معرفی انواع آزمایشات کاربردی مکانیک خاک

آخرین بروزرسانی: 18 اسفند 1402
معرفی انواع آزمایشات کاربردی مکانیک خاک

معرفی انواع آزمایشات کاربردی مکانیک خاک

مقدمه

آزمایش‌های صحرایی خاک یا درجا آزمایش‌هایی هستند که در محل پروژه و بر روی سطح خاک یا در عمق خاک انجام می‌شوند. مهم‌ترین آزمایش‌های صحرایی خاک عبارت‌اند از آزمون نفوذ استاندارد (SPT)، آزمایش برش پره صحرایی، تست نفوذ مخروط (CPT)، تست سنجش فشار و تست دیلاتومتر (DMT). آزمون برش پره (VST) در خاک‌های ریزدانه اشباع برای به‌دست‌آوردن مقاومت برشی زهکشی نشده استفاده می‌شود. آزمایش برش گمانه (BST) شامل حفاری گمانه و قراردادن دستگاه سنجش برش داخل گمانه تا عمق موردنظر آزمایش است. آزمایش بارگذاری صفحه‌ای (PLT) یکی از ساده‌ترین و قدیمی‌ترین آزمایش‌های درجا است. آزمایش نسبت باربری کالیفرنیا (CBR) نوعی آزمایش صفحه‌ای است که در محل یا در آزمایشگاه انجام می‌شود. آزمایش‌های درجا که بیشتر در داخل آب مورداستفاده قرار می‌گیرند، تست نفوذ مخروط و آزمون برش پره هستند.

برای یک مدت طولانی آزمایش‌های صحرایی خاک توسط دانشگاهیان و مراجع علمی نادیده گرفته می‌شدند. کسانی که همیشه تست‌های آزمایشگاهی را ترجیح می‌دادند؛ چون در آن مشخصات آزمایش به‌خوبی شناخته شده بود و شرایط آزمایش کاملاً تحت کنترل قرار داشت. این دید ممکن است منجر به یک اطمینان گمراه‌کننده نسبت به نتایج آزمایش‌های آزمایشگاهی شود به‌طوری‌که فراموش می‌کنیم قبل از رسیدن به آزمایشگاه، خاک تاریخچه خاص خود را داشته است و تحت شرایط نمونه‌برداری، حمل‌ونقل و حفاظت خاک تا رسیدن به آزمایشگاه، شرایط خاک آن‌قدر دگرگون می‌شود که مشخصات آن کم‌وبیش تغییر می‌کنند. آزمایش‌های صحرایی خاک نه‌تنها به ما اجازه می‌دهند تا همه مقادیر مشخصات مکانیکی خاک که در آزمایشگاه اندازه‌گیری می‌شود را بادقت بیشتری تعیین کنیم، بلکه به ما این امکان را می‌دهند که فراتر برویم و داده‌هایی را پیدا کنیم که دسترسی به آنها در تست‌های آزمایشگاهی غیرممکن است.

در بسیاری موارد مناسب‌ترین روش برای تعیین مشخصات خاک استفاده از نمونه دست‌نخورده خاک و انجام آزمایش‌های آزمایشگاهی بر روی آن است. اما به دلیل اینکه امکان اعمال تنش‌هایی دقیقاً مشابه تنش برجای موجود در محل،  در شرایط آزمایشگاه به‌سادگی امکان‌پذیر نیست و همچنین نمونه‌های گرفته شده با دست‌خوردگی زیادی همراه می‌شوند، در این موارد انجام آزمایش‌های آزمایشگاهی برای تعیین مشخصات خاک، مشکلات و هزینه‌های فراوانی را به دنبال دارد. برای جلوگیری از این مشکلات، از آزمایش‌های صحرایی نظیر CPT و DMT و CBR و PLT و BST و VST و SPT و آزمایش نفوذ بِکِر (BPT) استفاده می‌شود.

