاکی که در مرحله دوم از الک عبور داده شده یک لایه به ضخامت 5 تا 8 سانتی متر درست کنید.
4. با آرامی به وسیله کوبه مخصوص تراکم نقاط مختلف را تحت ضربه قرار دهید.
   این ضربات باید در مجموع 25 ضربه شود.
5. لایه دوم و سوم را همانند لایه اول تشکیل داده و 25 ضربه به آن بزنید.
6. حلقه فلزی دور قالب را بردارید و سطح رویی آن را صاف کنید.
7. سیلندر و نمونه را وزن کنید.
8. خاک درون قالب را خارج کرده و بخشی از آن را جهت سنجش میزان آب درون نمونه جدا کنید.
9. به خاک مقداری آب اضافه کنید تا درصد رطوبت آن اندکی بیشتر شود و مراحل را مجددا تکرار نمایید.
10. تا زمانی که خاک کاملا مرطوب و چسبنده شود، مراحل را تکرار نمایید.

 

 

فرمول درصد تراکم خاک

چگالی خاک خشک را از رابطه زیر بدست آوردید: (ϒ=W/V(w+1

که در آن:

W وزن کل خاک متراکم شده در قالب است

V حجم قالب

w درصد آب موجود در خاک

با محاسبه درصد رطوبت خاک و چگالی خشک خاک، می توانید منحنی تراکم خاک را ترسیم نمایید.
درصد رطوبت بخش افقی و چگالی خشک خاک، قسمت عمودی نمودار است.
با رسم این نمودار می توان چگالی خشک حداکثر و درصد رطوبت متناظر با آن را بدست آورد.
در شکل زیر نمونه ای از اینگونه نمودار های تراکم را ملاحظه می کنید.

 

 

تفسیر آزمایش تراکم خاک

فرض می کنیم با استفاده از روش آموزش داده شده در بخش قبلی، منحنی تراکم خاک را رسم کردید.
با استفاده از نکات زیر می توانید نمودار به دست آمده را تفسیر نمایید:

• با افزایش انرژی تراکم، نمودار به سمت چپ و بالا حرکت می کند.
  در واقع با افزایش انرژی تراکمی، چگالی خشک حداکثر افزایش و درصد رطوبت بهینه کاهش می یابد.
• با افزایش اندازه دانه های خاک، نمودار به سمت چپ و بالا می رود.
  به عبارتی دیگر هرچه خاک درشت تر باشد، چگالی خشک حداکثر آن بیشتر می شود.
  هرچه خاک ریزدانه تر باشد، درصد رطوبت بهینه آن بیشتر خواهد بود.

مقادیر معمول در تست تراکم

فرض کنید آزمایش تراکم خاک را انجام داده اید.
چطور می توان متوجه شد، آزمایش ها را به درستی انجام داده اید؟
صرفا کافیست نتایج خود را با جدول زیر مقایسه کنید.
در این جدول، مقادیر متداول در انجام آزمایش تراکم بیان شده است.
نشان داده ایم که مقدار حداکثر چگالی خشک و رطوبت بهینه در انواع خاک ها چند است.

نوع خاک	حداکثر چگالی خشک	حداکثر رطوبت بهینه
GW	20 تا 21.5	8 تا 11
GP	18.5 تا 20	11 تا 14
GM	19 تا 21.5	8 تا 12
GC	18.5 تا 20	9 تا 14
SW	17.5 تا 21	9 تا 16
SP	16 تا 19	12 تا 21
SM	17.5 تا 20	11 تا 16
SC	17 تا 20	11 تا 19
ML	15 تا 19	12 تا 24
CL	15 تا 19	12 تا 24
OL	13 تا 16	21 تا 32
MH	11 تا 15	24 تا 40
CH	13 تا 17	19 تا 36
OH	10.5 تا 16	21 تا 45

توضیحات مهم راجع به جدول فوق

منبع جدول بالا، کتاب گرگ (1960) می باشد.
واحد حداکثر چگالی خشک، کیلونیوتن بر متر مکعب است.
همچنین واحد رطوبت بهینه حداکر، درصد می باشد.
اگر با علائم به کار رفته در ستون دسته خاک ها آشنایی ندارید، توصیه می کنیم مقاله طبقه بندی خاک ها به روش یونیفاید را مطالعه کنید.
در صورتیکه نتایج حاصل از آزمایش تراکم شما بین بازه اعلامی در جدول بالا بود، یعنی آزمایش را به درستی انجام داده اید.
اگر نتایج آزمایش شما فاصله خیلی زیادی با مقادیر اعلامی در جدول بالا داشت، احتمالا آزمایش را به درستی انجام نداده اید.
تست خود را مجددا تکرار نمایید.

