آزمایش تخصصی خاک

آزمایش تخصصی خاک که به صورت صحرایی و آزمایشگاهی انجام می شود، انواع مختلفی دارد که از رایج ترین آن ها می توان به آزمایش خاک پین هول ، آزمایش حدود اتربرگ ، آزمایش هم ارز ماسه ای ، آزمایش پریستومتری ، آزمایش برش پره ، آزمایش دایلاتومتری ، آزمایش دانسیته صحرایی ، آزمایش پیزوکن ، آزمایش تحکیم خاک و آزمایش لوژان اشاره کرد.

هزینه آزمایش تخصصی خاک

هزینه آزمایش تخصصی خاک بر حسب نوع پروژه ، نوع تست خاک ، صحرایی و آزمایشگاهی بودن آزمایش و به تبع آن نحوه نمونه گیری و تجهیزات موردنیاز، متفاوت است.

آزمایش تخصصی خاک پین هول

یکی از آزمایش های تخصصی خاک ، آزمایش پین هول می باشد. آزمایش تعیین فرسایش خاک یا پین هول را پین هول شرارد و همکارانش در سال ۱۹۷۳ ابداع نموده و نتایج آن را طی مقاله ای در سال ۱۹۷۶ ارائه کردند. یکی از مشکلات عمده در استفاده از خاک رس ، آب شستگی آن است. لذا در آزمایش پین هول ، واگرایی یا فرسایش خاک با عبور جریان افقی آب از سوراخ ایجاد شده در آن مورد بررسی قرار می گیرد.

آزمایش تخصصی خاک حدود اتربرگ

یکی دیگر از ازمایش های تخصصی خاک ، آزمایش تعیین حدود اتربرگ می باشد. در ابتدای دهه ۱۹۹۰ یک دانشمند سوئدی به نام اتربرگ روشی را برای توصیف حساسیت خاک های ریزدانه در ارتباط با تغییر درصد رطوبت آن ها ابداع کرد.

هنگامی که کانی های رسی در خاک ریزدانه وجود داشته باشد، به سبب چسبندگی ناشی از آب جذب شده در پیرامون ذرات رس ، خاک می تواند حالت خمیری داشته باشد. در ازمایش تخصصی خاک حدود اتربرگ ، سه نوع آستانه حد انقباض ، حد خمیری و حد روانی تعیین می شود. حد انقباض درصد رطوبتی است که به ازای کاهش رطوبت خاک ، حجم آن تغییر نمی کند.

حد خميری در آزمایش تخصصی خاک حدود اتربرگ ، درصد رطوبتی است كه در آن يک خاک چسبنده از حالت خميری به حالت نيمه جامد تغيیر می كند. حد روانی نیز درصد رطوبت متناظر با تغيير رفتار بين حالت های روان و خميری سيلت يا رس می ‌باشد.

آزمایش هم ارز ماسه ای

آزمایش هم ارز ماسه ای یا ارزش ماسه ای برای کنترل کیفیت ماسه ، انجام می پذیرد. این آزمایش تخصصی خاک برای تعیین نسبت حجم ماسه به کل خاک و همچنین تعیین میزان جذب آب ریزدانه و تورم آن ها به کار می رود. به طوری که در اغلب کارگاه های ساختمانی و عمرانی آزمایش SE ملاک پذیرش ماسه برای خرید و یا استفاده آن در بتن می باشد. چراکه وجود ماسه زیاد در مقایسه با ریزدانه ها در خاک ، در زیرسازی راه ها و نیز احداث سد های خاکی ، باعث پایین آمدن درصد آب بهینه و رسیدن سریع تر خاک به تراکم نسبی بهینه می گردد.

از آزمایش هم ارز ماسه ای با اهداف مختلفی استفاده می شود، چراکه تعیین ارزش ماسه ای یک عامل مهم در عملیات خاکی و ساختمانی محسوب می شود. علاوه بر اهمیت انجام آزمایش SE جهت سنجش کیفیت ماسه در زیرسازی راه ها، سد های خاکی و پروژه های ساختمانی ، انجام این آزمایش تخصصی خاک از نظر اقتصادی نیز بسیار اهمیت دارد، چراکه علاوه بر متغیر بودن خصوصیات فیزیکی ، قیمت ماسه شسته شده از قیمت ماسه شسته نشده نیز بیش تر است و عدم تشخیص این تفاوت می تواند هزینه های اضافی را متحمل پروژه نماید.