1. انواع آزمایش‌های خاک

بعد از نمونه‌برداری و انجام آزمایش‌ها، گزارشی تهیه می‌شود که سازمان نظام‌مهندسی به‌صورت مستقیم بر آن نظارت دارد. از جمله آزمایش‌های خاک عبارت‌اند از:

  • آزمایش نفوذ استاندارد
  • آزمایش هم ارز ماسه‌ای
  • آزمایش هیدرومتری
  • آزمایش حد روانی
  • آزمایش دانه‌بندی به روش سرند کردن
  • آزمایش برش مستقیم
  • آزمایش سه محوری
  • آزمایش ضریب نفوذپذیری با بار آبی افتان
  • تعیین ضریب نفوذپذیری با بار آبی ثابت
  • آزمایش تحکیم
  • آزمایش تراکم

2. آزمایش بارگذاری صفحه‌

آزمایش بارگذاری صفحه‌ (Plate Load Test) روشی صحرایی برای تعیین ظرفیت باربری خاک، ارزیابی میزان تراکم‌پذیری و محاسبه مدول عکس‌العمل بستر در برابر بارهای وارده است. این آزمایش برای برآورد ظرفیت باربری فونداسیون‌های کم‌عمق و برای طراحی پیاده‌روها مورداستفاده قرار می‌گیرد. برای انجام این آزمایش، یک صفحه فولادی تحت‌فشار تدریجی قرار می‌گیرد و میزان نشست صفحه ثبت می‌شود.

قابل‌ذکر است که در میان آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ نیز از آزمایش بارگذاری صفحه به‌عنوان روشی برای تعیین مدول تغییر شکل توده سنگ یاد شده است. هدف از این آزمایش تعیین ظرفیت باربری نهایی خاک بر مبنای ملاحظات نشست، تعیین میزان تراکم‌پذیری، برآورد مدول الاستیسیته خاک و محاسبه مدول عکس‌العمل بستر است.

1.2. مزایای آزمایش بارگذاری صفحه‌

۱. قادر به درک رفتار فونداسیون در شرایط بارگذاری خواهیم بود.

۲. قابلیت ارزیابی ظرفیت باربری خاک در یک عمق معین و همچنین پیش‌بینی میزان نشست خاک تحت یک بارگذاری مشخص را دارد.

۳. با توجه به اینکه ظرفیت باربری مجاز فونداسیون سطحی را می‌توان به وسیله آزمایش بار صفحه‌ای پیش‌بینی کرد، می‌توان محاسبات مربوط به این نوع فونداسیون را با کمک این آزمایش انجام داد.

۴. آزمایش در مدت کوتاهی انجام می‌شود و از نظر اقتصادی کاملاً به‌صرفه است.

۵. سهولت در اجرا

2.2. روش انجام آزمایش بارگذاری صفحه

مطابق ASTM D1194 برای انجام آزمایش بارگذاری صفحه، گودالی به قطر چهار برابر قطر صفحه آزمایش تا عمق Df (عمق پی) حفر شده و صفحه در مرکز سوراخ قرار داده می‌شود. برای جلوگیری از دست‌خوردگی زمین زیر صفحه، می‌توان به‌عنوان پیش بارگذاری چند بارگذاری تناوبی سریع با فشارهای کم، اعمال کرد.

سپس بار توسط جک با افزایش پله‌ای بر صفحه اعمال می‌شود. گام‌های بارگذاری حداکثر مساوی یک‌چهارم تا یک‌پنجم بار نهایی تخمین‌زده شده است. در هر گام بارگذاری، نشست شالوده توسط گیج بادقت 0.25 میلی‌متر اندازه‌گیری می‌شود. بار هر گام حداقل به‌اندازه یک ساعت حفظ می‌شود.