 

 

تراکم نسبی خاک و درصد تراکم چیست؟

دو اصطلاح مهم در دنیای ژئوتکنیک وجود دارد که به دلیل شباهتی که با کلمه تراکم دارند، با یکدیگر اشتباه گرفته می شوند.
در این بخش هر دو این اصطلاحات به صورت کامل بیان می شود:

تعریف تراکم: به کاهش حجم خاک، در اثر خروج هوا گفته می شود.

تعریف درصد تراکم: کمیتی است که به کمک آن، وضعیت تراکمی فعلی خاک با شرایط ایده آل آزمایشگاهی مقایسه می شود.
در واقع برای به دست آوردن درصد تراکم، باید چگالی خشک خاک را به چگالی خاک خشک حداکثر تقسیم کنیم.

تعریف تراکم نسبی: کمیتی است که وضعیت تراکمی موجود خاک را با چگالی حداکثر و حداقل آزمایشگاهی مقایسه می کند.
تراکم نسبی را با Dr نمایش می دهند.

درصد تراکم خاک در راهسازی

درصد تراکم خاک در پروژه های ژئوتکنیکی مختلف، متفاوت است.
با توجه به اهمیت پروژه می توان درصد تراکم متفاوتی برای پروژه ها در نظر گرفت.
مثلا در پروژه های تراکم خاک راهسازی ، تراکم 95 درصد کافی است.
در پروژه های تراکم برای سوله های صنعتی تراکم 85 درصد کافی است.
و اما در برخی پروژه های با اهمیت بیشتر مثلا تراکم باند فرودگاه، نیاز به درصد تراکم های بالاتر و حتی بیش از صد در صد می باشد.

تخمین درصد تراکم نسبی خاک با استفاده از SPT

برای تخمین مقدار تراکم نسبی خاک ها، می توان از روابط تقریبی که Dr را به آزمایش SPT ارتباط می دهد استفاده کرد.
Dr خاک ها در اغلب مواقع کمتر از 100 در صد است.
تراکم نسبی برای خاک های درشت دانه و غیرچسبنده کاربرد دارد.
با استفاده از سه شرط زیر می توان فهمید که خاک از نظر تراکمی در چه وضعیتی قرار دارد:

1. اگر Dr کمتر از 40 باشد پس خاک سست می باشد.
2. در شرایطی که Dr بین 40 تا 60 باشد، خاک با تراکم متوسط است.
3. اگر Dr بیش از 60 باشد، خاک متراکم است.

تخمین درصد تراکم نسبی خاک با استفاده از چگالی

فرض کنید چگالی خاک را از یکی از روش های متداول تعیین چگالی، مثل روش موم گیری به دست آورده باشید.
برای تخمین درصد تراکم خاک ها با استفاده از عدد چگالی، می توان از اعداد زیر استفاده کرد:

• اگر چگالی خاک بین 11 تا 16 کیلونیوتن بر متر مکعب بود، خاک بسیار سست است و باید تراکم آنرا صفر در نظر بگیرید.
• درصورتیکه چگالی خاک بین 14 تا 18 کیلونیوتن بر متر مکعب بود، خاک  سست است و باید تراکم آنرا 15 درصد در نظر بگیرید.
• اگر چگالی خاک بین 17 تا 20 کیلونیوتن بر متر مکعب بود، خاک متوسط است و باید تراکم آنرا 35 درصد در نظر بگیرید.
• در شرایطی که چگالی خاک بین 17 تا 22 کیلونیوتن بر متر مکعب بود، خاک متراکم است و باید تراکم آنرا 65 درصد در نظر بگیرید.
• اگر چگالی خاک بین 20 تا 23 کیلونیوتن بر متر مکعب بود، خاک بسیار متراکم است و باید تراکم آنرا 85 درصد در نظر بگیرید.

منبع مقادیر بالا کتاب تحلیل و طراحی پی باولز می باشد.

تست تراکم خاک در محل

هدف از تراکم نسبی، تعیین درصد تراکم نسبی آن خاک است.
روش گام به گام تعیین درصد تراکم نسبی در محل مطابق مراحل زیر است:

• گام اول: در محل آزمایشگاه و با استفاده از آزمایش تراکم ، چگالی خشک حداکثر خاک را به دست آورید.
• گام دوم: با استفاده از روابط وزنی-حجمی چگالی مرطوب خاک را به دست آورید.
• گام سوم: با استفاده از آزمایش دانسیته در محل ، چگالی خاک در محل را محاسبه نمایید.
• گام چهارم: با تقسیم کردن چگالی به دست آمده از آزمایش دانسیته در محل به چگالی حداکثر آزمایشگاهی، تراکم نسبی خاک به دست می آید.

