آزمایش تحکیم یک بعدی طبق استاندارد

آزمایش تحکیم یک بعدی خاک، برای تعیین میزان رمبندگی یا اندازه گیری پتانسیل رمبندگی خاک ها یک بعدی کاربرد دارد که هنگام اشباع شدن خاکهای غیر اشباع با یک سیال رخ میدهد. از این روش میتوان برای تعیین پتانسیل رمبندگی که ممکن است برای یک تنش قائم (محوری) معین رخ دهد و همچنین برای تعیین شاخصی به منظور رتبه بندی پتانسیل رمبندگی استفاده نمود.

درصورتی که اطلاعات پایه‌ای مناسب ندارید، نگران نباشید، چرا که با بخش مقالات آزمایشات خاک سایت آسفالت ایران به سادگی می‌توانید به یک دانش پایه و حرفه‌ای بسیار عالی دست پیدا کنید.

در این روش، تکنیکی برای آماده سازی نمونه، دستگاه و روشی برای تعیین میزان تغییر ارتفاع مربوط به رمبندگی و روشهایی برای گزارش نتایج آزمایش، ارائه شده است. روشهای ارائه شده در این استاندارد برای هر دو دسته نمونه های دست نخورده و بازسازی شده قابل استفاده هستند.

برای آزمایش، باید از آب مقطر استفاده شود و در صورتی که از آب محل استفاده شود، باید در گزارش قید گردد؛ افزودن آب جهت غرقاب باید به نحوی باشد که نمونه از پایین اشباع شود و حباب های هوا در نمونه محبوس نمانند؛ مدت زمان لازم بعد از اعمال بار پس از عملیات غرقاب سازی در حدود یک روز یا پایان تحکیم اولیه میباشد.

تعاریف آزمایش تحکیم یک بعدی

۲- الف) رمبندگی: رمبندگی، کاهش ارتفاع خاک محصور شده پس از مرطوب شدن تحت اعمال یک تنش قائم ثابت است. یک خاک رمبنده ممکن است تنش قائم نسبتاً بزرگ اعمال شده را با نشست کمی تحمل کند در حالی که در مقدار رطوبت کم این خاک پس از مرطوب شدن بدون هیچ گونه افزایش دیگری در تنش متحمل نشست خواهد شد که ممکن است بزرگ باشد. اعمال تنش قائم بزرگ برای وقوع رمبندگی ضروری نیست.

۲-ب) شاخص رمبندگی (L_e،بر حسب درصد): مقدار نسبی رمبندگی که در تنش ۲۰۰ کیلو پاسکال تعیین می شود.

2-ج) پتانسیل رمبندگی (L_c،بر حسب درصد): مقدار نسبی رمبندگی خاک که در هر سطحی از تنش تعیین میشود. پتانسیل رمبندگی برای برآورد نشستی که ممکن است در لایه خاک در یک سایت مشخص رخ دهد مورد استفاده قرار میگیرد.

شرح آزمایش تحکیم یک بعدی خاک ها

در تحکیم یک بعدی خاک، شامل قرار دادن نمونه ای از خاک با میزان رطوبت طبیعی در یک دستگاه تحکیم سنج با اعمال یک تنش قائم از پیش تعیین شده به نمونه و اشباع کردن نمونه با سیال برای ایجاد رمبندگی در نمونه خاک است. هنگام ارزیابی شاخص رمبندگی، سیال باید آب مقطر باشد. هنگام ارزیابی پتانسیل رمبندگی سیال میتواند آب منفذی نمونه یا سایر شرایط صحرایی را در صورت لزوم شبیه سازی کند.

نکته 

از آنجایی که نمونه های آزمایش تحکیم یک بعدی خاک نسبت به آب حساس می باشند، لذا می بایست نمونه گیری به صورت خشک (با روش های مارپیچ یا نمونه های بلوکی تراشیده شده با دست=موتولیت) انجام شود و ترجیحاً نسبتاً دست نخورده تا دست نخورده باشد.