آزمایش بارگذاری صفحه تا لحظه گسیختگی یا وقوع نشست 25 میلی‌متر و یا زمانی که تنش صفحه به دو یا سه برابر بار طراحی پیشنهادی برای پی اصلی برسد ادامه پیدا می‌کند. باید مراقب بود تا میزان نشست از حد ظرفیت اندازه‌گیر عقربه‌ای فراتر نرود. افزایش بار باید تقریباً یک پنجم ظرفیت باربری تخمینی خاک باشد. فواصل زمانی بارگذاری نباید از یک ساعت کمتر باشد و طول زمان در تمامی مراحل بارگذاری باید تقریباً یکسان باشد. همچنین پس از برداشتن بار باید برجهندگی (بازگشت) الاستیک خاک را برای مدت زمانی حداقل معادل با طول زمان یک مرحله افزایش بار ثبت کرد. ثبت نشست ها برای یک ساعت اول هر 5 تا 10 دقیقه انجام می گیرد.

آزمایش نفوذپذیری صحرایی به روش لوفران

آزمایش نفوذپذیری صحرایی به روش لوفران

3. آزمایش نفوذپذیری صحرایی به روش لوفران

روش لوفران در مورد مواد مختلف غیرچسبنده و فرماسیون‌های آلتره و در شرایط مختلف هیدروژئولوژیک مورداستفاده قرار می‌گیرد. این روش در خاک‌های چسبنده نیز به کار می‌رود؛ ولی نتایج کمتر مورداعتماد خواهند بود. متناسب با تکنیک حفاری گمانه و طول مورد آزمایش، آزمایش لوفران به دو صورت اصلی زیر انجام می‌گیرد:

الف- گمانه تا ته لوله‌گذاری شده و نفوذ آب فقط در راستای عمودی از ته چاه انجام می‌گیرد. روش لوفران به این صورت کمتر مورداستفاده قرار می‌گیرد؛ زیرا قسمت پائین ممکن است با مواد ریزدانه مسدود شود. به دلیل نتایج تقریبی در این روش نیاز است تعداد نسبتاً زیادی آزمایش جهت ارزیابی دقیق نفوذپذیری خاک انجام شود.

ب- طولی به میزان 30 تا 100 سانتیمتر از ته گمانه که لوله‌گذاری شده حفر می‌گردد. نفوذ آب از پایه درون این قسمت قرار می‌گیرد. برای جلوگیری از از ریزش از لایه های سست، میتوان از یک لوله مشبک با نفوذپذیری خیلی بیشتر از نفوذپذیری خاک استفاده کرد و یا آن را با شن درشت دانه که نفوذپذیری آن خیلی بیشتر از خاک باشد پر نمود. در این صورت نفوذ آب افقی خواهد بود. اما با ادامه بیشتر آزمایش نتیجه حاصله میتواند نماینده توده خاک در هر دو راستا باشد گاهی نتیجه آزمایش نفوذپذیری افقی با نتایج حاصله از روش الف ترکیب شود تا فرآیند نفوذپذیری حاصل شود.

اگر قسمت مورد آزمایش پایین‌تر از آب زیر زمینی باشد (GWL)، آزمایش غالباً در سه مرحله انجام می‌گیرد:

  • آزمایش با بارخیزان  (Rising Head) 

تغییرات سطح آب در طول زمان اندازه‌گیری می‌شود بدون آنکه آبی به داخل لوله پوشش گمانه ریخته شود.

  • آزمایش با بار ثابت (Constant Head)

تغییرات جریان افزوده شده به داخل لوله گمانه در طول زمان اندازه‌گیری و بار ثابت نگه داشته می‌شود.

  • آزمایش با بار افتان (Falling Head) 
  • تغییرات سطح آب در طول زمان اندازه‌گیری شود بدون آنکه آبی به داخل لوله پوشش گمانه ریخته شود.

هدف آزمایش لوفران

تعیین ضریب نفوذپذیری خاک

وسایل آزمایش:

  1. منبع آب که آب موردنیاز برای آزمایش را تأمین می‌کند و بهتر است حداقل چند مترمکعب حجم داشته باشد.
  2. کنتور آب که برای اندازه‌گیری دبی، مورداستفاده واقع می‌شود و بهتر است دقت آن در حد صدم لیتر باشد.
  3. ظرف مدرج آب که برای اضافه‌کردن آب به گمانه در جایی که نفوذپذیری خیلی کم است کاربرد دارد و بهتر است دقت آن در حد هزارم لیتر باشد.
  4. کرنومتر که برای اندازه‌گیری زمان به کار می‌رود و بهتر است دقت آن در حد دهم ثانیه باشد.
  5. سوند الکتریکی که برای اندازه‌گیری عمق سطح آب گمانه به کار می‌رود و بهتر است دقت آن در حد میلیمتر باشد.

