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 خاک
آزمایش تحکیم :
هدف از انجام آزمایش تحکیم، تشخیص شدت و میزان نشت در خاکهای رسی می‌باشد.
در این آزمایش نمونة خاک در درون یک 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 یک عقربة مدرج اندازه گیری می‌شود و هر 24 ساعت یک با فشار روی نمونه 2 برابر می‌گردد سپس منحنی زمان متغیر برای بارگذاری‌های مختلف کشیده می‌شود از روی این منحنی‌ها می‌توان زمان تحکیم و مقدار نشت خاکها را بدست آورد.
همچنین تغییرات تحکیم پوکی نمونه نسبت به فشار نیز بررسی می‌شود که در زیر آورده شده است.
روش انجام محاسبات
ارتفاع قسمت جامد نمونه قبل بارگذاری:
ارتفاع منافذ قبل از بارگذاری:
پوکی اولیه:
در اثر اولین افزایش بار تغییر شکل را خواهیم داشت، که تغییر پوکی از آن بدست می‌آید.
پوکی چدید را که بعد از افزایش بار ایجاد شد از فرمول زیر محاسبه می‌کنیم
این کار برای بارگذاری‌های بعدی نیز تکرار می‌شود. سپس نمودار P و پوکی به صورت یک منحنی بر روی کاغذ نیمه لگاریتمی رسم می‌شود.
وسایل آزمایش عبارت اند از:
1-دستگاه تحکیم 5- قوطی تعیین رطوبت
2- ترازو 6- اره سیمی
3- جک برای بیرون آوردن نمونه 7-کرنومتر
4- گرم خانه
این آزمایش برای نمونه‌های دست نخورده و خورده قابل انجام است. حلقة تحکیم را به کمک جک وارد نمونه می‌کنیم سپس سر و ته آن را با کمترین دست خوردگی صاف می‌کنیم و در محفظة تحکیم قرار می‌دهیم.
برای نمونه‌های دست خورده خاک را به حد روانی می‌رسانیم سپس آن را وارد محفظة تحکیم می کنیم.
انجام آزمایش:
بدلیل نبود زمان و اطلاعات تکمیلی بعدی، این آزمایش بطور کامل انجام نشد و تنها تحکیم نمونه در بار ثابت انجام شد که نتایج در زیر آمده است.
تراکم (Compaction)
هدف از انجام عملیات تراکم، کاهش میزان تخلخل خاک است. وجود آب تا میزان مشخصی، سبب تسهیل این عملیات می‌گردد. به دست آوردن این حد رطوبت و وزن مخصوص خشک بیشینه خاک پس از به کاربردن میزان معینی انرژی کوبشی، هدف مهم آزمایشی تراکم است.
در بسیاری از سازه‌های خاکی، مثل سدها، دیوارهای حائل، بزرگراه‌ها، فرودگاه‌ها، و … متراکم کردن خاک یک امر ضروری جهت بهبود مقاومت خاک می‌باشد. متراکم نمودن خاک که عبارت است از قرار دادن خاک در یک موقعیت چگالتر، به چند دلیل مطلوب است:
الف) کاهش نشست‌ها در آینده، ب) افزایش مقاومت برشی، ج) کاهش نفوذ پذیری د)بهبود خواص مکانیکی خاک، هـ) کاهش قابلیت تورم خاک.
در کارگاه برای تراکم خاک از غلتکهای چرخ استوانه‌ای صاف، غلتکهای پاچه بزی، غلتهای چرخ لاستیکی و غلتکهای ارتعاشی استفاده می شود. غلتکهای ارتعاشی برای تراکم خاکهای دانه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. تاثیر تراکم حاصل از دستگاه‌های فوق، محدود به اعماق 15 تا 30 سانتی‌متر سطحی است.
برای افزایش عمق نفوذ تراکم و تراکم کردن لایه‌های عمقی از تراکم ارتعاشی و تراکم دینامیکی استفاده می شود.
وسایل مورد نیاز برای آزمایش
وسایل خاص: وسیله متراکم کردن نمودن خاک
الف) قالب با in 6/4 (mm 115) عمق،in 4 (mm 100) قطر و (7/946) حجم
ب)حلقه متحرک دور قالب با in 5/2 (mm 5/62) عمق و in4 (mm 100) قطر.
