بررسی مراحل مختلف آزمایش خاک

بررسی مراحل مختلف آزمایش خاک

آزمایش تحکیم : ۱

تراکم (Compaction). 4

نکات مهم در انجام آزمایش تراکم. ۸

آزمایش حد خمیری: ۱۳

آزمایش هیدرومتری.. ۱۶

نفوذ پذیری (Coefficient of  Permeability). 22

آزمایش بابار افتادن (Fallilg – Head Method). 23

به ثانیه تبدیل می‌کنیم. ۲۶

میانگین.. ۲۶

آزمایش تعیین GS. 27

تجزیه مکانیکی خاک (آزمایش دانه بندی). ۳۱

انواع آزمایش الک… ۳۲

روش نمونه گیری جهت دانه بندی.. ۳۴

مراحل مختلف آزمایش خاك

آزمایش تحكیم :

هدف از انجام آزمایش تحكیم، تشخیص شدت و میزان نشت در خاك‌های رسی می‌باشد.

در این آزمایش نمونة خاك در درون یك هستة فلزی و بین دو صفحة متخلخل قرار داده می‌شود. و این حلقه در آب غوطه ور می گردد و بار بر نمونه اعمال می‌گردد. تعیین در ارتفاع نمونه توسط یك عقربة مدرج اندازه گیری می‌شود و هر 24 ساعت یك با فشار روی نمونه 2 برابر می‌گردد سپس منحنی زمان متغیر برای بارگذاری‌های مختلف كشیده می‌شود از روی این منحنی‌ها می‌توان زمان تحكیم و مقدار نشت خاكها را بدست آورد.

همچنین تغییرات تحكیم پوكی نمونه نسبت به فشار نیز بررسی می‌شود كه در زیر آورده شده است.

روش انجام محاسبات

ارتفاع قسمت جامد نمونه قبل بارگذاری:                              

ارتفاع منافذ قبل از بارگذاری:                                                       

پوكی اولیه:                                                                                  

در اثر اولین افزایش بار تغییر شكل  را خواهیم داشت، كه تغییر پوكی از آن بدست می‌آید.                                                               

پوكی چدید را كه بعد از افزایش بار ایجاد شد از فرمول زیر محاسبه می‌كنیم

این كار برای بارگذاری‌های بعدی نیز تكرار می‌شود. سپس نمودار P و پوكی به صورت یك منحنی بر روی كاغذ نیمه لگاریتمی رسم می‌شود.

وسایل آزمایش عبارت اند از:

1-دستگاه تحكیم                           5- قوطی تعیین رطوبت

2- ترازو                                     6- اره سیمی  

3- جك برای بیرون آوردن نمونه         7-كرنومتر

4- گرم خانه            

این آزمایش برای نمونه‌های دست نخورده و خورده قابل انجام است. حلقة تحكیم را به كمك جك وارد نمونه می‌كنیم سپس سر و ته آن را با كمترین دست خوردگی صاف می‌كنیم و در محفظة تحكیم قرار می‌دهیم.

برای نمونه‌های دست خورده خاك را به حد روانی می‌رسانیم سپس آن را وارد محفظة تحكیم می كنیم.

انجام آزمایش:

بدلیل نبود زمان و اطلاعات تكمیلی بعدی، این آزمایش بطور كامل انجام نشد و تنها تحكیم نمونه در بار ثابت انجام شد كه نتایج در زیر آمده است.

تراكم (Compaction)

هدف از  انجام عملیات تراكم، كاهش میزان تخلخل خاك است. وجود آب تا میزان مشخصی، سبب تسهیل این عملیات می‌گردد. به دست آوردن این حد رطوبت و وزن مخصوص خشك بیشینه خاك پس از به كاربردن میزان معینی انرژی كوبشی، هدف مهم آزمایشی تراكم است.