روش آزمایش:

روش لوفران هم‌زمان با حفاری گمانه و در صورت احتیاج هم‌زمان با آزمایش‌ها در محل انجام می‌گیرد، گل حفاری نباید بکار رود و آزمایش در شرایط خشک و یا با استفاده از کمی آب در بعضی حالات انجام می‌گیرد. درصورتی‌که قرار باشد آزمایش نفوذپذیری در قسمت‌های مختلف گمانه انجام گیرد، حفاری با قطرات بزرگ‌تر، ترجیحاً 146 میلیمتر، باید شروع گردد.

حفاری را می‌توان با دست و یا با دستگاه حفاری دورانی با ضربه‌ای انجام داد. آماده‌سازی برای آزمایش به طور خلاصه به شرح زیر است:

الف- حفاری گمانه تا عمقی که نفوذپذیری باید در آن عمق آزمایش شود و سپس لوله‌گذاری تا ته، لازم است که تماس لوله پوشش بر بدنه گمانه هر چه بیشتر باشد.

ب- قسمت مورد روش لوفران باید طوری مسدود شود که آب زیرزمینی و آب گمانه فقط از طریق قسمت لوله‌گذاری نشده گمانه و یا از طریق ته آن به هم مرتبط باشند. برای مسدودکردن قسمت مذکور اول لوله پوشش را به‌اندازه 40 تا 50 سانتی‌متر بالا کشیده و سپس مقداری رس یا پنتونیت به ارتفاع 80 تا 100 سانتیمتر در ته گمانه ریخته شود (برای این منظور از ملات سیمان – رس نیز مخصوصاً وقتی که قسمت مورد آزمایش خیلی پایین‌تر از سطح آب زیرزمینی باشد استفاده می‌گردد).

مقدار آب رس باید متناسب با حد خمیری آن باشد به شرطی که سطح آب زیرزمینی کمی پایین‌تر از قسمت مورد آزمایش بوده و عمل مسدودکردن در سه تا پنج مرحله همراه با کوبیدن انجام می‌گیرد و وقتی که سطح آب زیرزمینی در لوله بالاست، عمل مسدودکردن معمولاً با استفاده از کلوخه منتونیت و تراکم در هر لوله انجام می‌گیرد.

این کار را می‌توان با پیستونی بر روی میله بر روی میله حفاری یا اعمال فشار هیدرولیک بر روی دستگاه حفاری انجام داد. روش دوم بهتراست زیرا از بالا یا پایین‌رفتن دستگاه در داخل چاه اجتناب گردیده و نیز از تغییرات متوالی فشار که مانع تراکم لایه مزبور می‌گردد جلوگیری می‌شود. کیفیت و راندمان آزمایش بستگی زیادی به مهارت در آماده ساختن این لایه و کیفیت انسداد دارد. وقتی که عمل مسدودکردن تمام شد لوله پوشش باید به‌اندازه 10 تا 20 سانتیمتر به داخل رانده شود.

ج- حال سایه مسدودکردن را باید (تا عمق قبلی حفاری) مورد حفاری مجدد قرارداد. در روش الف قسمت مورد آزمایش ته خود گمانه تمیز شده است. در طریق ب قسمت مورد آزمایش باید تا جایی حفاری شود که قسمت لوله‌گذاری نشده زیر مسدود 80 تا 100 سانتیمتر برسد. حداقل قطر قسمت مورد آزمایش 66 میلیمتر ولی اندازه‌ای که توصیه می‌شود 86 میلیمتر است.

در ضمن حفاری باید دقت شود که عمل بالا و پایین کردن دستگاه به‌آهستگی انجام گیرد تا از ایجاد خلأ یا افزایش فشار که موجب ریزش دیواره قسمت مورد آزمایش می‌شود جلوگیری گردد. اگر با وجود همه احتیاطات باز هم احتمال ریزش قسمت مورد آزمایش وجود داشته باشد باید اقداماتی که بالا توضیح داده شده است انجام گیرد.

