آزمایش تحکیم خاک

آزمایش تحکیم خاک ، آزمایشی جهت تعیین پارامترهای موثر در پیش بینی نشست و تعیین میزان آن در سازه های متکی بر خاک های رس می باشد.

به عبارتی با انجام آزمایش تحکیم خاک ، پارامترهای موثر در پیش بینی شدت نشست و میزان نشست تعیین می گردد. لازم به ذکر است که نرخ تغییر حجم نمونه تحت بارگذاری به میزان نفوذپذیری نمونه خاک وابسته است. بر همین اساس ازمایش تحکیم مکانیک خاک عمدتا در خاک های با نفوذپذیری کم مانند خاک رس انجام می گردد.

از طرفی نشست ناشی از فشردگی خاک که به مرور زمان ایجاد می شود، می تواند باعث خسارت های قابل توجهی شود. فشردگی یا تحکیم خاک در اثر عوامل مختلف و به شکل های متفاوت نظیر تغییر آرایش دانه های جامد خاک و خارج شدن هوا و آب موجود در منافذ خاک به وجود می آید. البته در آزمایش خاک تحکیم یک و یا تعدادی از عوامل ذکرشده ممکن است مشارکت داشته باشند.

به عبارتی هنگامی که یک لایه خاک اشباع تحت تاثیر افزایش تنش قرار گیرد، فشار آب منفذی به طور ناگهانی افزایش می یابد. در خاک های ماسه ای که نفوذ پذیری زیادی دارند، زهکشی ناشی از افزایش فشار آب منفذی سریع تر صورت می گیرد.

زهکشی آب منفذی همراه با کاهش حجم توده خاک و ایجاد نشست همراه است. این نوع نشست که ناشی از رانده شدن آب منفذی است، نشست تحکیم نام دارد. لازم به ذکر است که به علت زهکشی سریع آب منفذی در خاک های ماسه ای ، نشست تحکیم و نشست آنی در آن ها به طور همزمان رخ می دهد.

اما هنگامی که یک لایه خاک رس اشباع ، تحت تاثیر افزایش تنش قرار گیرد، ابتدا نشست آنی رخ می دهد. از آنجایی که ضریب نفوذپذیری در خاک رس به طور قابل ملاحظه ای کوچک تر از ضریب نفوذپذیری ماسه است، زهکشی آب منفذی به سرعت صورت نمی گیرد و زایل شدن اضافه فشار آب منفذی ناشی از بارگذاری ، به تدریج و در زمانی طولانی رخ می دهد. بنابراین کاهش حجم خاک ، یا به عبارتی تحکیم ، به مدت طولانی و پس از بارگذاری و نشست آنی ، ادامه خواهد داشت.

هدف آزمایش تحکیم خاک

از آزمایشات خاک تحکیم برای تعیین سرعت میزان نشست خاک در اثر فشردگی استفاده می شود. به عبارتی با انجام ازمایش تحکیم خاک می توان به دو هدف دست پیدا کرد. به طوری که با انجام ازمایش تحکیم می توان با قرار دادن یک بار ثابت بر روی خاک تغییر شکل آن را با گذشت زمان اندازه گیری نمود. این اندازه گیری در ازمایش خاک تحکیم تا جایی ادامه می یابد که خاک مورد نظر تحت بار وارده، تغییر شکل ندهد.

از طرفی با انجام آزمایش تحکیم خاک می توان بار های مختلف را بر روی خاک اعمال نموده و تغییر شکل های نهایی خاک را در پایان هر مرحله اندازه گیری نمود تا در نهایت رابطه ای بین نشست و بار های مختلف مشخص گردد.

روش های زهکشی در آزمایش تحکیم خاک

زهکشی در انواع آزمایش خاک تحکیم در جهات مختلف و به صورت زهکشی از بالا ، زهکشی از بالا و پایین ، زهکشی از جدار حلقه و زهکشی به صورت شعاعی صورت می پذیرد.

تجهیزات ازمایش تحکیم خاک

تجهیزات مورد نیاز آزمایش تحکیم خاک شامل موارد ذیل می باشد.