در بسیاری از سازه‌های خاكی، مثل سدها، دیوارهای حائل، بزرگراه‌ها، فرودگاه‌ها، و … متراكم كردن خاك یك امر ضروری جهت بهبود مقاومت خاك می‌باشد. متراكم نمودن خاك كه عبارت است از قرار دادن خاك در یك موقعیت چگالتر، به چند دلیل مطلوب است:

الف) كاهش نشست‌ها در آینده، ب) افزایش مقاومت برشی، ج) كاهش نفوذ پذیری د)بهبود خواص مكانیكی خاك، هـ) كاهش قابلیت تورم خاك.

در كارگاه برای تراكم خاك از غلتكهای چرخ استوانه‌ای صاف، غلتكهای پاچه بزی، غلتهای چرخ لاستیكی و غلتكهای ارتعاشی استفاده می شود. غلتكهای ارتعاشی برای تراكم خاكهای دانه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. تاثیر تراكم حاصل از دستگاه‌های فوق، محدود به اعماق 15 تا 30 سانتی‌متر سطحی است.

برای افزایش عمق نفوذ تراكم و تراكم كردن لایه‌های عمقی از تراكم ارتعاشی و تراكم دینامیكی استفاده می شود.

وسایل مورد نیاز برای آزمایش

وسایل خاص: وسیله متراكم كردن نمودن خاك

الف) قالب با in 6/4 (mm 115) عمق،in 4 (mm 100) قطر و  (7/946) حجم

ب)حلقه متحرك دور قالب با in 5/2 (mm 5/62) عمق و in4 (mm 100) قطر.

ج) چكش با in2 (mm 50) قطر مقطع و 5/5 یا 10 پوند وزن و وسایل كنترل ارتفاع سقوط چكش

وسایل عمومی:

1- اسپری آبپاش، 2- الك شماره 4،  3- چكش لاستیكی،   4- پیمانه،   5- تا به بزرگ برای مخلوط كردن،  6- لبه نوك تیز یا چاقو به طور حداقل cm 25،

7- دورتراز و با حساسیت (Ib 01/0 و gr 01/0)، 8- آون،  9- خشك كننده،

10- قوطیهای خشك،  11- دستگاه خاك مخلوط كن،  12- وسیله‌ای برای بیرون

آوردن نمونه از قالب كه از جك استفاده می‌شود.

روش انجام آزمایش:

كه از دو تا الك in4 و in6 می‌شود استفاده كرد. كه برای قالب in4 برای هر لایه 25 ضربه می‌زنیم با چكش 5/5 1پوند و برای قالب in6 با چكش یا (kg 5/2) 5/5 پوند برای سه لایه 56 ضربه می‌زنیم.

1- قالب خالی را همراه با ته آن و بدون حلقه دور قاب وزن می‌كنیم.

2- یك نمونه نماینده از خاكی كه باید آزمایش شود. آماده می‌كنیم. همه كلوخه‌های خاك را در یك هان و توسط چكشی كه سرآن لاستیكی است خرد می‌كنیم و از الك شماره 4 سرند می‌نماییم. كه مقدار kg 7 از قالب in4 كه رد شده را در هوای آزاد خشك باشد. به مقدار 5% آب به آن اضافه می‌كنیم.

3- با خاكی كه از الك شماره 4 عبور كرده و به مقدار 5% آبی كه به آن اضافه كرده در سه لایه تراكم به اندازه cm 5 تا 8 در قالب درست می‌كنیم.

4- به ملایمت خاك را فشار می‌دهیم تا سطح آن صاف شود و بعد با 25 ضربه یكنواخت و پخش شده در تمام سطح توسط ضربات چكش، خاك را متراكم می كنیم ارتفاع سقوط چكش را ft1 می‌گیریم. بین هر سقوط چكش، هم قالب و هم چكش باید به خاطر پخش یكنواخت ضربات در تمام سطح نمونه به آرامی چرخانده شود.