د- توصیه می‌شود که قسمت مورد آزمایش دو بار به‌وسیله تلمبه شستشو داده شود.

ه- قسمت مورد روش لوفران که حفاری و شسته شده است، را باید به حال خود گذاشت تا تراز آب در داخل گمانه تثبیت شود (هر ده دقیقه یک‌بار و جمعاً سه بار کنترل شود). سپس تراز آب زیرزمینی را باید اندازه‌گیری و ثبت نمود.

لازم است که هر آزمایش به دو یا سه روش انجام گیرد. نتایجی که  در هر روش به طور مستقل به دست میاید برای محاسبه ضریب نفوذپذیری بکار می‌رود. در این روش گمانه را از آب تخلیه کرده و با این کار سطح آب داخل لوله به 2 تا 3 متر پائین‌تر از سطح تثبیت شده آب زیرزمینی رسانده می‌شود این کار را در صورت امکان آن‌قدر باید ادامه داد تا سطح آب لوله تا یک حد منطقی تثبیت شود. با انجام این کار، عملیات مربوط به آزمایش بارخیزان به اتمام می‌رسد.

لوله را پرازآب کرده و مقدار آب لازم برای حفظ سطح آب در همان ارتفاع به‌صورت تابعی از زمان ثبت می‌گردد، اگر همین مقدار آب در اندازه‌گیری‌هایی که در هر ده دقیقه یک‌بار و جمعاً سه بار انجام می‌گیرد ثبت شود (با تولرانس10 ±%)، آزمایش تمام است. آزمایش بار افتان از لحظه‌ای که ریختن آب به داخل لوله قطع شود شروع می‌گردد. افت تراز آب در لوله به‌صورت تابعی از زمان ثبت می‌شود. این کار تا وقتی ادامه می‌یابد که تراز آب تثبیت شود.

توصیه می‌شود خیز با افت تراز آب (h) در مقاطع زمانی زیر تثبیت گردد:

1، 2، 3، 4، 5 دقیقه و سپس در هر10 دقیقه یکبار (حداقل 2بار) به همین ترتیب به درون لوله ریخته می‌شود مقدار آبی (Q) که در آزمایش بار ثابت  را باید 5 بار در فواصل زمانی یک دقیقه و سپس (حداقل 2 بار) در فواصل زمانی 10 دقیقه ثبت کرد. هر روش آزمایش که در اینجا گفته شد حداقل 30 دقیقه طول میکشد. تنظیم روش های اندازه‌گیری را می‌توان در حین کار با توجه به شرایط موجود انجام داد.

آزمایش لوژان

آزمایش لوژان

4. آزمایش لوژان

متداول‌ترین آزمایش جهت تعیین نفوذپذیری طبقات سنگی، آزمایش لوژان است. این آزمایش در طبقات سنگی گمانه‌ها و در فواصل حدوداً هر 5 متر انجام می شود که گاه ممکن است به خاطر آب خوری زیاد تشکیلات و عدم ایجاد قطعات 5 متری به علت ریزشی بودن مصالح و یا در ابتدای برخورد با طبقه سنگی جهت رند کردن متراژ آزمایشات بعدی، طول قطعه را کمتر از 5 متر انتخاب نمایند این آزمایش هماهنگ با حفاری انجام می گیرد به جز موارد خاصی که از پکر مضاعف (دبل پکر) استفاده می شود این آزمایش رو به پائین و با پکر منفرد انجام می شود و قبل از آزمایش میبایست حتمأ قطعه مورد نظر توسط آب صاف فاقد ذرات جامد کلوئیدی شستشو داده شود تا بریده های احتمالی از چاه خارج و در حین آزمایش ایجاد مشکل ننمایند. لازم به ذکر است استفاده از بنتونیت (گل حفاری) در حین حفاری به علت نفوذ در درز و شکافهای موجود در سنگ ایجاد نتایج گمراه کننده در آزمایش مینماید بدین خاطر جهت دستیابی به نفوذ پذیری واقعی زمین، حفاری بدون استفاده از گل حفاری انجام میگیرد.

