ایستاسازه
En Ar

خانه - کتابخانه - Correlations of Soil and Rock properties in Geotechnical Engineering

مهندسی ژئوتکنیک با سنگ یا خاک، مشخصات و رفتار آنها و تأثیر آن بر طراحی و اجرا سر و کار دارند. پروژه های متعددی از جمله شیب ها، پی ها، خاکریزها، سدها، دیوارهای حائل، میخکوبی در خاک ها (soil nailing)، انکراژ، گودبرداری و … در مهندسی ژئوتکنیک موضوعیت دارد. هدف اصلی مهندسی ژئوتکنیک فهم رفتار خاک یا سنگ و ارائه راهکار با توصیه جهت کنترل با کاهش ریسک در هر پروژه ای است. هر گونه راهکار یا توصیه به پارامتر هایی بستگی دارد که در ارزیابی و تحلیل ها به کار گرفته می شود.

پارامتر های سنگ یا خاک در مهندسی ژئوتکنیک به روش های زیر به دست می آیند:


  • آزمون های آزمایشگاهی
  • آزمون های برجا
  • آزمایش و رفتارسنجی (monitoring) در حین اجرا

آزمون های آزمایشگاهی


 آزمون های آزمایشگاهی بر روی نمونه های اخذ شده از محل پروژه انجام می شود. بر حسب نوع آزمایش نمونه می تواند دست خورده، دست نخورده یا بازسازی شده باشد. در اغلب شناسایی های ژئوتکنیکی برای تعیین پارامتر های خاک و سنگ در مهندسی ژئوتکنیک از ترکیب آزمون های صحرایی (برجا) و آزمایشگاهی استفاده می شود. هرچند که تمایل عمومی به یکی از این دو روش می تواند بیش تر باشد، اما یک مهندس ژئوتکنیک خبره، نخست به هدف عملیات شناسایی و سپس شرایط احتمالی مصالح با مصالح رویت شده در حین شناسایی ها توجه می کند و بر این اساس روش شناسایی مناسب تر را انتخاب می کند. محاسن و محدودیت های آزمون های آزمایشگاهی را می توان به شرح زیر بیان کرد:


محاسن آزمون های آزمایشگاهی


  • شرایط مرزی مشخص
  • شرایط زهکشی قابل کنترل
  • مسیر تنش قابل انتخاب و اعمال
  • میدان کرنش یکنواخت
  • شرایط خاک و عوارض فیزیکی آن به خوبی قابل شناسایی است.
  • در صورت وجود نمونه کافی، امکان تکرار آزمایش وجود دارد. این موضوع در شرایطی کاربرد دارد که نتایج غیرعادی یا غیر منتظره از آزمایش ها به دست آید.

محدودیت آزمون های آزمایشگاهی


  • در خاک های چسبنده، اثر دست خوردگی حتی در نمونه های دست نخوردهی با کیفیت بالا قابل تخمین نیست.
  • اخذ نمونه دست نخورده در خاک های غیر چسبنده کماکان یک مشکل بزرگ در پروژه های متعارف است.
  • حجم کوچک نمونه های آزمایشگاهی نمی تواند معرف ناهمگنی ها و ساختار بزرگ مقیاس (macro fabric) خاک در رسوبات طبیعی باشد.
  • علت ایجاد صفحه ی برش در طی آزمایش بر روی نمونه های آزمایشگاهی به خوبی مشخص نشده است. لازم به ذکراست پس از ایجاد صفحه برش در نمونه، تغییر شکل ها در امتداد این صفحه ایجاد می شود و جابجایی ها و تنش هایی که در مرزهای نمونه اندازه گیری می شوند، دیگر تنش-کرنش واقعی مصالح تحت آزمایش نیستند. در حالت کلی، ماهیت گسسته ی داده های به دست آمده از آزمون های آزمایشگاهی می تواند منتهی به مدلسازی نادرست رفتار توده های بزرگ شود.
  • در حالت کلی شناسایی زمین بر مبنای آزمون های آزمایشگاهی بر روی نمونه های به دست آمده از گمانه ها غالبا پر هزینه تر و با صرف زمان بیشتری نسبت به شناسایی های مبتنی بر آزمونهای برجا انجام می شود.
  • در برخی از آزمون های آزمایشگاهی، خطای اپراتور تأثیر قابل توجهی بر روی نتیجه نهایی دارد.

