آزمایش نفوذ استاندارد (SPT) یکی از قدیمی ترین و معمول ترین آزمایش های صحرایی ژئوتکنیک می باشد که از آن برای تخمین مقاومت خاک کف گمانه استفاده می گردد.
آزمایش نفوذ استاندارد در سال 1920 ابداع شد و هم اکنون در سطح وسیعی در سراسر دنیا به کار رفته و شناخته شده می باشد. با این وجود به دلیل پاره ای انتقادهای مستند که به نحوه آزمایش و روش های استفاده از نتایج آن وارد شده، در شرایط کنونی بسیاری از محققین بر عدم توجه به آن و حتی حذف کامل این آزمایش از شمار آزمایش های معتبر اصرار دارند.
آنچه که باعث شده تلاش های مذکور که برای حذف تست نفوذ استاندارد (SPT) صورت می پذیرد عملا موفق نبوده و همچنان پا برجا بماند، آن است که بسیاری از روابط و روش های محاسباتی و همچنین جداول پیشنهادی و قضاوت های مهندسی وابسته به عدد SPT است و از طرف دیگر نتایج آزمایش نفوذ استاندارد (SPT) به عنوان یک معیار ساده، ارزان و ملموس در نزد مهندسین شناخته می شود.
کاربرد آزمایش نفوذ استاندارد (SPT)
عدد نفوذ استاندارد (NSPT) برای موارد مختلفی مانند فشار سربار، انرژی و… اصلاح می شود و همچنین روابط همبستگی بسیاری برای تخمین مشخصات مختلف خاک مانند تراکم، زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی، نسبت پیش تحکیمی، مدول الاستیسیته و… برحسب عدد نفوذ استاندارد (NSPT) ارائه شده است.
دستورالعمل آزمایش نفوذ استاندارد (SPT)
برای انجام این آزمایش ابتدا گمانه ای با قطر ۲.۵ تا ۱۸ اینچ تا عمق مورد نظر، حفر می شود. سپس میله از سرمته حفاری در عمق مورد نظر جدا گردیده و نمونه گیر (SPT) که از یک استوانه توخالی تشکیل شده و می تواند در امتداد طول خود به دو نیم تقسیم گردد، متصل می شود.
سپس چکش ۶۳.۵ کیلوگرمی از ارتفاع ۷۵ سانتی متری با استفاده از مکانیزم اتومکانیک و یا با مکانیزم قرقره و طناب رها می کنند. عدد تست نفوذ استاندارد SPT از جمع تعداد ضربات لازم برای نفوذ ۱۵ سانتی متر دوم و سوم به دست خواهد آمد. چرا که نتایج حاصل شده برای 15 سانتی متر اول به دلیل دستخورده شدن خاک محدوده مذکور در عملیات حفاری و یا به علت ریزش جدار گمانه، مورد اعتماد و اعتبار نمی باشد.
در انتها نمونه گیر نفوذ استاندارد (SPT) از میله حفاری جدا گردیده و خاک درون نمونه گیر به عنوان نمونه دست نخورده به آزمایشگاه ارسال می گردد. دقت شود نمونه های دریافتی در ظروف هوابندی شده برای جلوگیری از تغییر رطوبت، به همراه اطلاعات نام پروژه، شماره گمانه، عمق نمونه و شمار ضربه ها برای هر ۱۵ سانتی‌متر، به آزمایشگاه ارسال خواهد شد.
اسکمپتون پیشنهاد کرده که نتایج خام تست نفوذ استاندارد (SPT) با استفاده از رابطه زیر اصلاح گردد:
که در آن:
EM ضریب بازدهی چکش بر حسب نوع چکش بین 0.45 تا 0.85است.
CB ضریب اصلاح قطر گمانه بین 1 تا 1.5 که هرچه قطر گمانه بیشتر شود CB بزرگتر خواهد شد.
CS ضریب اصلاح نمونه گیر برای نمونه گیرهای بدون آستری معادل 1.2 در نظر گرفته خواهد شد.
CR ضریب اصلاح طول میله: هر چه میله بلندتر، مقدار این ضریب بزرگتر خواهد بود.
N عدد خام SPT به دست آمده در صحرا می باشد.
