تست صحرایی خاک

تست صحرایی خاک یا آزمایش برجا خاک (In-situ Test) در جهت تکمیل آزمایش های آزمایشگاهی برای کسب پارامترهای اساسی مذکور اهمیت روزافزونی پیدا کرده اند. چراکه ناکافی بودن آزمایش های آزمایشگاهی جهت تشخیص دقیق ویژگی های خاک و دست خوردگی غیر قابل اجتناب نمونه ها، بر روی نتایج آزمایش های آزمایشگاهی اثر گذاشته و اعتبار پارامترهای اندازه گیری شده را با ابهام مواجه می سازد.

پارامترهای اصلی نظیر مقاومت ، تنش های افقی برجا، مدول های تغییر شکل پذیری و نفوذپذیری و ... هم اکنون بخش اصلی و مهم فرایند طراحی های ژئوتکنیکی را تشکیل می دهند. از طرفی تست صحرایی خاک جهت ارزیابی سایت و سازه در مقابل زلزله نیز حائز اهمیت است.

تست صحرایی خاک به کار رفته در مهندسی ژئوتکنیک تنوع گسترده ای دارد که بنا به نوع پروژه، خواص و پارامترهای مورد نیاز در هر پروژه، یک یا چند آزمایش خاص مورد توجه قرار می گیرد. اما رایج ترین آزمایش های صحرایی استفاده شده شامل آزمایش خاک لوژان ، آزمایش لوفران ، آزمایش برش پره ، آزمایش پرسیومتری ، آزمایش دایلاتومتری تخت ، آزمایش پیزوکن ، آزمایش دانسیته صحرایی ، آزمایش دانهول (DHT) ، آزمایش نفوذپذیری استاندارد (SPT) ، آزمایش بارگذاری صفحه ، آزمایش برش برجا ، تست خاک نسبت باربری کالیفرنیا (CBR) و ... است.

هزینه تست صحرایی خاک

استفاده از تست صحرایی خاک به سبب کاهش دست خوردگی و دستیابی به خصوصیات واقعی تر خاک می تواند دامنه عدم قطعیت را کاهش داده و منجر به طراحی ‌فونداسیون به شکل اقتصادی تری می‌ گردد، چراکه آزمایش های متداول آزمایشگاهی عموما مقاومت های پایین ‌تری را نسبت به آزمایش های درجا یا صحرایی خاک نشان می دهند. لذا بدیهی است که ظرفیت باربری بیش تر موجب صرفه جویی اقتصادی بیش تری به نفع مالک یا کارفرما می گردد. به همین سبب هزینه آزمایش خاک صحرایی یا قیمت تست صحرایی خاک در قبال مزایای آن بسیار ناچیز است.

تست صحرایی لوژان خاک (Lugeon Test) 

تست صحرایی خاک لوژان مرسوم ترین روش تعیین نفوذپذیری در محیط های سنگی درز دار است که توسط لوژان در سال ۱۹۹۳ ابداع شده است. در آزمایش صحرایی خاک لوژان پس از حفاری گمانه ، شستسوی 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 (جذب آب) ثبت می شود. اگر اختلاف بین دو قرائت از ۱۰ درصد کمتر شود، تست صحرایی خاک لوژان در آن قطعه (گام یا مرحله) تمام شده تلقی گشته و اعمال فشار گام بعدی، آغاز می شود. در نهایت 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، به دست می آید. لازم به ذکر است که یک لوژان برابر میزان آب خوری یک لیتر در دقیقه برای قطعه ای از گمانه به طول یک متر تحت فشار سیال ۱۰ بار می باشد.

تست صحرایی خاک لوفران (Lefrane Test) 

تست لوفران خاک ، یک روش صحرایی جهت تعیین نفوذپذیری توده های خاک است. تست صحرایی خاک لوفران به سه صورت آزمایش ایستایی ثابت، سطح آب افتان و سطح آب خیزان، بر اساس شرایط محیطی انجام می گیرد. لازم به ذکر است هر یک از این روش های آزمایش صحرایی لوفران خاک به دو روش نقطه ای برای تعیین نفوذپذیری قائم و روش قطعه ای برای تعیین نفوذپذیری افقی تقسیم می شوند.

تست صحرایی خاک برش پره (Vane Shear Test)

در تست صحرایی خاک برش پره یک تیغه برش چهار پره با هندسه ‌ای مشخص و استاندارد، در خاک مورد نظر با اعمال یک لنگر چرخشی فرو برده می ‌شود. سپس با اندازه گیری لنگر پیچشی جهت برش ، گسیختگی خاک و هندسه پره می ‌توان مقاومت برشی خاک رس ‌را اندازه گیری نمود.

تست صحرایی برش پره به طور عمده در خاک ‌های رسی استفاده می ‌شود البته آزمایش برش پره در خاک ‌های دانه ‌ای و متراکم، کاربردی ندارد. همچنین آزمایش صحرایی خاک برش پره محدود به خاک‌ هایی می ‌شود که چرخش آرام تیغه ‌ها (۶ درجه در دقیقه) بتواند در آن ها باعث گسیختگی برش زهکشی نشده گردد.

آزمایش صحرایی خاک پرسیومتری (Pressure meter Test)

آزمایش پرسیومتری یا فشارسنجی (PT) بر اساس قرار دادن یک غشای استوانه ‌ای شکل تحت فشار سیال درون یک گمانه استوار است. در تست پرسیومتری حین افزایش فشار سیال و در نتیجه افزایش حجم غشا و حفره، تغییرات حجم و فشار، اندازه‌گیری شده و ثبت می گردد.

تست صحرایی خاک پرسیومتری (PT) به دلیل برخورداری از پشتوانه‌ علمی و تئوریک محکم نسبت به سایر تست های صحرایی خاک ، کارایی در اعماق زیاد و قابلیت کسب اطلاعات قابل توجه در مورد رفتار خاک ، امروزه به عنوان یکی از معتبرترین آزمایش های صحرایی مکانیک خاک قلمداد می ‌شود.

تست صحرایی خاک دایلاتومتری تخت (Flat Dilatometer Test)

آزمایش دایلاتومتری تخت یا اتساع سنجی توسط مارچتی در سال ۱۹۸۰ ابداع شده است. در تست دایلاتومتری تخت ، نوک دستگاه با سرعت ۲۰ میلی متر بر ثانیه 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 ۱/۱ میلی متر، فشار وارد بر غشاء پس از برداشت بار و با به کارگیری روابط مربوطه متغیرهای دایلاتومتری به دست می آیند.

تست صحرایی خاک پیزوکن (CPTU) 

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

تست صحرایی خاک 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. لازم به ذکر است، نتایج تست صحرایی پیزوکن خاک (CPTU) به دلیل ثبت دیجیتال، در سریع ترین زمان ممکن قابل ارائه و تجزیه و تحلیل می باشد.

آزمایش صحرایی خاک دانسیته

تست صحرایی خاک دانسیته برای کنترل وزن مخصوص خاکریزهای کوبیده شده در سدهای خاکی، راهسازی و... استفاده می گردد. آزمایش دانسیته درجا یا صحرایی خاک به همراه آزمایش تراکم به عنوان مبنای پذیرش کفایت عملیات تراکم مورد استفاده قرار می گیرد. لازم به ذکر است که کاربرد آزمایش دانسیته صحرایی به خاک های اشباع محدود بوده و در خاک های نرم و شدیدا شکننده توصیه نمی شود. همچنین هدف از تست صحرایی خاک دانسیته 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 به سادگی محاسبه می شود.