طبقه بندی انواع خاک

در ساختمان سازی و یا ساخت هر سازه ای در مهندسی عمران ، یکی از تعیین کننده ترین عوامل موثر بر طراحی ، هزینه ، اجرا و …، جنس خاک می باشد. طبقه بندی خاک به مهندسین عمران و ژئوتکنیک در تشخیص نوع خاک و نحوه برخورد با آن کمک می کند.

خاک ها بر طبق نحوه عملکردشان برای مجموعه ای از شرایط فیزیکی دسته بندی می شوند که لزوما عملکرد مشابهی در سایر شرایط فیزیکی ندارند. یکی از مهم ترین ویژگی های خاک ها بازه اندازه دانه های آن است. اندازه دانه های خاک می تواند از قطر ۲۰ سانتی متر در تخته سنگ ها تا کمتر از ۰.۱ میکرومتر در دانه های رسی تغییر کند.

در بحث طبقه بندی انواع خاک ، آنچه که بر روی خواص خاک تاثیر گذار است، درصد خاک رس می باشد که رفتار خاک را به طورکلی متفاوت و غیر قابل پیش بینی می کند.

انواع تیپ بندی خاک

اهمیت تیپ بندی و تعیین نوع خاک در ساختمان سازی به این علت است که وزن ساختمان و اثر نیروهای طبیعی نظیر زلزله بر سازه به خاکی که ساختمان بر روی آن قرار دارد، منتقل شده و مقاومت خاک بستر در میزان تحمل این نیروها بسیار حائز اهمیت است. از طرفی شناخت درست از مقاومت خاک بستر بر روی هزینه های ساخت سازه نیز اثر گذار است.

براساس آئین نامه های طراحی ساختمان ها دربرابر زلزله (آئین نامه ۲۸۰۰)، تیپ خاک بر مبنای میانگین سرعت امواج زلزله (برشی) به چهار تیپ زیر تقسیم بندی می گردد:

خاک تیپ ۱

این نوع از خاک سنگ و شبه سنگ بوده و شامل سنگ های آذرین ، دگرگونی و رسوبی و خاک های سیمانته بسیار محکم با حداکثر ۵ متر مصالح ضعیف تر تا سطح زمین جزو خاک تیپ ۱ می باشند. سرعت موج برشی عبوری در خاک تیپ یک بیشتر از ۷۵۰ متر بر ثانیه است.

خاک تیپ ۲

خاک خیلی متراکم یا سنگ سست ، شامل شن و ماسه خیلی متراکم ، رس بسیار سخت با ضخامت بیشتر از ۳۰ متر که مشخصات مکانیکی آن با افزایش عمق به تدریج بهبود یابد، جزو خاک تیپ ۲ می باشند. سرعت موج برشی در خاک تیپ ۲ بین ۳۷۵ تا ۷۵۰ متر بر ثانیه است.

خاک تیپ ۳

خاک متراکم تا متوسط ، شامل شن و ماسه متراکم تا متوسط یا رس های سخت با ضخامت بیشتر از ۳۰ متر جز خاک تیپ ۳ می باشند. سرعت موج برشی در خاک تیپ سه بین ۱۷۵ تا ۳۷۵ متر بر ثانیه است.

خاک تیپ ۴

خاک متوسط تا نرم ، لایه های خاک غیر چسبنده یا با کمی خاک چسبنده با تراکم متوسط تا کم، لایه های خاک کاملا چسبنده نرم تا محکم جز خاک تیپ ۴ می باشند. سرعت موج برشی در خاک تیپ چهار کمتر از ۱۷۵ متر بر ثانیه است.

انواع سیستم طبقه بندی خاک

سیستم های طبقه بندی انواع خاک ، یک زبان مشترک برای بیان مشخصات خاک به طور خلاصه به وجود می آورند. اغلب سیستم های طبقه بندی خاک که برای مقاصد مهندسی تدوین یافته اند، بر پایه خواص ساده ای از خاک نظیر دانه بندی و خواص خمیری قرار دارند. انواع طبقه بندی رایج بر حسب اندازه دانه های خاک ، در ادامه بیان می گردد.