نکته

پس از اعمال بار نشاننده به میزان ۰/۰۵ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع، در محدوده زمانی ۵ دقیقه بعد، گام های بارگذاری در فواصل زمانی یک ساعته، در شرایط رطوبت طبیعی بر نمونه اعمال میشوند.

نکته

فواصل بارگذاری مراحل مختلف، به صورت یک ساعته در نظر گرفته میشود (۰/۰۵، ۱،۰/۵،۰/۱۲ و ۲ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع [و سپس عملیات غرقاب]). در تنش ۲ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع، پس از ثبت میزان نشست توسط گیج کرنش سنج در مدت یک ساعت، بلافاصله عملیات غرقاب صورت پذیرفته و آنگاه قرائت گیج را مطابق آزمایش تحکیم یک بعدی خاک  در زمان های ۲،۱،۰/۵۰،۰/۲۵، ۴، ۱۵،۸ و ۳۰ دقیقه، ۱، ۲، ۴ و ۲۴ ساعت ادامه می دهیم.

بدیهیست که برای انجام این آزمایش به تجهیزات آزمایشگاه خاک همچون خرید دستگاه تحکیم خاک نیاز داریم.

محاسبات

تحکیم یک بعدی خاک یا پتانسیل رمبندگی (I_c)به صورت زیر محاسبه میشود:

در رابطه فوق:

d_f: عدد قرائت شده از صفحه مدرج در سطح تنش مناسب، پس از غرقاب شدگی، بر حسب میلیمتر (اینچ)؛

d_0: عدد قرائت شده از صفحه مدرج در تنش نشیمنگاهی (بار نشاننده)، بر حسب میلیمتر (اینچ)؛

h_0: ارتفاع اولیه نمونه، بر حسب میلیمتر (اینچ)؛

d_i: عدد قرائت شده از صفحه مدرج در سطح تنش مناسب، قبل از غرقاب شدگی، بر حسب میلیمتر (اینچ)؛

: کرنش در سطح تنش مناسب، پس از غرقاب شدگی؛ و

: کرنش در سطح تنش مناسب، قبل از غرقاب شدگی.

معادله قبل را میتوان بر حسب نسبت تخلخل، به صورت زیر بازنویسی نمود:

در رابطه فوق:

: تغییر نسبت تخلخل، ناشی از غرقاب شدگی؛ و

e₀:نسبت تخلخل اولیه.

از آنجایی که آزمایش به صورت یک آزمایش تحکیم یک بعدی خاک انجام میشود میتوان نوشت:

در رابطه فوق:

: تغییر ارتفاع نمونه ناشی از غرقاب شدگی بر حسب میلیمتر (اینچ)؛ و

e₀: ارتفاع اولیه نمونه بر حسب میلیمتر (اینچ).

_________________________________________________________________

شاید دوست داشته باشید بخوانید✔️

• آزمایش ارزش ماسه ای SE
• تعیین تورم خاک

_________________________________________________________________

گزارش 

گزارش تحکیم یک بعدی خاک باید حاوی اطلاعات زیر باشد:

• مشخصات و تشریح نمونه آزمایش، از جمله این که نمونه دست نخورده یا بازسازی شده است. یا به روش های دیگری آماده شده است؛
• میزان رطوبت و وزن مخصوص خشک اولیه و نهایی؛
• ابعاد نمونه؛
• تشریح نوع دستگاه تحکیم سنج؛
• تنش قائم اعمال شده در اشباع؛
• درصد فشردگی یا کرنش نمونه در هر تنش قائم اعمال شده، قبل از اشباع؛

در آزمایش تحکیم یک بعدی خاک ترسیم داده های کرنش در مقابل لگاریتم تنش قائم اعمال شده. در صورتی که چگالی ویژه تعیین شده باشد، میتوان به جای کرنش، از نسبت تخلخل استفاده نمود، در نمودار ۱-۱۳، نمونه ای از ترسیم نتایج یک آزمایش، برای اندازه گیری پتانسیل رمبندگی نشان داده شده است؛