هدف آزمایش:

اندازه‌گیری نفوذپذیری توده‌های سنگی درزه‌دار در صحرا

وسایل آزمایش:

  1. پمپ آب (جهت تأمین فشار آب)
  2. مسدودکننده‌ها یا پکر (برای آب‌بند کردن دو سر قطعه مورد آزمایش)
  3. کنتور آب (برای اندازه‌گیری دبی آب)
  4. فشارسنج (میزان فشار آب را اندازه‌گیری می‌نماید)
  5. منبع آب (جهت تأمین آب موردنیاز در طول آزمایش)
  6. سیستم تولید و انتقال فشار گاز برای بادکردن پکرها (در صورت نیاز)

روش آزمایش:

در پکر مکانیکی لوله مشبک فلزی را به‌اندازه طول قطعه مورد آزمایش (معمولاً 5 متر) به زیر پکر مشبک می بندیم و در انتهای لوله مشبک یک درپوش می بندیم تا آب از جوانب لوله به بیرون تراوش ننماید. پکر مورد استفاده می تواند از نوع مکانیکی یا بادی و یا آبی (پکر) یا مسدود کننده باید با ایجاد فشار بر گمانه در مقابل فشار اعمالی در قسمت مورد آزمایش مقاومت کافی داشته باشد. طول مسدود کننده باید حداقل  5 برابر عرض آن باشد در این آزمایش معمولاً از مسدود کننده تکی استفاده می شود اگر قطعات خاصی مورد نظر باشد از مسدود کننده مضاعف استفاده می گردد. گیج فشار (فشار سنج) با ظرفیت سنجشی تا حدود 20 اتمسفر با دقت 1/0 اتمسفری مجاز می‌باشد نوسانات عقربه  فشارسنچ  در حین آزمایش تنها برای یکی از تقسیمات 1/0 اتمسفری مجاز میباشد. استفاده از مخازن جهت تثبیت فشار آزمایش الزامی است. آزمایش های نفوذپذیری نباید در شرایط توام با ضربات هیدرولیکی انجام گیرد. در صورتی که از پمپ های پیستونی استفاده میشود از تجهیزات لازم جهت کاهش فشار و جذب شوک های ایجاد شده باید استفاده شود. هر گاه که پمپ های سانترفیوژ مورد استفاده قرار گیرد تجهیزات مذبور موردی نخواهد داشت. آب مورد پمپ بعد از عبور از فشار شکن ها و یکنواخت شدن جریان از کنترل آب عبور می نمایند. بعد از کنتور در مسیر لوله یک گیج فشار جهت قرائت فشار موجود در لوله نصب می گردد. آب در مرحله بعدی از طریق اتصالات  لوله حفاری وصل شده و بعد از عبور از پکر که قطعه مورد آزمایش را از قسمت‌های بالایی چاه جدا نموده از طرق سوراخ‌های جانبی لوله مشبک به قطعه تزریق می شود. ضمنا قبل از فشار شکن یک شیر برگشت و یک شیر رفت جهت کنترل مقدار آب تزریقی و فشار قرار داده می‌شود.

پارامترهای مورد بررسی در آزمایشگاه خاک

پارامترهای مورد بررسی در آزمایشگاه خاک

5. پارامترهای مورد بررسی در آزمایشگاه خاک

اهمیت تست خاک در ساخت سازه درحالی‌که ساختمان روی خاک قرار دارد، در این می‌باشد که وزن ساختمان و تأثیر نیروهای طبیعی مانند باد بر خاک و انتقال مجموعه‌ نیروها، به بافت خاک بستگی دارد. به همین دلیل لازم است تا ویژگی‌های آن توسط تجهیزات آزمایشگاه خاک سنجیده شود. از جمله پارامترهایی که در آزمایشگاه خاک مورد بررسی قرار می‌گیرد عبارت‌اند از:

