مقاله بررسی مراحل مختلف آزمایش خاک

دسته بندي : علوم پایه » زمین شناسی
مقاله بررسي مراحل مختلف آزمايش خاک در 30 صفحه ورد قابل ويرايش

آزمايش تحکيم : ?

تراکم (Compaction). 4

نکات مهم در انجام آزمايش تراکم. ?

آزمايش حد خميري: ??

آزمايش هيدرومتري.. ??

نفوذ پذيري (Coefficient of Permeability). 22

آزمايش بابار افتادن (Fallilg – Head Method). 23

به ثانيه تبديل مي‌کنيم. ??

ميانگين.. ??

آزمايش تعيين GS. 27

تجزيه مکانيکي خاک (آزمايش دانه بندي). ??

انواع آزمايش الک… ??

روش نمونه گيري جهت دانه بندي.. ??



















مراحل مختلف آزمايش خاك



آزمايش تحكيم :

هدف از انجام آزمايش تحكيم، تشخيص شدت و ميزان نشت در خاك‌هاي رسي مي‌باشد.

در اين آزمايش نمونة خاك در درون يك هستة فلزي و بين دو صفحة متخلخل قرار داده مي‌شود. و اين حلقه در آب غوطه ور مي گردد و بار بر نمونه اعمال مي‌گردد. تعيين در ارتفاع نمونه توسط يك عقربة مدرج اندازه گيري مي‌شود و هر 24 ساعت يك با فشار روي نمونه 2 برابر مي‌گردد سپس منحني زمان متغير براي بارگذاري‌هاي مختلف كشيده مي‌شود از روي اين منحني‌ها مي‌توان زمان تحكيم و مقدار نشت خاكها را بدست آورد.

همچنين تغييرات تحكيم پوكي نمونه نسبت به فشار نيز بررسي مي‌شود كه در زير آورده شده است.

روش انجام محاسبات

ارتفاع قسمت جامد نمونه قبل بارگذاري:

ارتفاع منافذ قبل از بارگذاري:

پوكي اوليه:

در اثر اولين افزايش بار تغيير شكل را خواهيم داشت، كه تغيير پوكي از آن بدست مي‌آيد.

پوكي چديد را كه بعد از افزايش بار ايجاد شد از فرمول زير محاسبه مي‌كنيم



اين كار براي بارگذاري‌هاي بعدي نيز تكرار مي‌شود. سپس نمودار P و پوكي به صورت يك منحني بر روي كاغذ نيمه لگاريتمي رسم مي‌شود.

وسايل آزمايش عبارت اند از:

1-دستگاه تحكيم 5- قوطي تعيين رطوبت

2- ترازو 6- اره سيمي

3- جك براي بيرون آوردن نمونه 7-كرنومتر

4- گرم خانه

اين آزمايش براي نمونه‌هاي دست نخورده و خورده قابل انجام است. حلقة تحكيم را به كمك جك وارد نمونه مي‌كنيم سپس سر و ته آن را با كمترين دست خوردگي صاف مي‌كنيم و در محفظة تحكيم قرار مي‌دهيم.

براي نمونه‌هاي دست خورده خاك را به حد رواني مي‌رسانيم سپس آن را وارد محفظة تحكيم مي كنيم.

انجام آزمايش:

بدليل نبود زمان و اطلاعات تكميلي بعدي، اين آزمايش بطور كامل انجام نشد و تنها تحكيم نمونه در بار ثابت انجام شد كه نتايج در زير آمده است.

تراكم (Compaction)

هدف از انجام عمليات تراكم، كاهش ميزان تخلخل خاك است. وجود آب تا ميزان مشخصي، سبب تسهيل اين عمليات مي‌گردد. به دست آوردن اين حد رطوبت و وزن مخصوص خشك بيشينه خاك پس از به كاربردن ميزان معيني انرژي كوبشي، هدف مهم آزمايشي تراكم است.

در بسياري از سازه‌هاي خاكي، مثل سدها، ديوارهاي حائل، بزرگراه‌ها، فرودگاه‌ها، و … متراكم كردن خاك يك امر ضروري جهت بهبود مقاومت خاك مي‌باشد. متراكم نمودن خاك كه عبارت است از قرار دادن خاك در يك موقعيت چگالتر، به چند دليل مطلوب است:

الف) كاهش نشست‌ها در آينده، ب) افزايش مقاومت برشي، ج) كاهش نفوذ پذيري د)بهبود خواص مكانيكي خاك، هـ) كاهش قابليت تورم خاك.

در كارگاه براي تراكم خاك از غلتكهاي چرخ استوانه‌اي صاف، غلتكهاي پاچه بزي، غلتهاي چرخ لاستيكي و غلتكهاي ارتعاشي استفاده مي شود. غلتكهاي ارتعاشي براي تراكم خاكهاي دانه‌اي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. تاثير تراكم حاصل از دستگاه‌هاي فوق، محدود به اعماق 15 تا 30 سانتي‌متر سطحي است.

براي افزايش عمق نفوذ تراكم و تراكم كردن لايه‌هاي عمقي از تراكم ارتعاشي و تراكم ديناميكي استفاده مي شود.


وسايل مورد نياز براي آزمايش

وسايل خاص: وسيله 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 يا 10 پوند وزن و وسايل كنترل ارتفاع سقوط چكش

وسايل عمومي:

1- اسپري آبپاش، 2- الك شماره 4، 3- چكش لاستيكي، 4- پيمانه، 5- تا به بزرگ براي مخلوط كردن، 6- لبه نوك تيز يا چاقو به طور حداقل cm 25،

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

10- قوطيهاي خشك، 11- دستگاه خاك مخلوط كن، 12- وسيله‌اي براي بيرون

آوردن نمونه از قالب كه از جك استفاده مي‌شود.