معمولا آزمایش نفوذ استاندارد (SPT) بسته به شرایط در فواصل 1.5 تا 5 متری در درون گمانه انجام می گیرد. عدد خام آزمایش SPT برای خاک های نرم به طور معمول کمتر از 5 و برای خاک های خیلی متراکم بالاتر از 50 می باشد. جدول زیر محدوده مقادیر به دست آمده و تفسیر آن را نشان خواهد داد.
عوامل خطا در نتایج آزمایش نفوذ استاندارد (SPT)
در عمل عوامل مختلفی ممکن است موجب بروز خطا در نتایج آزمایش بشود. عدم شناخت این عوامل و عدم توجه به آن ها باعث می شود تا نتایج جبران ناپذیری را در طراحی سازه های خاکی ایجاد کند. بعضی از این عوامل شامل موارد زیر می باشد:
1. استفاده از دستگاه های قدیمی غیر حساس.
2. تغییر در ارتفاع سقوط آزاد وزنه از میزان ۷۶ سانتی متر.
3. تغییر در وزن چکش سقوط کننده.
4. عدم دقت آزمایش کننده.
5. وجود یک تکه سنگ کوچک در مسیر میله استوانه ای نمونه گیر SPT و ارائه عدد نفوذ استاندارد SPT بیش از مقدار واقعی.
6. خارج شدن ته استوانه نمونه گیر SPT از حالت استاندارد.
7. وجود مصالح ریز در کف گمانه.
مزایای استفاده از آزمایش نفوذ استاندارد (SPT)
علی رغم امکان بروز خطاهای مذکور در نتایج تست نفوذ استاندارد در صورتی که عوامل خطا تا حد امکان کم یا حذف شود، تستSPT به دلیل زیر بسیار مورد توجه مهندسین ژئوتکنیک قرار گرفته است.
طول عمر وسایل دستگاه تستSPT، بسیار زیاد می باشد زیرا که دارای سرعت مناسب و هزینه کم می باشد و ضمناً می توان تست نفوذ استاندارد (SPT) در فواصل یک متری در عمق گمانه انجام گیرد.
در هر بار آزمایش، ضمن تهیه و اخذ یک نمونه به طول ۴۵ سانتی متر، می توان پروفیل خاک را در فواصل ۱ متری مورد مشاهده مستقیم قرار بدهیم.
هزینه آزمایش نفوذ استاندارد (SPT)
تست نفوذ استاندارد، یک آزمایش کم هزینه است و معمولا در گمانه انجام می گیرد که برای مقاصد دیگر حفاری شده است. بنابراین هزینه اضافی بر طرح تحمیل نکرده و از طرفی تقریبا همه تجهیزات تست نفوذ استاندارد (SPT) همان تجهیزاتی است که برای حفاری به کار گرفته می شود و تجهیزات اختصاصی این آزمایش در حد محدودی است. این در حالیست که در سایر آزمایش های صحرایی معمولا تجهیزات اختصاصی گسترده ای به کار گرفته می شود.
بهره برداری های مستقیم از نتایج آزمایش ضربه و نفوذ استاندارد در ژئوتکنیک
1. محاسبه نشست پی های منفرد واقع بر ماسه.
2. محاسبه ظرفیت باربری پی های واقع بر ماسه.
3. ارزیابی پتانسیل روانگرایی ماسه ها.
4. تعیین مقاومت جداره و نوک شمع ها.
5. ارزیابی قابلیت سپر کوبی زمین.
6. تعیین تیپ مقاومتی زمین، طبق استاندارد ۲۸۰۰.