  • CBR
  • مقاومت برشی تک‌محور
  • مقاومت فشاری
  • تحکیم نفوذپذیری
  • درصد رطوبت خاک
  • دانه‌بندی مکانیک خاک
  • تعیین حد روانی
  • تعیین حد خمیری
  • تراکم تراکتور معمولی
  • تراکم اصلاح شده
  • وزن مخصوص خاک
  • وزن مخصوص خاک در محل
  • وزن مخصوص مصالح ریزدانه

1.5. با تجهیزات آزمایشگاه خاک چه می‌کنند؟

در آزمایشگاه خاک، از وسایل زیادی برای آزمایش‌های متفاوت بر روی خاک و نمونه‌های خاکی استفاده می‌کنند. این ابزارها برای استفاده دانشمندان و محققان در نظر گرفته شده تا بر روی نمونه خاک آزمایش کرده و اطلاعاتی از قبیل رطوبت، هیدرومتر خاک و تجزیه‌وتحلیل اندازه ذرات سیلتو خاک را با آن اندازه‌گیری می‌کنند. به این قبیل دستگاه‌ها، تجهیزات آزمایشگاه خاک می‌گویند.

2.5. آزمایش تعیین تیپ خاک در آزمایشگاه خاک

برای مثال یکی از آزمایش‌هایی که بر روی نمونه خاک در آزمایشگاه انجام می‌شود، تعیین تیپ خاک است. تعیین تیپ خاک در مقاوم‌سازی ساختمان و سازه در برابر زلزله اهمیت زیادی دارد. برای انجام این آزمایش نمونه منتقل شده از زمین را تحت استرس برشی یا shear stress قرار می‌دهند تا واکنش‌های آن را در برابر نیروهای مختلف را مشاهده کنند. سپس باتوجه‌به واکنش‌های ضبط شده از خاک موردنظر، آن را درون یکی از انواع خاک طبقه‌بندی می‌کنند.

3.5. انواع تیپ خاک

تیپ خاک به‌طورکلی از نظر مقاومت در برابر نیروهای برشی به ۴ گروه از تیپ ۱ تا تیپ ۴ تقسیم‌بندی می‌شود.  تیپ یک جزو بهترین نوع خاک بوده و مقاومت خوبی در برابر زلزله و نیروهای مشابه دارد. در مقابل آن تیپ ۴ جزو بدترین نوع خاک بوده که کمترین میزان مقاومت را دارا است.

6. اهداف مطالعات ژئوتکنیک و مکانیک خاک و آزمایش‌ها آن

  • شناسایی لایه‌های تحت‌الارضی
  • تعیین ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی آن‌ها
  • تعیین نوع پی و عمق استقرار آن
  • تعیین ظرفیت باربری پی
  • تعیین ضریب عکس‌العمل خاک زیر پی جهت طراحی سازه‌ای پی
  • طبقه‌بندی نوع زمین بر اساس آیین‌نامه ۲۸۰۰ ایران
  • تعیین نوع سیمان مصرفی در بتن پی
  • بررسی وضعیت آب زیر زمینی
  • ارائه توصیه‌های فنی پی‌سازی
  • مطالعه زمین‌شناسی و لرزه‌خیزی عمومی محدوده موردمطالعه در حد اطلاعات و آمار
  • قبل از شروع ساخت یک پروژه تمام این مطالعات و آزمایش‌ها می‌بایست انجام شود و تمام مطالعات در زمینه زمین‌شناسی عمومی محدوده موردمطالعه انجام و بررسی گردد.

*در واقع این مطالعات مطابق مطالعاتی است که سازمان زمین‌شناسی کشور درباره هر شهر انجام داده است.