مثال: با توجه به این شکل،I_c برای تنش قائم اعمال شده به میزان 100 کیلوپاسکال، با استفاده از معادله تعیین پتانسیل رمبندگی، برابر است با:

 8.1=9.6-1.5= I_c 

در این منحنی، نقطه C در کرنش ۹/۶ درصد و نقطه B در کرنش ۱/۵ درصد است. نشست بالقوه لايه خاکی با ضخامت ۳ متر       (۱۰ فوت) با این پتانسیل رمبندگی، به صورت زیر است.

پتانسیل رمبندگی برای تنش قائم اعمال شده کمتر از ۱۰۰ کیلوپاسکال،با محاسبه اختلاف کرنش بین منحنی اشباح (منحنی نقطه چین) و منحنی غیر اشباح برآورد می شود.

• انحراف از این روش ها، شامل توالی بارگذاری خاص، روش های خاص آماده سازی نمونه، ابعاد خاص نمونه و سیال خاص مرطوب کننده نمونه؛ و
• شاخص رمبندگی یا پتانسیل رمبندگی، هر کدام که قابل استفده باشد.

نکات فنی و کارشناسی مرتبط با آزمون تحکیم یک بعدی خاک

• توصیف میزان رمبندگی خاک بر اساس پتانسیل رمبندگی:

جدول (۱-۱۳) میزان رمبندگی خاک بر اساس پتانسیل رمبندگی

• خاک های رمبنده درصد رطوبت طبیعی کم و وزن مخصوص کوچکی دارند.
• مشخصات عمومی خاک های رمبنده: این خاک ها، در حالت خشک ، محکم و مقاوم هستند؛ و به محض تماس با رطوبت نشست زیادی پیدا میکنند؛ معمولاً رسوبات سست و سیمانی شده هستند، مانند بادرفت های سیلتی (خاک Loess).
• مشخصات فیزیکی خاک های رمبنده: تخلخل زیاد (0.5<e) و پوکی بالا (%50 <n )؛ 25>PI، فرمول: 45>LL امکان وجود و حضور در ضخامت های زیاد (نزدیک 60متر)؛ رنگ روشن، نشست لایه در اثر رمبندگی، از ۱ تا ۴/۵ متر.
• پارامتر L_c، برای شبیه سازی شرایط سایت، مانند بارگذاری اسکلت خاک یا خواص شیمیایی آب و خاک تعریف نشده است.
• سنگ های متخلخل آزمایش، باید خشک شده در هوا باشند تا به علت موئینگی، رطوبت نمونه افزایش نیابد.
• بهترین نمونه آزمایش، نمونه نسبتاً دست نخورده میباشد زیرا خاک رمبنده به روش نمونه گیری با آب حساس است.
• برای دفع خطر خاکهای رمبنده بهترین روش غرقاب کردن توام با اعمال فشار سربار میباشد که موجب تراکم مناسب میشود زیرا خاک ریزش کرده و دیگر برگشت پذیر نمی باشد.

آسفالت ایران

همانطور که ممکن است انتظار داشته باشید، آسفالت ایران منبع مهمی برای اطلاعات مفید در مورد آزمایشات خاک و آزمایشات خاک است. پیش از این هم مطالبی در مورد آزمایش های حوزه خاک ارائه دادیم. امیدواریم این مقاله به شما برای نحوه انجام این آزمایش تحکیم یک بعدی خاک و درک این آزمون و نحوه انتخاب تجهیزات آزمایش کمک کند. همچنین این مقاله از کتاب راهنمای جامع آزمایشگاه مکانیک خاک، مهندسی خاک و ژئوتکنیک بر گرفته شده است.

ممنون که تا انتهای این مقاله همراه ما بودید…