در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :
- مطالعات خاک یا مطالعات ژئوتکنیک چیست؟ (Site Investigation)
- مطالعات لرزه خیزی چیست؟ (Seismicity studies)
- ژئوفیزیک (Geophysics)
- زمین شناسی (Geology)
- آزمایش سه محوری خاک (Triaxial Compression Test)
- انواع آزمایش های المانی بررسی رفتار روانگرایی خاک ها Different Types of Element Test for Soil) Liquefaction Assessment)
- روانگرایی خاک (Soil Liquefaction)
- روش های مقابله با روانگرایی خاک (Soil Liquefaction Mitigation)
- تحقیقات محلی در پروژه های ژئوتکنیک دریایی (Offshore geotechnical Site Investigation)
- آزمایش برش مستقیم (Direct Shear Test)
- آزمايش بارگذاری صفحه ای (Plate Loading Test or Plate Bearing Test)
- آزمایش برش مستقیم برجا In Situ Direct Shear) Test)
- معایب و خطاهای آزمایش برش مستقیم Disadvantages of) Direct Shear Test)
- آزمایش دانه بندی و هیدرومتری مکانیک خاک (Hydrometer Analysis of Soil)
- آزمایش نفوذ استاندارد Standard Penetration Test) SPT)
در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید :
- ساخت از بالا به پایین یا تاپ دان چیست؟ (Top-Down Construction)
- نیلینگ یا میخ کوبی دیواره چیست؟ (Soil Nailing)
- انکراژ یا مهارگذاری خاک چیست؟ (Soil Anchorage)
- مهارمتقابل یا استرات چیست؟ (Braced Excavations – Struts)
- سازه نگهبان خرپایی چیست؟ (Truss Retaining Structure)
- خاک مسلح یا ژئوسنتتیک چیست؟ (Geosynthetict)
- سپرکوبی چیست؟ (Sheet Pile)
- دیوار دیافراگمی یا دیوار دوغابی چیست؟ (Diaphragm walls – Slurry walls)
- دیوار برلنی یا دیوار سولجر پایل چیست؟ (Berlin wall – Soldier Pile and Lagging System)
- زهکشی و آب بندی در گودبرداری چیست؟ (Drainage- Dewatering & Waterproofing )
- نقشه برداری یا مهندسی نقشه برداری چیست؟ (Surveying)
- پایش گود یا مانیتورینگ چیست؟ (Monitoring)
- دستورالعمل بهداشت، ایمنی و محیط زیست چیست؟ (HSE)
- آموزش گام به گام نقشه خوانی انواع روش های پایدارسازی و گودبرداری
در زمینه طراحی و مشاوره ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :
- معرفی نرم افزار Plaxis
- معرفی نرم افزار GEOSLOPE
- معرفی نرم افزار AutoCAD
- معرفی نرم افزار ETABS
- معرفی نرم افزار SAP2000
- معرفی نرم افزار SAFE
- معرفی نرم افزار ABAQUS
- معرفی نرم افزار FLAC
- معرفی نرم افزار MIDAS
در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید :
- تزریق پر فشار یا جت گروتینگ چیست؟ (Jet Grouting)
- ریزشمع یا میکروپایل چیست؟ (Micropile & Underpinning)
- پیش بارگذاری چیست؟ (fill surcharge preloading method)
- مطالعات خاک یا مطالعات ژئوتکنیک چیست؟ (Site Investigation)
- اختلاط عمیق خاک یا DSM چیست؟ (Deep Soil Mixing)
- تراکم دینامیکی یا DC چیست؟ (Dynamic Compaction)
- ستون شنی ارتعاشی یا تراکم ارتعاشی چیست؟ (Vibro Stone Column)
- شمع ساختمان ، طراحی و اجرای شمع بتنی و شمع فلزی (Concrete Pile , Steel Pile)
در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید :
- مهندسی تخریب ساختمان (Destruction Engineering)
- خاکبرداری چیست؟ (Excavation)
- رمپ و جمع آوری رمپ در گودبرداری (Ramp removal excavation)
- گودبرداری و خاکبرداری دو عملیات متمایز از یکدیگر
- گودبرداری غیر اصولی (Unprincipled Building Excavation)
- گودبرداری چیست؟ و اصول اجرای گودبرداری های ساختمانی (Excavation)
در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید :
- ساخت و ساز ابنیه و ساختمان (Building & Structure)
- قرارداد مشارکت در ساخت (Construction participation contract)
- نظارت بر اجرای پروژه های عمرانی (Construction Supervision)
- مشاوره ساختمانی (Construction consulting)
- مدیریت پیمان (Management Contracting)
- مدیریت طرح (Construction Management)
- انواع سیستم های سازه ای (Structural System)
- مدیریت پروژه های عمرانی (Project Management)
- آیین نامه ی ۲۸۰۰ ، طراحی ساختمان ها در برابر زلزله
مطالب مرتبط :