آزمایش تخصصی خاک برش پره

آزمایش خاک برش پره (Vane Shear Test) اولین بار توسط جان اولسن در سال ۱۹۱۸ مورد استفاده قرار گرفت. این آزمایش تخصصی خاک به طور عمده در خاک ‌های رسی استفاده می ‌شود. همچنین آزمایش برش پره محدود به خاک‌ هایی می ‌شود که چرخش آرام تیغه ‌ها بتواند در آن ها باعث گسیختگی برش زهکشی نشده گردد. آزمایش VST در مورد خاک های ماسه ای (به سبب زهکشی در طول ازمایش) و رس های خیلی سخت به ندرت انجام می شود.

لازم به ذکر است که آزمایش خاک برش پره هم در محل پروژه و هم در آزمایشگاه ژئوتکنیک صورت می پذیرد. به طوری که ازمایش برش پره صحرایی تحت استاندارد ASTM D 2573 و برش پره آزمایشگاهی تحت استاندارد ASTM 4648-87 انجام می شود. برای انجام این نوع از آزمایش تخصصی خاک ، ابتدا پره را در درون خاک فرو کرده و سپس با سرعت ثابت در بالای میله لنگر پیچشی ایجاد می کنند. اعمال لنگر تا لحظه وقوع گسیختگی ادامه می یابد. لنگر پیچشی قرائت شده و مقاومت برشی زهکشی نشده خاک محاسبه می گردد.

آزمایش تخصصی خاک دایلاتومتری

یکی دیگر از ازمایش های تخصصی خاک ، آزمایش دایلاتومتری تخت است. آزمایش دایلاتومتری تخت یا اتساع سنجی توسط مارچتی در سال ۱۹۸۰ ابداع شده است.

در این آزمایش تخصصی خاک ، نوک دستگاه با سرعتی مشخص به درون زمین رانده می شود و با ثبت چند نوع فشار از جمله فشار بر غشا از طرف زمین، فشار برای صفر کردن تغییر مکان غشا، فشار برای ایجاد تغییر مکان معین و فشار وارد بر غشاء پس از برداشت بار ، متغیرهای دایلاتومتری تعیین می شوند.

آزمایش دانسیته صحرایی

آزمایش دانسیته صحرایی عموما برای کنترل وزن مخصوص خاکریزهای کوبیده شده در سد های خاکی، راهسازی و ... استفاده می گردد. هدف از این آزمایش به دست آوردن وزن مرطوب نمونه ای از خاک حفاری شده از یک گودال با شکل هندسی نامنظم است که اگر حجم آن گودال مشخص باشد، دانسیته ظاهری یا مرطوب خاک محاسبه می شود.

این آزمایش تخصصی خاک برای خاک هایی استفاده می شود که درصد قابل توجهی سنگ و مصالح درشت دانه بزرگتر از ۳۸ میلی متر نداشته باشند. از طرفی کاربرد آزمایش دانسیته صحرایی در خاک های اشباع محدود بوده و همچنین در خاک های نرم و شدیدا شکننده توصیه نمی شود.

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 این آزمایش تخصصی 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.

به عبارتی از این آزمایش تخصصی خاک برای تعیین سرعت میزان نشست خاک در اثر فشردگی استفاده می شود. به طوری که با انجام آزمایش 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 آزمایش تحکیم خاک تا جایی ادامه می یابد که خاک مورد نظر تحت بار وارده، تغییر شکل ندهد.

از طرفی با انجام آزمایش تحکیم مکانیک خاک می توان بارهای 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 بارهای مختلف مشخص گردد.