روش انجام آزمایش بابار افتادن

1- طول و قطر نمونه را به دست آورده، نمونه دست نخورده یا متراكم شده را ( كه هدف تعیین نفوذپذیری پس از تراكم آن است) دخل استوانه می گذرایم. بهتر است آزمایش بر روی خود لوله نمونه‌گیری یا قالب تراكم انجام گیرد.

2- بالا و پایین نمونه را با كاغذ صافی و سپس سنگ متخلخل می‌پوشانیم و در قسمت پایین زیر سنگ متخلخل ورودی در پوش یك فنر گذاشته، در پوششها را به سر و ته قالب یا لوله پیچ می‌كنیم.

3- شیر آب ( مربوط به مخزن آب با سطح ثابت) را آهسته باز می‌كنیم. مدتی صبر می‌كنیم تا آب در نمونه جریان یافته، به حالت پایدار در آید ( بایستی سطح آب در پیزومترها ثابت بماند و تغییرات زیادی نداشته باشد. همچنین باید سعی كنیم كه در بالا و پایین نمونه، حباب هوایی وجود نداشته باشد).

4- جریان‌‌ آب را از طریق بورت و به كمك یك لوله پلاستیكی از نمونه خاك عبور داده، به داخل  قیف هدایت می‌كنیم. ضمناً نشت از استوانه نمونه را كنترل كرده، حبابهای هوا را خارج می‌نماییم.

5- با استفاده از یك شیر، جریان آب را از داخل نمونه متوقف می‌كنیم. این شیر روی لوله پلاستیكی رابط بین انتهای نمونه و قیف تعبیه شده است.

6- اختلاف بار آبی را اندازه می‌گیریم (h1) با توجه داشته باشیم كه هیچ آبی به داخل بورت نباید اضافه شود.

7- شیر آب را باز می‌كنیم تا آب از طریق بورت وارد نمونه و سپس وارد قیف شود. از زمان شروع جریان، زمان سنج را به كار انداخته، تا موقع بستن شیر، مدت زمان را یادداشت كنیم. در طول این زمان h1 به h2 تبدیل می‌شود، لذا باید h2 ، Q و دمای آب را در این محدوده زمانی به دست آوریم. این آزمایش را حداقل 3 بار تكرار می‌كنیم.

درباره ثابت حجم زیادی آب  استفاده می‌شود ولی در بار افتادن كمتر استفاده می‌شود.

زمان انجام آزمایش در بارافتادن زیاد و در بار ثابت زمان كمتر است.

برای انجام آزمایش هم از نمونه دست نخورده و هم از نمونه دست خورده استفاده می‌كنیم.

نمونه را می‌‌آوریم در آزمایشگاه اول درصد رطوبت را از قبل یادداشت می‌كنیم و سپس از الك  یا mm 19 رد می‌كنیم و سپس در حجم سل متراكم می‌كنیم و در انجام آزمایش از یك نمونه خاك كه به همان مقدار رطوبتی كه در صحرا داشت و نمونه‌های دست نخورده را خرد می‌كنیم تا از همان دانستیه استفاده شود و 24 تا 48 ساعت زمان می‌برد كه نمونه اشباع شود.

                                                                   مقدار دانستیه × حجم = دانستیه

محاسبات:

ضریب نفوذپذیری در آزمایش بابارافتادن از رابطه زیر بدست می‌آید:

a : سطح مقطع داخلی بورت (cm2 )                       

t: انتهای زمان (s)                                                                 

A: سطح مقطع نمونه (cm2 )

L: طول نمونه (cm)

H1 و h2 : ارتفاع آب نسبت به یك سطح مبنا در لوله به ترتیب در زمانهای 0 و t می‌باشد.

قبل از انجام آزمایش اول بورت اولیه را هواگیری می‌كنیم. و در هنگام محاسبه زمان، ابتداء چندین بار زمان را تكرار می‌كنیم و بعد میانگین می‌گیریم.