وسیله بارگذاری آزمایش تحکیم خاک

وسیله ای مناسب، جهت اعمال بارهای قائم یا تنش های کل بر نمونه ، در آزمایش تحکیم خاک ، وسیله ای است که قادر به نگهداری بارهای معین برای فواصل زمانی طولانی و با دقت ۰.۵ درصد بار اعمال شده، باشد و افزایش بار را با سرعت و بدون ضربه قابل توجه، ‌اعمال نماید.

تحکیم سنج

تحکیم سنج در آزمایش تحکیم خاک ، وسیله ای برای نگهداری نمونه در حلقه ، به همراه صفحات متخلخل طرفین نمونه است. از طرفی تحکیم سنج لازم است دارای تجهیزاتی برای غرقاب نمودن نمونه ، انتقال بار عمودی متحد المرکز به صفحات متخلخل و اندازه گیری تغییر ارتفاع نمونه ، باشد.

حلقه آزمایش تحکیم خاک

حلقه آزمایش تحکیم خاک ، می تواند ثابت یا متحرک باشد و به وسیله اصطحکاک اطراف نمونه نگهداری شود.

سختی حلقه لازم است به نحوی باشد که تحت شرایط تنش هیدرو استاتیک موجود در نمونه و تحت اثر بزرگ ترین بار اعمال شده، میزان تغییر قطر حلقه از ۰.۰۳ درصد قطر حلقه تجاوز نکند.

همچنین حلقه لازم است از ماده ای ساخته شود که در مجاورت خاک مورد آزمایش تحکیم ، در آن خوردگی ایجاد نشود. سطح داخلی حلقه نیز لازم است کاملاً صیقلی بوده و به مواد کاهش دهنده اصطکاک آغشته گردد.

صفحات متخلخل آزمایش تحکیم خاک

برای جلوگیری از ورود ذرات خاک به داخل منافذ صفحات متخلل آزمایش تحکیم خاک ، دانه های تشکیل شده صفحات متخلل لازم است به اندازه کافی ریز باشند. همچنین در صورت لزوم برای جلوگیری از ورود ذرات به داخل صفحات ، از کاغذ صافی استفاده گردد. لذا نفوذپذیری صفحات و کاغذ صافی ، لازم است مقداری بیش تر از نفوذ پذیری نمونه باشد.

قطر صفحه متخلخل بالایی، عمدتا لازم است اندازه ۰.۵-۰.۲ میلی متر کم تر از قطر داخلی حلقه باشد. همچنین در صورت استفاده از حلقه های متحرک ، قطر صفحه متخلخل پایینی لازم است برابر قطر صفحه متخلخل بالایی باشد.

وسیله تراش نمونه ازمایش تحکیم خاک

به منظور به حداقل رساندن دست خوردگی و همچنین جهت تراشیدن نمونه به اندازه قطر داخلی حلقه تحکیم سنج ، ممکن است از تراش با صفحه گردان یا حلقه برش استوانه ای استفاده گردد. به طوری که برش دهنده ممکن است دارای لبه تیز بوده و دارای سطح کاملاً صیقلی باشد.

دستگاه آزمایش تحکیم خاک

مطابق استاندارد ایران برای آزمایش تحکیم خاک نیاز به دستگاه تحکیم می باشد. دستگاه آزمایش ژئوتکنیک تحکیم یا ادئومتری خاک جهت تعیین سرعت و مقدار فشردگی خاک و ویژگی های نمونه دست نخورده خاک در یک مقطع زمانی معین مورد استفاده قرار می گیرد.

سایر تجهیزات مورد نیاز برای انجام آزمایش تحکیم خاک شامل چکش و وسایل کنترل ارتفاع سقوط چکش ، اسپری آب پاش ، خشک کننده و … می باشد.

مراحل آزمایش تحکیم خاک

‌آزمایش تحکیم خاک توسط آزمایشگاه ژئوتکنیک و عمدتا بر روی نمونه های دست نخورده خاک های ریزدانه آبرفتی ،‌ انجام می شود. ‌ازمایش تحکیم خاک همچنین برای نمونه های متراکم شده و نمونه های دست نخورده که با فرایندهای دیگری مثل هوازدگی یا با تغییر ماهیت شیمیایی تشکیل شده اند نیز‌، قابل اجرا است.