سیستم طبقه بندی خاک به روش آشتو

سیستم طبقه بندی خاک AASHTO یا آشتو تحت عنوان سیستم طبقه بندی PRA نیز شناخته می شود. این روش در ابتدا و اولین بار در سال ۱۹۲۰ توسط اداره راه های عمومی ایالات متحده جهت طبقه بندی خاک برای استفاده در بسترسازی بزرگراه ها توسعه داده شد.

سیستم طبقه بندی خاک AASHTO بر اساس اندازه ذرات و خصوصیات پلاستیکی توده خاک طراحی شده است. در نهایت و پس از اصلاحاتی که انجام گرفت، در نهایت این سیستم به نام سیستم طبقه بندی خاک AASHTO در سال ۱۹۴۵ ثبت گردید.

طبق سیستم طبقه‌بندی خاک آشتو ، ﺧﺎک ها ﺑﻪ ﮔﺮوه ﻫﺎی اصلی A1 تا A7‎‏ ﺗﻘﺴﻴﻢ می ﺷﻮﻧﺪ. ﺧﺎک ﻫﺎی گروه A1، A2 و A3 مصالح دانه ای هستند که درصد عبوری آن ها از الک نمره ۲۰۰ کمتر از ۳۵ درصد است. ﺧﺎک ﻫﺎی گروه A4 تا A7 که درصد عبوری آن ها از الک نمره ۲۰۰ بیشتر از ۳۵ درصد است، در گروه قرار می گیرند. در سیستم طبقه بندی خاک آشتو خاک های آلی در گروه A8 قرار می گیرند.

بعضی از گروه های اصلی به زیر گروه های بیشتری نیز تقسیم می شوند. خاکی هایی که دارای بخش های جزیی تری هستند، بر اساس شاخص گروه طبقه بندی می شوند. شاخص گروه توسط معادله زیر تعریف می شود.

که در آن

F: درصد ذرات کوچک تر از ۰.۰۷۵ میلی متر

LL: حد مایع

PI: شاخص پلاستیسیته

نکته قابل توجه در سیستم طبقه بندی خاک به روش آشتو این است که هرچه از خاک A1 به سمت خاک A8 می رویم، خاک نامرغوب تر می شود. به عبارت دیگر، خاک A1 مناسب ترین خاک و خاک A8 نامناسب ترین خاک برای راهسازی است.

نحوه نامگذاری خاک های درشت دانه به روش آشتو

برای نامگذاری خاک های درشت دانه در سیستم طبقه بندی خاک آشتو باید به شرح ذیل عمل نمود:

• اگر خاکی میزان عبوری از الک ۲۰۰ آن کمتر از ۲۵ درصد بوده و میزان عبوری از الک ۴۰ در آن کمتر از ۵۰ درصد باشد، خاک را A1 نام گذاری می کنند.
• اگر خاکی میزان عبوری از الک ۲۰۰ آن کمتر از ۲۵ درصد بوده و میزان عبوری از الک ۴۰ در آن بیش از ۵۰ درصد باشد، خاک را A3 نام گذاری می کنند.
• خاک درشت دانه ای که شرایط A1 و A3 را ارضا نکند، A2 می نامند.

نحوه نامگذاری خاک های ریزدانه به روش آشتو

برای نامگذاری خاک های ریزدانه درسیستم طبقه بندی خاک آشتو باید به شرح ذیل عمل نمود:

• اگر حد روانی خاکی بیش از ۴۰ و نشانه خمیری آن بیش از ۱۰ باشد، خاک را A4 نام گذاری می کنند.
• اگر حد روانی خاکی کمتر از ۴۰ و نشانه خمیری آن بیش از ۱۰ باشد، خاک را A5 نام گذاری می کنند.
• اگر حد روانی خاکی بیش از ۴۰ و نشانه خمیری آن کمتر از ۱۰ باشد، خاک را A6 نام گذاری می کنند..
• اگر حد روانی خاکی کمتر از ۴۰ و نشانه خمیری آن کمتر از ۱۰ باشد، خاک را A7 نام گذاری می کنند.