روش انجام آزمايش:

كه از دو تا الك in4 و in6 مي‌شود استفاده كرد. كه براي قالب in4 براي هر لايه 25 ضربه مي‌زنيم با چكش 5/5 1پوند و براي قالب in6 با چكش يا (kg 5/2) 5/5 پوند براي سه لايه 56 ضربه مي‌زنيم.

1- قالب خالي را همراه با ته آن و بدون حلقه دور قاب وزن مي‌كنيم.

2- يك نمونه نماينده از خاكي كه بايد آزمايش شود. آماده مي‌كنيم. همه كلوخه‌هاي خاك را در يك هان و توسط چكشي كه سرآن لاستيكي است خرد مي‌كنيم و از الك شماره 4 سرند مي‌نماييم. كه مقدار kg 7 از قالب in4 كه رد شده را در هواي آزاد خشك باشد. به مقدار 5% آب به آن اضافه مي‌كنيم.

3- با خاكي كه از الك شماره 4 عبور كرده و به مقدار 5% آبي كه به آن اضافه كرده در سه لايه تراكم به اندازه cm 5 تا 8 در قالب درست مي‌كنيم.

4- به ملايمت خاك را فشار مي‌دهيم تا سطح آن صاف شود و بعد با 25 ضربه يكنواخت و پخش شده در تمام سطح توسط ضربات چكش، خاك را متراكم مي كنيم ارتفاع سقوط چكش را ft1 مي‌گيريم. بين هر سقوط چكش، هم قالب و هم چكش بايد به خاطر پخش يكنواخت ضربات در تمام سطح نمونه به آرامي چرخانده شود.

روش انجام آزمايش بابار افتادن

1- طول و قطر نمونه را به دست آورده، نمونه دست نخورده يا متراكم شده را ( كه هدف تعيين نفوذپذيري پس از تراكم آن است) دخل استوانه مي گذرايم. بهتر است آزمايش بر روي خود لوله نمونه‌گيري يا قالب تراكم انجام گيرد.

2- بالا و پايين نمونه را با كاغذ صافي و سپس سنگ متخلخل مي‌پوشانيم و در قسمت پايين زير سنگ متخلخل ورودي در پوش يك فنر گذاشته، در پوششها را به سر و ته قالب يا لوله پيچ مي‌كنيم.

3- شير آب ( مربوط به مخزن آب با سطح ثابت) را آهسته باز مي‌كنيم. مدتي صبر مي‌كنيم تا آب در نمونه جريان يافته، به حالت پايدار در آيد ( بايستي سطح آب در پيزومترها ثابت بماند و تغييرات زيادي نداشته باشد. همچنين بايد سعي كنيم كه در بالا و پايين نمونه، حباب هوايي وجود نداشته باشد).

4- جريان‌‌ آب را از طريق بورت و به كمك يك لوله پلاستيكي از نمونه خاك عبور داده، به داخل قيف هدايت مي‌كنيم. ضمناً نشت از استوانه نمونه را كنترل كرده، حبابهاي هوا را خارج مي‌نماييم.

5- با استفاده از يك شير، جريان آب را از داخل نمونه متوقف مي‌كنيم. اين شير روي لوله پلاستيكي رابط بين انتهاي نمونه و قيف تعبيه شده است.

6- اختلاف بار آبي را اندازه مي‌گيريم (h1) با توجه داشته باشيم كه هيچ آبي به داخل بورت نبايد اضافه شود.

7- شير آب را باز مي‌كنيم تا آب از طريق بورت وارد نمونه و سپس وارد قيف شود. از زمان شروع جريان، زمان سنج را به كار انداخته، تا موقع بستن شير، مدت زمان را يادداشت كنيم. در طول اين زمان h1 به h2 تبديل مي‌شود، لذا بايد h2 ، Q و دماي آب را در اين محدوده زماني به دست آوريم. اين آزمايش را حداقل 3 بار تكرار مي‌كنيم.

درباره ثابت حجم زيادي آب استفاده مي‌شود ولي در بار افتادن كمتر استفاده مي‌شود.

زمان انجام آزمايش در بارافتادن زياد و در بار ثابت زمان كمتر است.

براي انجام آزمايش هم از نمونه دست نخورده و هم از نمونه دست خورده استفاده مي‌كنيم.

نمونه را مي‌‌آوريم در آزمايشگاه اول درصد رطوبت را از قبل يادداشت مي‌كنيم و سپس از الك يا mm 19 رد مي‌كنيم و سپس در حجم سل متراكم مي‌كنيم و در انجام آزمايش از يك نمونه خاك كه به همان مقدار رطوبتي كه در صحرا داشت و نمونه‌هاي دست نخورده را خرد مي‌كنيم تا از همان دانستيه استفاده شود و 24 تا 48 ساعت زمان مي‌برد كه نمونه اشباع شود.

مقدار دانستيه × حجم = دانستيه

محاسبات:

ضريب نفوذپذيري در آزمايش بابارافتادن از رابطه زير بدست مي‌آيد:

a : سطح مقطع داخلي بورت (cm2 )

t: انتهاي زمان (s)

A: سطح مقطع نمونه (cm2 )

L: طول نمونه (cm)

H1 و h2 : ارتفاع آب نسبت به يك سطح مبنا در لوله به ترتيب در زمانهاي 0 و t مي‌باشد.

قبل از انجام آزمايش اول بورت اوليه را هواگيري مي‌كنيم. و در هنگام محاسبه زمان، ابتداء چندين بار زمان را تكرار مي‌كنيم و بعد ميانگين مي‌گيريم.