برای بررسی نشست تحکیم و محاسبه میزان و سرعت ازمایش تحکیم خاک ، نیاز است تا از وجود لایه رسی ، ضخامت لایه ها، تخلخل ، اندیس فشردگی و … اطلاع داشت. برای کسب این اطلاعات گمانه هایی در منطقه مورد بررسی حفر و نمونه هایی از گمانه های حفر شده، اخذ می شود اما به طور کلی ازمایش تحکیم مکانیک خاک را می توان به دو روش انجام داد.

روش ازمایش تحکیم

در روش اول با ثابت ماندن مقدار بار در مدت ۲۴ ساعت یا مضربی از آن زمان، ازمایش تحکیم ‌انجام می شود اما در روش دیگر قرائت های تغییر شکل و زمان برای هر مرحله از افزایش های بار اعمال شده، مورد نیاز است.

لازم به ذکر است که افزایش های بار در مراحل بعدی، پس از رسیدن به ۱۰۰ درصد تحکیم اولیه بار قبل، اعمال می گردد.

اما به طور کلی برای انجام آزمایش تحکیم خاک ، حلقه به همراه نمونه ، صفحات متخلخل ، کاغذ های صافی (درصورت نیاز) و تحکیم سنج ، بر روی هم سوار می شوند. سپس تحکیم سنج ، درون وسیله بار گذاری قرار داده شده و بار اعمال می گردد. بلافاصله پس از اعمال بار ، ‌شاخص تغییر شکل تنظیم و قرائت اولیه در شروع ازمایش تحکیم یادداشت می شود.

همچنین در صورت لزوم برای جلوگیری از تورم نمونه در آزمایش تحکیم خاک ، بار اعمالی افزایش داده می شود و در حالت عکس اگر بار اعمالی سبب تحکیم قابل توجهی در نمونه گردد، بار ، کاهش داده می شود. از طرفی در صورتی که ازمایش تحکیم خاک بر روی نمونه دست نخورده انجام شود، ‌بلافاصله پس از اعمال بار ، نمونه غرقاب می شود.

همچنین در مورد رس های پیش تحکیم یافته، ممکن است با اعمال سیکل باربرداری و بارگذاری مجدد پس از فشار پیش تحکیمی تعریف شده، ارزیابی بهتری از پارامترهای فشردگی مجدد به دست آورد.

از طرفی برای تعیین جزء خط مستقیم از بخش فشردگی ثانویه منحنی تغییر شکل بر حسب لگاریتم زمان، معمولاً زمان های طولانی تری برای هر افزایش بار ، مورد نیاز می باشد. برای چنین افزایش هایی، جهت به دست آوردن آن قسمت خط مستقیم منحنی ، باید قرائت های کافی در انتهای هر مرحله از افزایش فشار ، ‌انجام شود.

نتایج آزمایش تحکیم خاک

آزمایش تحکیم خاک در واقع آزمایشی جهت تعیین پارامترهای تحکیم یک بعدی ترزاقی است که از حل همزمان دو معادله تعادل و پیوستگی به صورت تک بعدی حاصل شده است. در مدلسازی رفتاری مصالح برخی مدل های پلاستیک ، نظیر مدل حالت حدی، پارامترهای وجود دارد که با ازمایش تحکیم مکانیک خاک تعیین می شوند.

به طوری که در در تعیین نشست تحکیمی و درجه تحکیم خاک همچنین طراحی چاه های زهکشی و تعیین میزان فشار آب حفره ای حین ساخت در هسته سد های خاکی از آزمایش تحکیم خاک استفاده می شود.

به طور کلی مهم ترین پارامترهایی که در آزمایش تحکیم خاک به دست می آید، میزان تراکم پذیری نمونه خاک می باشد. از سایر نتایج ازمایش تحکیم مکانیک خاک می توان به تعیین مقدار و سرعت نشست خاک و تعیین فشار پیش تحکیمی اشاره کرد.