سیستم طبقه بندی خاک به روش متحد (USGS)

طبقه بندی خاک به روش متحد یا USGS در ابتدا توسط کاسگرند (۱۹۴۸) توسعه داده شد و به عنوان سیستم طبقه بندی فرودگاه ها شناخته شد. سرانجام طبقه بندی USGS با چند اصلاحیه از سوی اداره احیای اراضی ایالات متحده و گروه مهندسین ایالات متحده به تصویب رسید.

سیستم طبقه بندی خاک یونیفاید یا USGS بر اساس اندازه ذرات خاک و خصوصیات پلاستیکی خاک تعریف شده است.

در طبقه بندی خاک متحد که اغلب توسط مهندسان ژئوتکنیک مورد استفاده قرار می گیرد، مبنای جدایی ریزدانه و درشت دانه ها درصد عبوری از الک نمره ۲۰۰ است، بدین صورت که اگر کمتر از ۵۰ درصد دانه ها از الک نمره ۲۰۰ عبور کنند، آنگاه خاک ریزدانه بوده و در غیر این صورت درشت دانه است.

خاک های درشت دانه در سیستم طبقه بندی خاک USGS ، خاک هایی هستند که بیش از ۵۰ درصد مواد تشکیل دهنده آن ها درشت تر از ۰.۰۷۵ میلی متر است. خاک های درشت دانه به دسته های جزیی تری، نظیر شن (G) و ماسه (S) طبقه بندی می شوند. شن ها و ماسه ها نیز به چهار گروه دیگر به ترتیب برحسب محتوی سیلت و رس آن ها، تقسیم می شوند.

همچنین خاک های ریزدانه در سیستم طبقه بندی خاک یونیفاید ، به خاک هایی اطلاق می شود که بیش از ۵۰ درصد آن کوچک تر از ۰.۰۷۵ میلی متر است. خاک های ریزدانه به سه زیرگروه تقسیم می شوند که عبارت اند از:

• سیلت (M)
• رس (C)
• نمک های آلی و رس (O)

علاوه بر این خاک های ریزدانه بر اساس طبیعت پلاستیکی که دارند، با نمادهای L ، M و H برای نشان دادن پلاستیسیته پایین، پلاستیسیته متوسط و پلاستیسیته بالا مشخص می گردند.

وجه اشتراک سیستم طبقه بندی خاک USGS و آشتو در این است که هر دو با الک شماره ۲۰۰ خاک ریزدانه و درشت دانه را از هم متمایز می نمایند اما مقدار عبوری از الک ها در هر روش متفاوت بوده و این عدد در روش یونیفاید ، ۵۰ درصد و در روش آشتو ۳۵ درصد است.

سیستم طبقه بندی خاک BS

سیستم طبقه بندی خاک BS که بر اساس آیین نامه انگلستان تنظیم شده است، شباهت های زیادی به روش طبقه بندی USGS دارد و تفاوت اصلی آن ها در این است که در سیستم طبقه بندی BS ممکن است از چند حرف فرعی برای تشریح خاک ها استفاده شود. از دیگر تفاوت ها این است که اگر خاک مقدار زیادی قلوه سنگ و تخته سنگ بزرگ داشته باشد، در ابتدا آن ها را جدا کرده و باقی مانده خاک دانه بندی می گردد. برای نامگذاری خاک ها در سیستم طبقه بندی خاک BS لازم است دو حرف اصلی و فرعی را با توجه به خصوصیات خاک کنار هم قرار دهیم.

حروف اصلی در سیستم طبقه بندی خاک BS به شرح زیر است.

نماد	نام
G	شن
S	ماسه
F	ریزدانه
M	لای
C	رس
P	خاک نباتی

حروف فرعی در سیستم طبقه بندی خاک BS که پس از حروف اصلی قرار می گیرند به شرح زیر است.

