آزمایش تحکیم خاک
آزمایش تحکیم خاک
آزمایش تحکیم خاک، آزمایشی است که جهت تعیین پارامتر های موثر در پیش بینی نشست و میزان آن در سازه های متکی بر خاک های رس می باشد.
تحکیم چیست؟
وقتی خاک رس اشباع تحت بارگذاری قرار می گیرد، در آغاز، تمام بارگذاری را آب حفره ای تحمل می کند که به آن افزایش فشار آب حفره ای می گویند. در صورتی که زهکشی انجام شود به مرور زمان حجم خاک کاهش پیدا می کند که به این فرآیند تحکیم گفته می شود و باعث نشست خاک می شود.
هدف آزمایش تحکیم
هدف از این آزمایش تعیین سرعت میزان نشست خاک در اثر فشردگی به کار می رود. هنگامی که تحت تأثیر بار گذاری محوری از تغییر شکل افقی خاک جلوگیری میشود و زهکشی در جهت قائم انجام گردد، در نهایت تعمیم نتایج حاصل جهت عملیات اجرائی پروژه بر روی خاک مورد نظر به دست می آید.
هم چنین با دو هدف نیز آزمایش تحکیم انجام می شود:
1- می توانیم با قرار دادن یک بار ثابت روی خاک تغییر شکل آن را با گذشت زمان اندازه گیری کنیم. این اندازه گیری را تا جایی ادامه می دهیم که خاک مورد نظر تحت آن بار دیگر تغییر شکل ندهد. وقتی دیگر تغییری در اندازه گیری ها مشاهده نکردیم، می توانیم بگوییم بار تمام اثر تحکیمی خود را بر خاک گذاشته است و می توانیم بار بعدی را روی نمونه بگذاریم.
2- می توانیم بار های مختلف را روی خاک بگذاریم و تغییر شکل های نهایی خاک را در پایان هر مرحله اندازه گیری کنیم که در نهایت رابطه ای بین نشست و بارهای مختلف پیدا می کنیم.
هم چنین با دو هدف نیز آزمایش تحکیم انجام می شود:
1- می توانیم با قرار دادن یک بار ثابت روی خاک تغییر شکل آن را با گذشت زمان اندازه گیری کنیم. این اندازه گیری را تا جایی ادامه می دهیم که خاک مورد نظر تحت آن بار دیگر تغییر شکل ندهد. وقتی دیگر تغییری در اندازه گیری ها مشاهده نکردیم، می توانیم بگوییم بار تمام اثر تحکیمی خود را بر خاک گذاشته است و می توانیم بار بعدی را روی نمونه بگذاریم.
2- می توانیم بار های مختلف را روی خاک بگذاریم و تغییر شکل های نهایی خاک را در پایان هر مرحله اندازه گیری کنیم که در نهایت رابطه ای بین نشست و بارهای مختلف پیدا می کنیم.
وسایل مورد نیاز آزمایش تحکیم خاک
وسایل متراکم کردن نمودن خاک
- قالب با in 6/4 (mm 115) عمق،in 4 (mm 100) قطر و (7/946) حجم
- حلقه متحرک دور قالب با in 5/2 (mm 5/62) عمق و in4 (mm 100) قطر.
- چکش با in2 (mm 50) قطر مقطع و 5/5 یا 10 پوند وزن و وسایل کنترل ارتفاع سقوط چکش
سایر وسایل ها:
- اسپری آب پاش
- الک شماره 4
- چکش لاستیکی
- پیمانه
- تابه بزرگ برای مخلوط کردن
- لبه نوک تیز یا چاقو به طور حداقل cm 25
- دور تراز و با حساسیت (Ib 01/0 و gr 01/0)
- آون
- خشک کننده
- قوطی های خشک
- دستگاه خاک مخلوط کن
- وسیله‌ای برای بیرون آوردن نمونه از قالب که از جک استفاده میشود.
روش انجام آزمایش تحکیم
1- ابتدا قالب خالی را همراه با ته آن و بدون حلقه دور قاب وزن می‌کنیم.