ج) چکش با in2 (mm 50) قطر مقطع و 5/5 یا 10 پوند وزن و وسایل کنترل ارتفاع سقوط چکش
وسایل عمومی:
1- اسپری آبپاش، 2- الک شماره 4، 3- چکش لاستیکی، 4- پیمانه، 5- تا به بزرگ برای مخلوط کردن، 6- لبه نوک تیز یا چاقو به طور حداقل cm 25،
7- دورتراز و با حساسیت (Ib 01/0 و gr 01/0)، 8- آون، 9- خشک کننده،
10- قوطیهای خشک، 11- دستگاه خاک مخلوط کن، 12- وسیله‌ای برای بیرون
آوردن نمونه از قالب که از جک استفاده می‌شود.
روش انجام آزمایش:
که از دو تا الک in4 و in6 می‌شود استفاده کرد. که برای قالب in4 برای هر لایه 25 ضربه می‌زنیم با چکش 5/5 1پوند و برای قالب in6 با چکش 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 می‌کنیم.
2- یک نمونه نماینده از خاکی که باید آزمایش شود. آماده می‌کنیم. همه کلوخه‌های خاک را در یک هان و توسط چکشی که سرآن لاستیکی است خرد می‌کنیم و از الک شماره 4 سرند می‌نماییم. که مقدار kg 7 از قالب in4 که رد شده را در هوای آزاد خشک باشد. به مقدار 5% آب به آن اضافه می‌کنیم.
3- با خاکی که از الک شماره 4 عبور کرده و به مقدار 5% آبی که به آن اضافه کرده در سه لایه تراکم به اندازه cm 5 تا 8 در قالب درست می‌کنیم.
4- به ملایمت خاک را فشار می‌دهیم تا سطح آن صاف شود و بعد با 25 ضربه یکنواخت و پخش شده در تمام سطح توسط ضربات چکش، خاک را متراکم می کنیم ارتفاع سقوط چکش را ft1 می‌گیریم. بین هر سقوط چکش، هم قالب و هم چکش باید به خاطر پخش یکنواخت 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 متراکم شده را ( که هدف تعیین نفوذپذیری پس از تراکم آن است) دخل استوانه می گذرایم. بهتر است آزمایش بر روی خود لوله نمونه‌گیری یا قالب تراکم انجام گیرد.
2- بالا و پایین نمونه را با کاغذ صافی و سپس سنگ متخلخل می‌پوشانیم و در قسمت پایین زیر سنگ متخلخل ورودی در پوش یک فنر گذاشته، در پوششها را به سر و ته قالب یا لوله پیچ می‌کنیم.
3- شیر آب ( مربوط به مخزن آب با سطح ثابت) را آهسته باز می‌کنیم. مدتی صبر می‌کنیم 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 کنیم که در بالا و پایین نمونه، حباب هوایی وجود نداشته باشد).
4- جریان آب را از طریق بورت و به کمک یک لوله پلاستیکی از نمونه خاک عبور داده، به داخل قیف هدایت می‌کنیم. ضمناً نشت از استوانه نمونه را کنترل کرده، حبابهای هوا را خارج می‌نماییم.
5- با استفاده از یک شیر، جریان آب را از داخل نمونه متوقف می‌کنیم. این شیر روی لوله پلاستیکی رابط بین انتهای نمونه و قیف تعبیه شده است.
6- اختلاف بار آبی را اندازه می‌گیریم (h1) با توجه داشته باشیم که هیچ آبی به داخل بورت نباید اضافه شود.
7- شیر آب را باز می‌کنیم تا آب از طریق بورت وارد نمونه و سپس وارد قیف شود. از زمان شروع جریان، زمان سنج را به کار انداخته، تا موقع بستن شیر، مدت زمان را یادداشت کنیم. 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 تکرار می‌کنیم.
درباره ثابت حجم زیادی آب استفاده می‌شود ولی در بار افتادن کمتر استفاده می‌شود.
زمان انجام آزمایش در بارافتادن زیاد و در بار ثابت زمان کمتر است.
برای انجام آزمایش هم از نمونه دست نخورده و هم از نمونه دست خورده استفاده می‌کنیم.
نمونه را می‌‌آوریم در آزمایشگاه اول درصد رطوبت را از قبل یادداشت می‌کنیم و سپس از الک یا mm 19 رد می‌کنیم و سپس در حجم سل متراکم می‌کنیم و در انجام آزمایش از یک نمونه خاک که به همان مقدار رطوبتی که در صحرا داشت و نمونه‌های دست نخورده را خرد می‌کنیم تا از همان دانستیه استفاده شود و 24 تا 48 ساعت زمان می‌برد که 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 یک سطح مبنا در لوله به ترتیب در زمانهای 0 و t می‌باشد.
قبل از انجام آزمایش اول بورت اولیه را هواگیری می‌کنیم. و در هنگام محاسبه زمان، ابتداء چندین بار زمان را تکرار می‌کنیم و بعد میانگین می‌گیریم.