یکی دیگر از نتایج ازمایش تحکیم خاک ، تعیین ضریب تحکیم است. به طوری که در آزمایش تحکیم خاک ، ‌برای محاسبه ضریب تحکیم ، ‌از تئوری تحکیم قراردادی ، بر اساس معادله تحکیم ترزاقی ، استفاده می شود.

در معادله تحکیم ترزاقی فرضیات لحاظ شده به شرح ذیل می باشند.

• خاک اشباع بوده و از نظر خواص همگن است.
• جریان آب منفذی در جهت قائم می باشد.
• رابطه تنش و کرنش با افزایش بار ، خطی می باشد.
• نسبت نفوذپذیری خاک به تراکم پذیری ناشی از افزایش بار ، ثابت است.
• قانون دارسی برای جریان عبوری از میان منفذها، قابل استفاده می باشد.

هزینه آزمایش تحکیم خاک

همان طور که اشاره گردید، یکی از مسائل مهم و اجتناب ناپذیر در طراحی سازه های عمرانی ، تعیین مقدار و چگونگی نشست پی سازه در اثر فشردگی لایه های گوناگون خاک است. نشست ناشی از فشردگی خاک که به مرور زمان ایجاد می شود، می تواند باعث خسارت های قابل توجهی گردد. لذا قیمت یا هزینه آزمایش تحکیم خاک در مقایسه با پیامدهای ناشی از نامناسب بودن خاک بستر بسیار ناچیز است.

آزمایش خاک

یکی از اولین آزمایش های لازم برای آغاز احداث ساختمان، آزمایش خاک نظام مهندسی می باشد. آزمایش خاک برای احداث ساختمان به منظور تعیین تیپ خاک، مقاومت، نفوذپذیری و … انجام می شود. ازمایش خاک به دو صورت صحرایی و آزمایشگاهی قابل انجام است. با توجه به نوع تست، تعداد آزمایشات، تجهیزات مورد نیاز و … قیمت آزمایش خاک برای احداث ساختمان متفاوت می باشد. از جمله این آزمایش ها می توان به آزمایش هیدرومتری مکانیک خاک ، تست صحرایی خاک ، ازمایش spt ، آزمایش دانهول ، آزمایش بارگذاری صفحه و آزمایش برش مستقیم خاک اشاره کرد. برای انجام برخی از آزمایش ها نیاز به حفاری گمانه است.

آزمایش بتن

آزمایش بتن از دیگر آزمایش هایی است که برای ساخت و ساز الزامی می باشد. ازمایش بتن توسط آزمایشگاه بتن انجام می شود که هر کدام دارای پایه های متفاوتی هستند. استان تهران از پرجمعیت ترین استان های کشور بوده که همواره در حال ساخت و ساز است. آزمایشگاه بتن در تهران از پرکارترین آزمایشگاه ها محسوب می گردد. تست بتن شامل موارد بسیاری می باشد که توسط این آزمایشگاه ها قابل انجام است. آزمایشات بتن به دو دسته مخرب و غیر مخرب دسته بندی می گردند. از جمله آزمایش های بتن شامل آزمایش اسلامپ بتن ، کرگیری بتن ، آزمایش مقاومت فشاری بتن ، آزمایش چکش اشمیت ، آزمایش التراسونیک بتن و اسکن بتن می باشد.

تست جوش ut آزمایش mt تست پی تی جوش تست vt آزمایش جوش تست رادیوگرافی آزمایش میلگرد

برای مطالعه بیشتر:

آزمایش بتن اصفهان

آزمایشگاه خاک و بتن

تست التراسونیک بتن

آزمایش ارزش ماسه ای

آزمایش تراکم خاک

وزن مخصوص بتن

آزمایش برش پره

آزمایش cbr

مقاومت فشاری بتن

آزمایش درصد هوای بتن

آزمایش اسلامپ بتن

فهرست بها ژئوتکنیک

آزمایش مغزه گیری بتن

آزمایش برش پره