 

برای تراکم خاک از چه غلتکی استفاده کنیم؟

برای متراکم نمودن خاک ها، باید از غلتک استفاده کنیم.
غلتک ها انواع مختلفی دارند.
هر یک از غلتک ها برای خاک خاصی مناسب هستند.
نمی توان هر غلتکی را برای متراکم کردن هر خاکی استفاده کرد.

انواع غلتک

در این بخش انواع غلتک ها و خاک هایی که به کمک آن ها می توان متراکم کرد معرفی می شود:

1. غلتک چرخ فولادی یا غلتک استوانه ای : این غلتک ها برای متراکم کردن درشت دانه خوب دانه بندی شده و خاک های ریزدانه غیرخمیری مناسب است.
2. غلتک پاچه بزی یا پاچه فیلی : مناسب برای متراکم کردن خاک های ریزدانه خمیری و غیرخمیری .
   این غلتک ها برای متراکم کردن خاک های درشت دانه ای که بیش از 20% ریزدانه دارند هم مناسب است.
3. غلتک چرخ لاستیکی : این غلتک ها برای متراکم نمودن اغلب خاک ها مناسب است.
   برای متراکم کردن اغلب خاک های ریزدانه و درشت دانه کاربرد دارد.
4. غلتک ویبره یا لرزاننده: مناسب برای خاک های دانه ای که دانه بندی یکنواخت داشته باشند و همچنین ماسه لای دار.
5. کفشک های لرزاننده: از این غلتک در مکان هایی استفاده می شود که امکان استفاده از غلتک بزرگ نیست.
   حداکثر راندمان این غلتک ها، برای خاک های درشت دانه ای است که درصد ریزدانه آن کمتر از 15 درصد باشد.

 

چه غلتکی برای خاک ما مناسب است؟

برای اینکه بدانیم برای هر نوع خاک چه نوع غلتکی مناسب است، می توانید از جدول زیر هم استفاده کنید:

گروه خاک	توضیحات خاک	نوع غلتک پیشنهادی
GW	شن با دانه بندی خوب	لاستیکی – فلزی – تراکتوری
GP	شن با دانه بندی بد	لاستیکی – فلزی – تراکتوری
GU	شن با دانه بندی یکدست	لاستیکی – تراکتوری
GM	شن لای دار	لاستیکی – پاچه بزی
GC	شن رس دار	لاستیکی – پاچه بزی
SW	ماسه با دانه بندی خوب	لاستیکی – تراکتوری
SP	ماسه با دانه بندی بد	لاستیکی – تراکتوری
SU	ماسه با دانه بندی یکدست	لاستیکی – تراکتوری
SM	ماسه لای دار	لاستیکی – پاچه بزی
SC	ماسه رس دار	لاستیکی – پاچه بزی
ML	لای با چسبندگی کم	لاستیکی – پاچه بزی
CL	رس با چسبندگی کم	لاستیکی – پاچه بزی
OL	خاک آلی با چسبندگی کم	لاستیکی – پاچه بزی
MH	لای با چسبندگی زیاد	لاستیکی – پاچه بزی
CH	رس با چسبندگی زیاد	لاستیکی – پاچه بزی
OH	خاک آلی با چسبندگی زیاد	لاستیکی – تراکتوری
Pt	خاک مردابی یا لجن	غیرقابل تراکم

منبع جدول بالا کتاب مکانیک خاک پایه نوشته میرحسینی و همکاران می باشد.

 

چگونه به حداکثر تراکم خاک برسیم؟

یکی از مهمترین دغدغه های کارفرمایان این است که چطور حداکثر تراکم خاک را به دست آورند.
در این بخش چند نکته برای بهتر نتیجه گرفتن هنگام عملیات غلتک زنی خدمتتان ارائه می کنیم:

1- ضخامت لایه را کمتر کنید

اگر قرار است خاک را در محلی به ضخامت یک متر متراکم کنید، اینطور نباشد که کل خاک را یکدفعه ریخته و شروع به غلتک زنی کنید.
بهتر است خاک را در لایه های نازک 20 سانتی متر ریخته و در دفعات بیشتری غلتک زنی نمایید.

2- سطح فشار را کم کنید

سعی کنید غلتک را به صورت متمرکز بر روی سطح کمی قرار دهید.
بدین ترتیب فشار بیشتری به خاک وارد میشود.

3- از غلتک سنگین استفاده کنید

برای گرفتن نتیجه بهتر، باید از غلتک های سنگین تر استفاده کنید.
غلتک های سبک تاثیر کمتری دارند.
میزان تراکم در غلتک های سنگین بیشتر است.