2- به عنوان نماینده، یک نمونه کوچک از خاکی که باید آزمایش شود را آماده می‌کنیم. همه کلوخه های خاک را توسط چکشی که سرآن لاستیکی می باشد، خرد می‌کنیم و از الک شماره 4 سرند می‌نماییم. مقدار kg 7 از قالب in4 که رد شده را در هوای آزاد می گذاریم تا خشک شود. سپس به مقدار 5% آب به آن اضافه می‌کنیم.
3- با خاکی که از الک شماره 4 عبور کرده و به مقدار 5% آبی به آن اضافه شده را در سه لایه تراکم به اندازه 5 تا 8 cm در قالب درست می‌کنیم.
4- به ملایمت خاک را فشار می‌دهیم تا سطح آن صاف گردد و بعد با 25 ضربه یکنواخت و پخش شده در تمام سطح توسط ضربات چکش، خاک را متراکم می کنیم و ارتفاع سقوط چکش را ft1 می‌گیریم. بین هر سقوط چکش، هم قالب و هم چکش را باید به خاطر پخش یکنواخت ضربات در تمام سطح نمونه به آرامی بچرخانیم.
5- دوباره همین روند آزمایش را برای لایه‌های دوم و سوم تکرار می‌کنیم. ارتفاع سقوط چکش را ft1 بالاتر از سطح خاک مورد آزمایش تنظیم می‌کنیم. هنگامی که عمل متراکم کردن سومین لایه خاک را نیز به اتمام رساندیده دور سطح قالب را از زاویه خاک پاک می کنیم.
6- در این مرحله حلقه دور قالب را برمی‌داریم. در برداشتن حلقه دور قالب، آن را می‌چرخانیم تا اتصالی که بین حلقه و خاک ایجاد شده را قبل از آن که آن را از روی قالب برداریم جدا گردد. این عمل باعث میشود به هنگام برداشتن حلقه از دور ستون قالب از جابجایی یا حرکت مقداری از خاک متراکم شده جلوگیری شود. عمل صاف کردن روی نمونه درون قالب می‌بایستی توسط خراشیدن روی نمونه به وسیله خط کش لبه فلزی صورت گیرد. این عمل را از محور مرکزی شروع کرده و تا لبه های قالب کار را ادامه می دهیم.
2- به عنوان نماینده، یک نمونه کوچک از خاکی که باید آزمایش شود را آماده می‌کنیم. همه کلوخه های خاک را توسط چکشی که سرآن لاستیکی می باشد، خرد می‌کنیم و از الک شماره 4 سرند می‌نماییم. مقدار kg 7 از قالب in4 که رد شده را در هوای آزاد می گذاریم تا خشک شود. سپس به مقدار 5% آب به آن اضافه می‌کنیم.
3- با خاکی که از الک شماره 4 عبور کرده و به مقدار 5% آبی به آن اضافه شده را در سه لایه تراکم به اندازه 5 تا 8 cm در قالب درست می‌کنیم.
4- به ملایمت خاک را فشار می‌دهیم تا سطح آن صاف گردد و بعد با 25 ضربه یکنواخت و پخش شده در تمام سطح توسط ضربات چکش، خاک را متراکم می کنیم و ارتفاع سقوط چکش را ft1 می‌گیریم. بین هر سقوط چکش، هم قالب و هم چکش را باید به خاطر پخش یکنواخت ضربات در تمام سطح نمونه به آرامی بچرخانیم.
5- دوباره همین روند آزمایش را برای لایه‌های دوم و سوم تکرار می‌کنیم. ارتفاع سقوط چکش را ft1 بالاتر از سطح خاک مورد آزمایش تنظیم می‌کنیم. هنگامی که عمل متراکم کردن سومین لایه خاک را نیز به اتمام رساندیده دور سطح قالب را از زاویه خاک پاک می کنیم.
6- در این مرحله حلقه دور قالب را برمی‌داریم. در برداشتن حلقه دور قالب، آن را می‌چرخانیم تا اتصالی که بین حلقه و خاک ایجاد شده را قبل از آن که آن را از روی قالب برداریم جدا گردد. این عمل باعث میشود به هنگام برداشتن حلقه از دور ستون قالب از جابجایی یا حرکت مقداری از خاک متراکم شده جلوگیری شود. عمل صاف کردن روی نمونه درون قالب می‌بایستی توسط خراشیدن روی نمونه به وسیله خط کش لبه فلزی صورت گیرد. این عمل را از محور مرکزی شروع کرده و تا لبه های قالب کار را ادامه می دهیم.
