آزمایش برش پره
آزمایش برش پره یا Vane Shear Test از جمله آزمایش های ساده صحرایی در ژئوتکنیک است که به اختصار به آن VST می گویند.
در خاک های رسی انجام شده و هدف آن به دست آوردن مقاومت برشی زهکشی نشده خاک هاست.
در این نوشتار کوتاه ضمن آشنایی با آزمایش VST چگونگی انجام آن و کاربردهای آن را خواهید آموخت.
تجهیزات آزمایش برش پره
ابزارهای مورد استفاده در آزمایش VST شامل موارد زیر است:
۱- تیغه چهار پره
این چهار پره به هم عمود است.
ارتفاع پره دو برابر عرض پره هاست.
قطر پره های استاندارد ۶٫۵ سانتی متر و ارتفاع آن ۱۳ سانتی متر است.
در پره های استاندارد، ضخامت پره ۲ میلی متر است.
عموما شکل پره ها مستطیلی است، اما گاهی برای نفوذ بهتر در خاک، آنها را به شکل نوک تیز می سازند.
پره ها در سایزها و ابعاد متنوعی ساخته می شوند.
پره های بزرگتر برای خاک های قوی تر به کار می روند و نتایج دقیق تری نیز می توان با آنها به دست آورد.
اما باید توجه کرد که پره بزرگتر، دست خوردگی بیشتری هم در پی دارد.
همچنین چرخاندن پره های بزرگ در خاک بسیار سخت و گاهی غیر ممکن است.
لذا باید اندازه پره را متناسب با میزان سختی خاک انتخاب نمایید.
۲- میله جهت اتصال پره ها به منبع تولید چرخش یا ترک
این میله در اغلب موارد قطری معادل ۱٫۲۷ سانتی متر دارند.
۳- منبع تولید چرخه
اعمال ترک یا نیرو چرخشی می تواند به صورت دستی و یا توسط ماشین انجام شود.
۴- ابزاری جهت اندازه گیری گشتاور اعمالی به میله
۵- تجهیزاتی جهت کاهش اصطکاک میله ها
روش انجام آزمایش برش پره
این آزمایش با استفاده از استاندارد ASTM D-2573 انجام می شود.
شیوه کار به این صورت است که پره ای متناسب با نوع خاک انتخاب شده و به داخل زمین فرو برده می شود.
پس از قراردادن پره در داخل زمین ۵ دقیقه صبر می کنیم تا خاک شرایط قبلی خود را بازیابد.
سپس پره را با سرعت ۶ درجه در دقیقه می چرخانیم.
پس از ۲ تا ۵ دقیقه خاک به گسیختگی می رسد.
مدت زمان گسیختگی در خاک های مختلف، متفاوت است.
مثلا در رس های خیلی نرم، زمان گسیختگی گاهی تا ۱۵ دقیقه هم ادامه می یابد.
در دستگاه هایی که عملیات به صورت کاملا دستی انجام می شود، باید میزان گشتاور اعمالی را هر سی ثانیه ثبت کنیم و سپس نمودار گشتاور نسبت به زمان را ترسیم کنیم.
امروزه این کار توسط نرم افزارها و ابزارهای دیجیتال انجام می شود.
خروجی این آزمایش، مقاومت زهکشی نشده خاک است.
باید دقت شود که در حین انجام آزمایش، مقداری اصطکاک بین خاک و میله در حال دوران وجود دارد.
باید با استفاده از ابزارهایی این میزان اصطکاک محاسبه شده و از گشتاور اصلی کم شود.
آزمایش VST چه کاربردی دارد؟
عمده کاربرد آزمایش برش پره، تخمین خصوصیات خاک های ریزدانه مثل رس یا سیلت در حالت اشباع است و در انواع دیگر خاک کاربرد ندارد.
این آزمایش را نمی توان در خاک های درشت دانه مثل شن ها انجام داد.
چرا که به دلیل ظرافت پره ها، امکان فرو بردن آنها داخل خاک های سختی مثل شن ها نیست.