W	خاک با دانه بندی خوب
P	خاک با دانه بندی بد
Pu	خاک با دانه بندی بد و یکنواخت
Pg	خاک با دانه بندی بد و گسسته
L	خاک با الاستیسیته کم
I	خاک با بلاستیسیته متوسط
H	خاک با پلاستیسیته زیاد
V	خاک با بلاستیسیته خیلی زیاد
E	خاک با پلاستیسیته شدیدا زیاد
U	خاک با پلاستیسیته بالا
O	خاک آلی

ﻃﺒﻘﻪ ﺑﻨﺪی خاک به روش ﺳﺎزﻣﺎن کشاورزی آﻣﺮیکا (‏USDA‏)

از نقطه نظر عمومی، بافت خاک به ظاهر سطحی آن نسبت داده می شود. بافت خاک تحت تاثیر اندازه ذرات موجود در آن قرار دارد. در اغلب حالات، خاک های طبیعی ترکیبی از گروه ها با اندازه های مختلف می باشند. در طبقه بندی های بافت خاک ، ابتدا نام گروه اصلی و بعد نام گروه فرعی به صورت صفت ذکر می شود.

در طبقه بندی خاک به روش مثلث بافت خاک اگر مقادیر سه گروه اصلی تشکیل دهنده خاک را که شامل شن (درشت و ریز)، سیلت و رس است، با تجزیه مکانیکی اندازه گیری شود، در این صورت با روش قراردادی و پیشنهادی وزارت کشاوزری آمریکا (USDA) ، براساس مثلث بافت خاک که در نمودار زیر نشان داده شده است، بافت خاک طبقه بندی می گردد.

برای این کار ابتدا درصدهای رس، سیلت و شن خاک مشخص گردیده و نقاط مربوط به هر کدام از آن ها بر روی اضلاع مربوطه در مثلث بافت خاک تعیین می گردد. سپس از هر نقطه، خطی به موازات یکی از اضلاع مثلث به طرف داخل مثلث رسم می گردد. این کار باید به شکلی انجام گیرد که از نقطه مربوط به سیلت، این خط به موازات ضلع رس، در مورد رس به موازات ضلع شن و در مورد شن به موازات ضلع سیلت باشد. این خطوط یکدیگر را در محلی که در داخل یکی محدوده های بافتی خاک قرار دارد، قطع می کنند. بدین ترتیب نوع بافت خاک بر اساس اسم محدوده موردنظر تعیین می گردد. در داخل مثلث بافت خاک ۱۲ منطقه مشخص شده است و لذا در تقسیم بندی سازمان حفاظت خاک آمریکا عملا ۱۲ نوع بافت خاک وجود دارد.

توجه شود که در مثلث بافت خاک ، لوم خاکی متشکل از ماسه ، سیلت و رس به نسبت های تقریبا ۴۰ درصد ماسه ، ۴۰ درصد سیلت و ۲۰ درصد رس، است.

آزمایش خاک

یکی از اولین آزمایش های لازم برای آغاز ساخت و ساز، آزمایش خاک برای احداث ساختمان می باشد. تست خاک به منظور تعیین تیپ خاک، مقاومت، نفوذپذیری و … انجام می شود. ازمایش خاک به دو صورت صحرایی و آزمایشگاهی توسط آزمایشگاه ژئوتکنیک قابل انجام است. با توجه به نوع تست، تعداد آزمایشات، تجهیزات مورد نیاز و … هزینه آزمایش خاک ساختمان متفاوت می باشد. از جمله این آزمایش ها می توان به آزمایش spt ، تست صحرایی خاک ، آزمایش نفوذ استاندارد ، ازمایش صفحه و آزمایش برش مستقیم اشاره کرد. برای انجام برخی از آزمایش ها نیاز به حفاری گمانه است. یکی از این آزمایش ها تست دانهول است که بسیاری از افراد به دنبال پاسخ این پرسش هستند که آزمایش دانهول چیست .

آزمایش بتن

آزمایش 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. آزمایش های بتن به دو دسته مخرب و غیر مخرب دسته بندی می گردند. از جمله انواع ازمایش بتن شامل آزمایش اسلامپ بتن ، کرگیری بتن ، تست مقاومت فشاری بتن ، آزمایش چکش اشمیت ، آزمایش التراسونیک بتن و اسکن بتن می باشد.

برای مطالعه بیشتر:

قیمت خلاطه دیزلی

قیمت میلگرد ۱۰ ساده

وزن میلگرد ۱۴ اهواز

قیمت حفاری چاه

شرکت سهامی ذوب آهن اصفهان

شرکت فولاد ناب تبریز

صنایع فولاد کوهپایه

مجتمع فولاد کویر کاشان