7- هنگامی که نمونه از نظر سطح بالایی آماده و تمام خاک های شل از اطراف آن پاک گردیده سیلندر و نمونه را وزن می‌کنیم.
8- خاک را از درون سیلندر خارج کرده، و یک نمونه نماینده را که دارای وزنی در حدود gr 100 است برای تعیین مقدار آب آن آماده می‌کنیم. مقدار آب باید از روی نمونه هایی که از قسمت های بالا، وسط و ته خاک متراکم شده به دست آمده تعیین گردد.
9- در این مرحله خاک را از داخل سیلندر خارج کرده و با دست خرد می کنیم. سپس آن را با نمونه اصلی آن دوباره مخلوط می‌کنیم و مقدار آب آن را به وسیله اسپری آب پاش تا حدود 3% افزایش می دهیم. باید آب را به طور یکسان پخش کنیم و خاک را کاملاً مخلوط کنیم، با وزن کردن خاک قبل از اسپری کردن و بعد از پاشیدن آب، می‌توانیم مقدار آب اضافه شده را تخمین بزنیم. دانستن مقدار آب اضافه شده کمک می‌کند تا مقدار رطوبت را نیز کنترل کنیم.
10- دوباره عمل متراکم کردن را تکرار می‌کنیم. در هر مرحله مقدار آب را در حدود 3% افزایش می‌دهیم. 5 تا 6 بار این کار را انجام می‌دهیم. این عمل برای انجام آزمایش بستگی به نوع خاک دارد تا وقتی که خاک خیلی مرطوب و چسبنده شود که بر اثر اضافه کردن آب، وزن شروع به کم کردن شود.
در مراحل انجام آزمایش، از یک نمونه یکسان خاک برای به دست آوردن مقادیر چگالی_درصد آب استفاده شده است. در هر مرحله که آب اضافه شده، عمل تراکم را بلافاصله انجام می دهیم.
8- خاک را از درون سیلندر خارج کرده، و یک نمونه نماینده را که دارای وزنی در حدود gr 100 است برای تعیین مقدار آب آن آماده می‌کنیم. مقدار آب باید از روی نمونه هایی که از قسمت های بالا، وسط و ته خاک متراکم شده به دست آمده تعیین گردد.
9- در این مرحله خاک را از داخل سیلندر خارج کرده و با دست خرد می کنیم. سپس آن را با نمونه اصلی آن دوباره مخلوط می‌کنیم و مقدار آب آن را به وسیله اسپری آب پاش تا حدود 3% افزایش می دهیم. باید آب را به طور یکسان پخش کنیم و خاک را کاملاً مخلوط کنیم، با وزن کردن خاک قبل از اسپری کردن و بعد از پاشیدن آب، می‌توانیم مقدار آب اضافه شده را تخمین بزنیم. دانستن مقدار آب اضافه شده کمک می‌کند تا مقدار رطوبت را نیز کنترل کنیم.
10- دوباره عمل متراکم کردن را تکرار می‌کنیم. در هر مرحله مقدار آب را در حدود 3% افزایش می‌دهیم. 5 تا 6 بار این کار را انجام می‌دهیم. این عمل برای انجام آزمایش بستگی به نوع خاک دارد تا وقتی که خاک خیلی مرطوب و چسبنده شود که بر اثر اضافه کردن آب، وزن شروع به کم کردن شود.
در مراحل انجام آزمایش، از یک نمونه یکسان خاک برای به دست آوردن مقادیر چگالی_درصد آب استفاده شده است. در هر مرحله که آب اضافه شده، عمل تراکم را بلافاصله انجام می دهیم.
محاسبات آزمایش تحکیم خاک
جهت محاسبات آزمایش تحکیم خاک از یک سری روابط مربوط به فرآیند تحکیم استفاده می شود که در آن درصد اشباع خاک را بعد از انجام آزمایش به دست می آوریم.
تاریخ انتشار: ۱۳۹۸/۱۲/۰۷