4- نوع غلتک مناسب انتخاب کنید

باید این نکته را بدانید که هر نوع غلتک برای انواع خاک ها مناسب نیست.
برای هر خاک باید از غلتک مخصوص به خودش استفاده کنید.
مثلا برای خاک های رسی از غلتک پاچه بزی استفاده کنید.
برای خاک های درشت دانه از غلتک های استوانه ای.

5- تعداد دفعات عبور را زیاد کنید

یکی از مهمترین عواملی که در اخذ حداکثر تراکم تاثیرگذار است، تعداد دفعات عبور است.
هرچه تعداد دفعات یا پاس عبوری بیشتر باشد، نتیجه خاک متراکم تر است.
تحقیقات نشان داده که تعداد هشت تا ده بار عبور، حداکثر تراکم خاک را حاصل می نماید.

6- از پیمانکاران معتبر استفاده کنید

تمام آنچه در بالا گفته شد، بستگی به پیمانکاری دارد که در محل پروژه خود استفاده می کنید.
اگر صاحب غلتک آدم ماهر و توانمندی باشد، تمام موارد بالا را به خوبی رعایت می کند.
در غیر اینصورت تراکم خاک شما به خوبی انجام نمی شود.
شرکت های غلتک زنی معتبر را می توانید در سایت نیازمندیهای آزمایش خاک پیدا کنید.

 

تاثیر مواد آلی بر تراکم خاک

خاک های آلی خاک هایی هستند که از بقایای بدن جانوران و باقیمانده گیاهان پوسیده تشکیل شده اند.
وجود این قبیل خاک ها در خاک های معدنی و غیرآلی موجب کاهش چگالی خاک و در نتیجه تراکم پذیری بیشتر خاک می گردد.
این خاصیت برای خاک زیر ساختمان ها، پی ها و خاکریزها غیرمطلوب می باشد.
در صورتی که میزان خاک آلی بیش از 10 درصد باشد، وزن مخصوص خشک خاک به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد.
از سویی دیگر با افزایش درصد خاک آلی، میزان درصد رطوبت بهینه افزایش می یابد.

گزارش کار آزمایش تراکم خاک

آزمایش تراکم خاک، یکی از آزمایش های اصلی درس آزمایشگاه خاک دوره لیسانس در رشته تحصیلی مهندسی عمران است.
پس از پایان آزمایش، استاد مربوطه از شما گزارش کار می خواهد.
در لینک زیر، یک نمونه گزارش کار از تست تراکم برای شما تهیه شده است.
بر روی آن کلیک کرده و فایل گزارش کار را دانلود نمایید.
نسخه ای که برای شما آماده کرده ایم، نسخه pdf آزمایش تراکم خاک می باشد.

 

 

تراکم کاهش یافته یا UnderCompaction

روش تراکم کاهش یافته یا آندرکامپکشن در واقع یک روش ساخت نمونه بازسازی شده خاک است.
و ارتباطی به آزمایش تراکم خاک ندارد.
این روش اولین بار توسط Ladd (1978) معرفی شد.
مفهوم کلی این روش این است که برای ساخت نمونه آزمایشگاهی نباید ضخامت لایه های مختلف یکسان باشد.
مثلا اگر در حال ساخت نمونه بازسازی شده برای آزمایش سه محوری به ارتفاع 9 سانتی متر هستید، نباید نمونه ای با سه لایه 3 سانتی متری بسازید.
بلکه باید ضخامت لایه اول را بیشتر، دومی اندکی کمتر و سومی از همه کمتر باشد.
دلیلش این است که لایه اول هنگام تراکم لایه های دوم و سوم نیز متراکم می شود.
پس باید لایه اول را اندکی ضخیم تر در نظر بگیریم که در انتها چگالی خاک در کل نمونه یکسان شود.

نحوه به دست آوردن تراکم کاهش یافته

امروزه محاسبات روش تراکم کاهش یافته با کمک نرم افزار انجام می شود.
نرم افزارها به ما کمک می کنند که ضخامت دقیق هر لایه را محاسبه کنیم.
وزن لازم در هر لایه را نیز می توان با این نرم افزارها حساب کرد.
در این بخش یک نمونه از این نرم افزارها را برایتان تهیه کرده ایم.
روی دکمه آبی رنگ زیر کلیک کرده و وارد صفحه دانلود این نرم افزار شوید.

 

 

در خصوص تست تراکم خاک سوالی دارید؟

در صورتی که پیرامون روش انجام آزمایش تراکم سوالی دارید و یا با خواندن مطالب بالا ابهامی در ذهنتان ایجاد شده است، می توانید در بخش دیدگاه ها در زیر همین نوشته آنرا مطرح نمایید.
کارشناسان ما پس از چند دقیقه جواب شما را خواهند داد.