ایستاسازه
En Ar

خانه - خدمات ایستاسازه - آزمایش نفوذ استاندارد (Standard Penetration Test) SPT

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.

ازمایش SPT - شرکت عمرانی مهندسی ایستاسازه
تست نفوذ استاندارد (SPT)

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.

مشخصاتی از خاک که روابط همبستگی با عددSPT دارند
مشخصاتی از خاک که روابط همبستگی با عدد نفوذ استاندارد دارند

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.

روش انجام آزمایش نفوذ استاندارد - شرکت ایستاسازه
روش انجام آزمایش نفوذ استاندارد – شرکت ایستاسازه

اسکمپتون پیشنهاد کرده که نتایج خام تست نفوذ استاندارد (SPT) با استفاده از رابطه زیر اصلاح گردد:

فرمول آزمایشSPT

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.

محدوده مقادیر به دست آمده از آزمایش نفوذ استاندارد (SPT)
محدوده مقادیر به دست آمده از عدد آزمایش نفوذ استاندارد (SPT)

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.

عوامل خطا در نتایج آزمایش
عوامل خطا در نتایج آزمایش نفوذ استاندارد (SPT)

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.

نمونه ای از دستگاه مورد استفاده در آزمایش نفوذ استاندارد (SPT)
نمونه ای از دستگاه مورد استفاده در آزمایش نفوذ‌‌ استاندارد (SPT)

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.

بهره برداری های مستقیم از نتایج تست ضربه و نفوذ استاندارد در ژئوتکنیک
بهره برداری های مستقیم از نتایج تست SPT در ژئوتکنیک

در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :

در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه طراحی و مشاوره ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید : 

مطالب مرتبط :

سایر مقاله ها

ادوات و تجهیزات حفاری (دستگاه دریل واگن) (Drill Wagon)

یکی از اصول اساسی و کاربردی در کار پایدارسازی و [...]


بیشتر بخوانید

آزمایش تعیین تخلخل و چگالی خشک سنگ (Experiment to determine the porosity and dry density of rock)

این آزمایش با هدف تعیین میزان تخلخل و چگالی خشک [...]


بیشتر بخوانید

آزمایش های تعیین درصد رطوبت و شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها (Water content of rock)

امروزه در بسیاری از بخش های مهندسی ژئوتکنیک پیشرفت های [...]


بیشتر بخوانید

دستگاه و تجهیزات تزریق دوغاب سیمان (ست تزریق) (Cement Grouting Equipment)

تزریق دوغاب سیمان یکی از روش های نسبتاً جدید پایدارسازی [...]


بیشتر بخوانید