مشخصات زیر را با استفاده از آزمایش پره می توان به طور مستقیم تعیین کرد:
- درجه حساسیت خاک
- مقاومت برشی زهکشی نشده خاک در حالت ریمولد شده
- مقاومت برشی زهکشی نشده
مزایا و معایب تست برش پره
در این قسمت معایب و مزایای این آزمایش را خدمتتان نم می بریم:
مزایای آزمایش برش پره
- تعیین مقاومت زهکشی نشده خاک
- ساده بودن روند انجام آزمایش
- تعیین حساسیت رس
- استفاده طولانی مدت در عمل
معایب آزمایش برش پره
- محدودیت کاربرد در رس های نرم تا سخت
- نیاز به تصحیح برای مقاومت به دست آمده از آزمایش
- تحت تاثیر قرار گرفتن نتایج در صورت وجود ماسه
- عدم امکان کاربرد در خاک های آلی
کنترل نتایج ازمایش برش پره
یکی از چالش های هر آزمایش این است که آیا نتایجی که به دست آوردیم صحیح است یا خیر.
در این بخش رابطه ای را به شما معرفی می کنیم که با استفاده از آن می توانید نتایج خود را کنترل کنید.
تخمین نتایج آزمایش برش پره
همانطور که در راببطه بالا ملاحظه می گردد، صرفا با انجام آزمایش حدود اتربرگ می توانید مقاومت زهکشی نشده خاک را به دست بیاوریم.
مقدار به دست آمده را با نتیجه ای که از تست برش پره به دست آوردید مقایسه کنید.
به هر ترتیب نتیجه ای که از این آزمایش میگیرید همواره ثابت نیست و تابع عوامل زیر است:
- نوع خاک
- مقاومت ناهمسانگرد
- دستخوردگی ناشی از نصب برش پره
- سرعت چرخش
- زمان انجام آزمایش
- گسیختگی خاک اطراف پره
در خصوص آزمایش برش پره سوال دارید؟
در صورتی که از فرآیند انجام آزمایش برش پره سوالی دارید و یا با خواندن مطالب بالا ابهامی در ذهنتان ایجاد شده است، می توانید در بخش دیدگاه ها در زیر همین نوشتار، آن را بیان کنید. کارشناسان ما پس از چند دقیقه پاسخ شما را خواهند داد.
عرض سلام و خسته نباشید، یک سوال کلی دارم ممنون میشم جواب بدین؛ مهندسی که در یک پروژه برای شرکت پیمانکار کار میکند آیا نتایج آزمایش های مختلفی را که خودش انجام داده است به صورت خام به شرکت کارفرما گزارش میکند یا اصصلاح شده؟ در مورد آزمایش های برجا مانند برش پره و آزمایش های آزایشگاهی این روند به چه صورت است؟
سلام. من سوال شمارو متوجه نمیشوم. نتایج آزمایش را مگر اصلاح میکنند؟
سوال دوم اینکه مهندسی که برای شرکت پیمانکار کار می کند مگر صلاحیت انجام آزمایش دارد؟
آزمایش باید توسط آزمایشگاه مکانیک خاک مورد تایید وزارت راه و شهرسازی انجام شود و نتایج هیچ آزمایشی نباید اصلاح شود.
نتایج واقعی که از آزمایش برجا به دست آمد، باید عینا گزارش شود.
آیا به جای آزمایش برش پره می توان آزمایش سه محوری UU انجام داد و نتیجه یکسان گرفت؟
کدام آزمایش دقیق تر هست؟
سلام. این دو آزمایش لزوما نتایج یکسانی نمی دهد. آزمایش برش پره نسبتا دقیق تر است چرا که در محل انجام می شود و نه در آزمایشگاه.
این مطلب حرفنداشت
قربان شما
در آزمایش برش پره در خاک های سخت چرا از پره های بزرگتر استقاده می شود؟
انتخاب اندازه پره، تابع عوامل مختلفی مثل قابلیت سیستم اعمال نیرو و مقاومت مورد انتظار از خاک است. استفاده از پره های بزرگتر در خاک های سخت تر، معمولا نتایج بهتری به دست می دهد.