آزمایش تخصصی خاک لوژان

یکی دیگر از ازمایش های تخصصی خاک ، ازمایش لوژان است. آزمایش لوژان مرسوم ترین روش تعیین نفوذپذیری در محیط های سنگی درزه دار است که توسط لوژان در سال ۱۹۳۳ ابداع شده است. در این آزمایش تخصصی خاک پس از حفاری گمانه، شستشوی آب و نصب پکرها، قطعه مورد نظر به مدت ۱۰ دقیقه از آب اشباع می شود. سپس فشار مورد نظر برای آزمایش در ۵ یا ۷ گام به قطعه اعمال و هر ۵ دقیقه میزان خورند آب ثبت می شود. اگر اختلاف بین دو قرائت از ۱۰ درصد کمتر شود، این گام از آزمایش لوژان در آن قطعه به اتمام رسیده و اعمال فشار گام بعدی، آغاز می شود.

در گام نهایی از آزمایش لوژان ، با داشتن نتایج فشار و خورند، ضمن مشخص شدن رفتار محیط در مقابل فشار آب، عدد لوژان که نمایانگر نفوذپذیری توده های سنگی درزه دار است، تعیین می گردد.

آزمایش تخصصی خاک ساختمان لوفران

آزمایش لوفران روش صحرایی تعیین نفوذپذیری توده های خاکی است که به سه صورت ازمایش ایستایی ثابت، سطح آب افتان و سطح آب خیزان، بر اساس شرایط محیطی انجام می گیرد. هر یک از روش های انجام این ازمایش خاک ساختمان به دو روش نقطه ای برای تعیین نفوذپذیری قائم و روش قطعه ای برای تعیین نفوذ پذیری افقی تقسیم می شوند. در روش ایستایی ثابت، به طور مداوم به سر گمانه آب ریخته می شود تا سطح آب ثابت بماند. در روش خیزان آب زیرزمینی با استفاده از پمپ خارج می گردد به طوری که سطح آب ۲ تا ۳ متر افت نماید. سپس در زمان های مختلف آب را یادداشت می کنند تا به حالت تعادل برسد. در آزمایش لوفران به روش سطح آب افتان، لوله چاه پر از آب شده و سپس قطع می گردد. در زمان های مختلف میزان افت آب را یادداشت می کنند. هنگامی که شرایط مشابه روش خیزان گردد، آزمایش به پایان می رسد. 

آزمایش مکانیک خاک پرسیومتری

یکی از ازمایش های تخصصی خاک ، ازمایش پرسیومتری یا فشارسنجی می باشد. آزمایش پرسیومتری (PT) بر اساس قرار دادن یک غشای استوانه ‌ای شکل تحت فشار سیال درون یک گمانه استوار است. به طوری که در این آزمایش تخصصی خاک حین افزایش فشار سیال و در نتیجه افزایش حجم غشا و حفره، تغییرات حجم و فشار اندازه‌گیری شده و ثبت می گردد.

ازمایش پرسیومتری به دلیل برخورداری از پشتوانه‌ علمی و تئوریک محکم نسبت به سایر ازمایش ‌های صحرایی خاک ، کارایی در اعماق زیاد و قابلیت اطلاع از رفتار خاک امروزه به عنوان معتبرترین ازمایش صحرایی مکانیک خاک قلمداد می ‌شود. آزمایشات خاک پرسیومتری به دو روش کلی پیش حفار و خود حفار و در دریا به روش تغییر مکانی قابل انجام است.

آزمایش خاک ساختمان پیزوکن

ازمایش نفوذ مخروط الکتریکی با قابلیت اندازه‌ گیری فشار آب حفره‌ ای که پیزوکن یا به اختصار CPTU نامیده می ‌شود، یکی دیگر از ازمایش های تخصصی خاک است. از ازمایش پیزوکن (CPTU) برای تعیین برخی پارامترهای مهندسی خاک های چسبنده و غیرچسبنده و همچنین تشخیص ماهیت خاک استفاده می ‌شود.

آزمایش پیزوکن (CPTU) به دلیل تکرار پذیری ، قابلیت اطمینان و پیوستگی داده ها، یک آزمایش برجای ایده آل برای تعیین نوع خاک، لایه بندی زمین ، تخمین پارامترهای مقاومتی ، تغییر شکل پذیری لایه های ماسه ای و رسی و ارزیابی پتانسیل روان گرایی خاک های ماسه ای است. نتایج این آزمایش تخصصی خاک به دلیل ثبت دیجیتال ، در سریع ترین زمان ممکن قابل ارائه و تجزیه و تحلیل می باشد.