مواردی که در یک گزارش مطالعات ژئوتکنیک و مکانیک خاک برای یک پروژه مسکونی

مواردی که در یک گزارش مطالعات ژئوتکنیک و مکانیک خاک برای یک پروژه مسکونی

7. مواردی که در یک گزارش مطالعات ژئوتکنیک و مکانیک خاک برای یک پروژه مسکونی

  • اطلاعاتی درباره سنگ‌بستر منطقه، سازنده‌ای موجود
  • اطلاعاتی در مورد زمین‌لرزه‌های تاریخی و موقعیت مکانی و زمانی آن‌ها
  • بررسی و مطالعه زمین‌لرزه‌های دستگاهی منطقه موردنظر
  • استفاده از سازوکار کانونی زمین‌لرزه‌ها برای تعیین مکانیسم جنبایی گسل‌ها، ویژگی‌های ساختاری منطقه و نیز جهت تنش‌های حاکم بر پوسته، ویژگی‌های لرزه‌خیزی و جهت حرکت صفحات لیتوسفری
  • تعیین زمین ساختگاه از نظر نوع خاک و سنگ
  • تعیین مشخصات و فاصله گسل‌های موجود در نزدیکی پروژه
  • طبقه‌بندی نوع زمین
  • انجام مطالعات صحرایی و انجام آزمایشاتی همانند آزمایش نفوذ استاندارد، آزمایش دانسیته درجا، آزمایش بارگذاری صفحه‌ای و نیز آزمایش برش مستقیم درجا
  • درنظرگرفتن ساختمان‌ها و تأسیسات موجود در اطراف پروژه
  • تعیین عمق مناسب گمانه‌ها باتوجه‌به نوع خاک و تعداد طبقات
  • طبقه‌بندی خاک‌های زیر سطحی و تعیین خصوصیات مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی آنها
  • اخذ نمونه از محل پروژه و انجام آزمایش‌ها مربوطه روی آن (آزمایشاتی همچون آزمایش هیدرو متری، دانه‌بندی، حدود اتربرگ، دانسیته و درصد رطوبت طبیعی و نیز آزمایش برش مستقیم)
  • بررسی مطالعات و آآزمایش‌های انجام شده و تعیین مشخصات ژئوتکنیک خاک برای محاسبه ظرفیت باربری خاک (مشخصاتی از قبیل وزن مخصوص طبیعی خاک، زاویه اصطکاک داخلی مؤثر خاک، مقاومت چسبندگی مؤثر خاک، مدول الاستیسیته خاک)
  • بررسی پتانسیل وجود خاک‌های مسئله‌دار در محدوده موردمطالعه

8. هدف از مطالعات ژئوتکنیک و مکانیک خاک

  • تعیین نوع پی بر اساس خاک شناسایی شده زیر آن
  • تعیین میزان پایداری خاک محل پروژه در مقابل واژگونی و لغزش در صورت وقوع زمین‌لرزه و نیروی باد
  • تعیین ظرفیت باربری شالوده بر اساس مشخصات به‌دست‌آمده از خاک
  • تعیین و محاسبه تنش‌ها و فشارهای جانبی خاک
  • ارائه توصیه‌های فنی از نظر پیشنهادها لازم برای نوع مصالح (مثل نوع سیمان، نوع شالوده، عمق یخبندان، بهسازی زمین، عمق استقرار پی‌ها، پیشنهادها مربوط به گودبرداری، تعیین سیستم دفع فاضلاب و آب‌های سطحی، پیشنهاداتی در مورد عملیات خاک‌ریزی و تراکم)

جمع‌بندی ونتیجه‌گیری

جهت آشنایی کامل با  “انواع آزمایشات کاربردی مکانیک خاک” به پکیج “جزوات کاربردی” در بخش گنجینه فایل وب‌سایت مراجعه فرمایید.

اشتراک‌گزاری در شبکه‌های اجتماعی

دیدگاه خود را بنویسید

هایپر فایل

آخرین مقالات:

  • چالش‌های طراحی معماری 

  • پزشکی یا مهندسی؟ کدام رشته‌های پزشکی اشباع شده اند؟

آخرین فایل‌های گنجینه فایل:

  • ضوابط کاربردی نظام فنی و اجرایی

  • فایل‌های کاربردی دفتر فنی

آخرین فایل‌های هایپر فایل:

  • جزوه تحلیل سازه

  • جزوه مهندسی ترابری