بررسی مراحل مختلف آزمایش خاک
بررسی مراحل مختلف آزمایش خاک
دسته بندی | عمران |
فرمت فایل | doc |
حجم فایل | 88 کیلو بایت |
تعداد صفحات | 43 |
دریافت فایل
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.
وزن حلقة تحكیم: gr 58/149 قطر حلقه:cm 2/7
وزن نمونه با حلقه: gr 78/290 ارتفاع نمونه: cm 4/2
زمان |
قرائت گیج |
||
25/0 |
014/0 |
001/0 |
87/0= |
1 |
02/0 |
0015/0 |
869/0= |
25/2 |
026/0 |
0020/0 |
868/0= |
4 |
028/0 |
0021/0 |
867/0= |
25/6 |
031/0 |
0024/0 |
867/0= |
9 |
033/0 |
0025/0 |
867/0= |
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.
5- آزمایش را برای لایههای دوم و سوم تكرار میكنیم. ارتفاع سقوط چكش را ft1 بالاتر از سطح خاك مورد آزمایش تنظیم میكنیم. وقتی عمل متراكم كردن سومین لایه خاك را نیز به اتمام رساندیده دور سطح قالب را از زاویه خاك پاك می كنیم.
6- حلقه دور قالب را برمیداریم. در برداشتن حلقه دور قالب، آن را میچرخانیم تا اتصالی كه بین حلقه و خاك ایجاد شده، قبل از آن كه آن را از روی قالب برداریم جدا شود. این عمل باعث میشود به هنگام برداشتم حلقه از دور ستون قالب از جابجایی یا حركت مقداری از خاك متراكم شده جلوگیری شود. عمل صاف كردن روی نمونه درون قالب میبایست توسط خراشیدن روی نمونه به وسیله خط كش لبه فلزی صورت میگیرد. عمل را از محور مركزی شروع كرده، تا لبههای قالب كار را ادامه دهیم.
7- هنگامی كه نمونه از نظر سطح بالایی آماده و تمام خاكهای شل از اطراف آن پاك گردیده سیلندر و نمونه را وزن میكنیم.
8- خاك را از درون سیلندر خارج كرده، یك نمونه نماینده را كه دارای وزنی در حدود gr 100 است برای تعیین مقدار آب آن آماده میكنیم. مقدار آب باید از روی نمونههایی كه از قسمتهای بالا، وسط و ته خاك متراكم شده به دست آمده تعیین شود.
9- خاك را از داخل سیلندر خارج كرده با دست خرد می كنیم، آن را با نمونه اصلی آن دوباره مخلوط میكنیم و مقدار آب آن را تا حدود 3% با اضافه كردن آب به وسیله اسپری افزایش می دهیم. باید آب را به طور یكسان پخش كرده، خاك را كاملاً مخلوط كرده، با وزن كردن اسپری قبل و بعد از پاشیدن آب، میتوانید مقدار آب اضافه شده را تخمین بزنیم. دانستن مقدار آب اضافه شده كمك میكند تا مقدار رطوبت را كنترل كنیم.
10- دوباره عمل متراكم كردن را تكرار میكنیم. هر بار مقدار آب را در حدود 3% افزایش میدهیم. 5 تا 6 بار این كار را انجام میدهیم و این عمل برای انجام آزمایش بستگی به نوع خاك دارد تا وقتی كه خاك خیلی مرطوب و چسبنده شود كه بر اثر اضافه كردن آب، وزن شروع به كم كردن شود.
كه در مراحل انجام آزمایش، از یك نمونه یكسان خاك برای به دست آوردن مقادیر چگالی – در صد آب استفاده شده است. آب در هر مرحله اضافه شده، عمل تراكم بلافاصله انجام میشود.
نكات مهم در انجام آزمایش تراكم
1- بهتر است چند بار آزمایش تكرار شود و نقطه بهینه را یافت و متوسط آن را قبول كرد و در عین حال باید توجه داشت كه بهتر است در هر سری ازمایش از خاك تازه استفاده شود.
2- در هنگام ضربه زدن نباید قالب ارتعاش داشته باشد چرا كه انرژی چكش هدر میرود.
3- ضخامت لایهها میبایست یكسان باشند و گرنه انرژی تراكم به طور یكنواخت بین لایهها پخش نمیشود و در عین حال لایههای ضخیمتر كمتر كوبیده میشوند.
4- بهتر است نمونه در ابتداء خشك باشد، مگر اینكه كه با داشتن محدود تغییرات درصد رطوبت بهینه، برای شروع كار درصد رطوبتی كمتر از رطوبت بهینه به آن اضافه شود.