آزمون های برجا


آزمون های بر جای متعددی برای بدست آوردن پارامتر های خاک یا سنگ در مهندسی ژئوتکنیک وجود دارد که تعدادی از آنها برای خاک های چسبنده و تعدادی دیگر برای خاک های غیر چسبنده قابل استفاده است. همیشه پیش بینی نوع زمین و متناظرا انتخاب آزمون بر جای مناسب قبل از شروع عملیات شناسایی میسر نیست.


محاسن آزمون های برجا


  • در مقایسه با آزمون های آزمایشگاهی، حجم بزرگتری از خاک آزمایش می شود و لذا تأثير ساختار بزرگ مقیاس در نتایج آزمایش بهتر لحاظ می شود .
  • در صورت انجام آزمایش ها به صورت پی در پی، می توان اطلاعات پیوسته ای از مشخصات خاک به دست آورد و در این شرایط مرزهای لایه بندی و ساختار بزرگ مقیاس مشخص می شود.
  • در شرایطی که اخذ نمونه ی دست نخورده غیر ممکن یا غیر قابل اعتماد باشد، می توان از آزمونهای برجا استفاده کرد. خاک های غیر چسبنده، خاک هایی با ساختار بزرگ مقیاس، شدیدا لایه ای یا غیر همگن یا خاک های ترک دار نمونه هایی از این موارد هستند.
  • خاک ها در شرایط طبیعی خود آزمایش می شوند که بعضا تأمین این شرایط در آزمایشگاه امکان پذیر نیست. برای مثال اندازه گیری تنش های برجای افقی توسط پرسیومتر خودحفار، دیلاتومتر تخت و …
  • برخی از آزمون های برجا در مقایسه با آزمون های آزمایشگاهی ارزان تر هستند.
  • در حالت کلی شناسایی خاک با استفاده از آزمون های برجا، در مقایسه با آزمون های آزمایشگاهی در مدت زمان کوتاه تری انجام می شود.
  • داده های آزمون های صحرایی به راحتی به دست می آید و در زمانی کوتاه محاسبه و تفسیر می شود در حالی که ارسال نمونه ها به آزمایشگاه و انجام آزمایش نیاز به مدت زمان بیشتری دارد. این موضوع به ویژه در حالتی که فاصله ی محل پروژه تا آزمایشگاه دور باشد، چشمگیر است.

محدودیت آزمون های برجا


  •  شرایط مرزی تنش یا کرنش (احتمالا به استثنای پرسیومتر خود حفار) به خوبی تعریف نمی شود و تفسیر صحیح نتایج بسیار سخت است.
  • شرایط زهکشی در حین آزمایش عموما نامعلوم است و لذا نمی توان اطمینان داشت که نتایج آزمایش مربوط به شرایط زهکشی شده، زهکشی نشده یا نیمه زهکشی شده است. در آزمایش CPT شبه استاتیکی با اندازه گیری فشار آب منفذی یا پرسیومتر خود حفار با اندازه گیری فشار آب منفذی این مشکل کمتر وجود دارد.
  •  میزان دست خوردگی ناشی از راندن تجهیزات آزمایش در زمین و اثر آن بر روی نتایج آزمایش (احتمالا به استثنای پرسیومتر خودحفار) عموما زیاد ولی مقدار آن نامشخص است.
  • نحوه ی ایجاد تغییر شکل و گسیختگی در آزمایش عموما با حالت واقعی آن در پروژه ها متفاوت است مانند برش پره ای برجا.
  • میدان کرنش عموما یکنواخت نیست و نرخ اعمال کرنش نسبت به آزمایشگاه با شرایط واقعی بارگذاری بیشتر است.
  • صرف نظر از آزمون نفوذ استاندارد که امکان نمونه برداری وجود دارد، در سایر آزمون ها عموما خاک مستقیما شناسایی نمی شود.

در این کتاب صرفا تعدادی از آزمون های برجا که کاربرد بیشتری دارند انتخاب شده است. این آزمون ها عبارتند از :


دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سایر مقاله ها

خاک های رمبنده (Collapsible Soil)

در طبیعت خاک هایی هستند كه تحت تنش یكسان، با [...]


بیشتر بخوانید

ظرفیت باربری پی (Bearing Capacity of Foundation)

خاک باید بدون آنکه دچار گسیختگی برشی شود، توانایی تحمل [...]


بیشتر بخوانید

نشست غیر یکنواخت (Differential Settlement)

پی (شالوده یا فونداسیون) یک سازه وزن زیادی دارد و [...]


بیشتر بخوانید

ابزار دقیق در مهندسی ژئوتکنیک (Instruments in geotechnical engineering)

ابزار دقیق در مهندسی ژئوتکنیک (Instruments in geotechnical engineering) ابزار [...]


بیشتر بخوانید