محاسبات
W: وزن كل خاك متراكم شده مرطوب در استوانه ( سیلندر )
V: حجم قالب
W: درصد آب موجود در هاك متراكم شده.
از نظر تئوری، مطلوب آن است كه به منحنی حفرههای هوای صفر برسیم ( به خط اشباع ) كه در حالت حفرههای هوای صفر، نمونه بار رطوبت موجود، در حالت اشباع است.
Gs: وزن مخصوص خاك
Sr: درجه اشباع
W: درصد رطوبت خاك
: چگالی آب
برای رسم منحنی چگالی خشك – درصد رطوبت، بر روی محور افقی درصد آب و بر روی محور قائم، چگالی خشك را در نظر میگیریم. منحنی را میتوان با داشتن نقاط تجربی به دست آمده از آزمایش رسم كرد.
برای رسم منحنی اشباع (منحنی هوا صفحه) نیز كافی است در رابطه اخیر مقدار Srرا برابر 100% قرار دهیم آنگاه نقاط بدست آمده را روی همان محورهای مختصات قبلی (در كنار نمودار چگالی خشك – درصد رطوبت) رسم مینمایم.
R: تراكم نسبی
برای خاكهای دانهای | |
Dr : چگالی نسبی تراكم |
كه یك نمونه از آزمایش انجام شده تراكم به پیوست ارائه میگردد.
كه حجم قالب را از رابطه زیر محاسبه میكنیم. شعاع
D: قطعه قالب (استوانه) mm 152D=
h: ارتفاع قالب (استوانه) 43/116h=
كه هدف این آزمایش كه روی محور x ها و روی محور yها %w
آزمایش تعیین حد روانی:
حد روانی خاك میزان رطوبتی میباشد كه خاك با رطوبتهای بیش از آن از حالت خمیر به حالت مایع تبدیل میشود. از این حد میتوان برای توصیف مقاومت خاك ریز دانه استفاده كرد. تغییر در مقاومت خاك در اثر جذب آب مربوط به میزان رس موجود در آن میباشد.
حد روانی خاك توسط دستگاه كاسا گرانده اندازگیری میشود توسط این دستگاه به خاك ضرباتی وارد میشود هر ضربه معادل میباشد.
در آزمایشگاه حد روانی میزان رطوبتی است كه در آن رطوبت شیار ایجاد شده در خاك در اثر 25 ضربه بسته شود بنابراین میتوان گفت حد مایع برای خاكهای ریزدانه، میزان رطوبتی را بدست میدهد. كه مقاومت برشی به ازای آن تقریباً مساوی است.
انجام آزمایش:
وسایل آزمایش عبارتند از:
دستگاه حد روانی كاساگرانده
شیار زن
كاردك
ظرف نمونهگیری
خشك كن « OVEN»
ترازو
برای تنطیم دستگاه صفحة میزان را در زیر كاسه قرار میدهیم و ارتفاع كاسه را طوری تنظیم میكنیم كه تقریباً بر روی صفحة تنظیم قرار گیرد.
سرعت چرخاندن اهرم دستگاه باید طوری باشد كه در هر 1 ثانیه 2 ضربه وارد شود ارتفاع سقوط را این دستگاه Tomm میباشد و عمق شیارزن mm 8 میباشد.
حدود 250 گرم خاكی را كه از الك 40 عبور كرده و 24ساعت با آب مرطوب شده است تهیه میكنیم میزان آب باید طوری باشد كه خاك به حالت خمیر درآید. مقداری از خاك را در ظرف به كمك كاردی پهن میكنیم.
سپس توسط شیارزن شكافی در وسط آن ایجاد میكنیم و تعداد ضربات لازم برای دسته شدن شیار را یادادشت می كنیم این كار را برای سه نمونه از خاك انجام میدهیم میزان رطوبت باید طوری باشد كه در آزمایش اول تعداد ضربات بین 15-20 و در آزمایش دوم بین 20-25 و در آزمایش سوم بین 25-35 باشد. سپس طبق محاسبات زیر درصد رطوبت را محاسبه كرده و نمودار رطوبت در برابر تعداد ضربات را رسم میكنیم و خطی را كه از نقاط بدست آمده عبور میكند. رسم میكنیم سپس از روی نمودار میزان رطوبت مربوط به تعداد 25 ضربه را بدست میآوریم.
همچنین میتوان با استفاده از روش تك صفحهای مقدار LL را بدست آورد. ولی این روش فقط تعداد ضربات بین 20تا 30 جواب خوبی میدهد چون دامنة تغییرات رطوبت برای 20N = تا 30N = كم است.
شیب خط حاصل از رسم نمودار نسبتاً جریان یا If نامیده میشود.