آزمایش سه محوری خاک | Triaxial soil test
یکی از متداول و رایج ترین آزمایش های ژئوتکنیکی که برای تعیین و اندازه گیری پارامترهای مکانیکی خاک همچون مقاومت برشی مورد استفاده قرار می گیرد، آزمایش سه محوری خاک است. این آزمایش به بررسی و محاسبه زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی خاک می پردازد و در دسته آزمایش های غیر شهری قرار می گیرد. این آزمایش بر روی اجسام شکل پذیر همچون شن، ماسه و سنگ به انجام می رسد. در این محتوا قرار است تا به طور اختصاصی به بررسی مفهوم آزمایش سه محوری خاک و نحوه انجام آن بپردازیم. پس حتما ما را تا انتهای این مطلب همراهی نمایید. ژئوکاو مرکزی معتبر برای انجام این آزمایش است از طریق شماره تماس های زیر از مشاوره رایگان استفاده کنید.
آزمایش سه محوری خاک چیست؟
همانطور که گفته شد آزمایش سه محوری خاک از جمله آزمایش های مکانیک خاک است که به منظور بررسی و اندازه گیری میزان مقاومت برشی خاک مثل چسبندگی و اصطکاک داخلی آن مورد استفاده قرار می گیرد. این آزمایش اطلاعات کاربردی بسیاری از مشخصات مکانیکی خاک به ما ارائه می دهد. این آزمایش نتیجه قابل اعتماد پتر و پیچیده تری در مقایسه با دیگر آزمایش ها از جمله آزمایش برش مستقیم دارد. همچنین از طریق آزمایش سه محوری خاک می توان پایداری و یا نا پایداری شیب های سنگی و خاکی را پیش بینی کرد. برای انجام این آزمایش باید نمونه استوانه ای فشرده شده از خاک دست نخورده یا بازسازی شده تهیه شود و داخل دستگاه سه محوری قرار گیرد تا بتوان نتیجه صحیحی از این تست به دست آورد.
کاربرد آزمایش سه محوری خاک چیست؟
آزمایش سه محوری یک نوع از انواع آزمایش خاک است که بیشتر در تحقیقات آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرد و می توان آب و مایع خاک نمونه را کنترل کرد. این آزمایش کاربردهای بسیاری داشته و اطلاعات دقیق و مفیدی از خاک مورد نظر را به ما ارائه می دهد. در ادامه این کارایی ها را بررسی میکنیم:
- محاسبه مقاومت برشی خاک
- آنالیز شیب خاک
- بررسی میزان فشردگی خاک
- تعیین تنش موثر خاک
روش انجام آزمایش سه محوری خاک
آزمایش سه محوری خاک در چندین مرحله به انجام می رسد که در ادامه این مراحل را شرح و توضیح خواهیم داد:
1. در قدم اول باید از خاک مورد نظر یک نمونه دست نخورده و یا بازسازی شده تهیه کرده و نمونه را درون یک غشا لاستیکی قرار دهید.
2. اکنون که نمونه شما درون غشا لاستیکی قرار دارد باید غشا را مجدد درون یک محفظه مخصوص با جنس پلاستیکی قرار دهید و توسط مایعی همچون آب یا گلیسیرین، نمونه را تحت فشار همه جانبه قرار دهید.
3. در این مرحله باید نمونه تحت فشار قرار گرفته به تنش انحرافی نیز برسد. برای این کار باید نمونه تحت فشار محوری قرار بگیرد تا تنش ایجاد شده موجب گسیختگی برشی در نمونه شود.
4. اکنون می توان نتیجه و مقاومت فشاری نمونه را بررسی و اندازه گیری کرد.
انواع آزمایش سه محوری کدام است؟
آزمایش سه محوری خاک با توجه به نوع خاک به سه نوع کلی تقسیم بندی می شود. در ادامه روش انجام این سه مورد را مورد بررسی قرار خواهیم داد.
01
آزمایش سه محوری UU
آزمایش سه محوری CD یا همان آزمایش سه محوری تحکیم یافته زهکشی شده برای خاک های دانه درشت و کاملا اشباع، مناسب بوده و حین مراحل انجام این آزمایش باید شیر زهکشی بسته باشد. فشار وارد شده به نمونه نیز در این آزمایش به صورت کنترل شده است.
02
آزمایش سه محوری CU
در آزمایش سه محوری تحکیم یافته زهکشی نشده یا CU شیر زهکشی باز بوده و نمونه مورد نظر تحت فشار همه جانبه قرار می گیرد. در این مرحله نوبت به ایجاد تنش انحرافی می رسد تا نمونه به گسیختگی برشی شود. در این شرایط باید شیر زهکشی باز شود.
03
آزمایش سه محوری CD
در آزمایش سه محوری تحکیم یافته زهکشی شده یا CD، باید نمونه مورد نظر در شرایطی که شیر زهکشی باز است تحت تاثیر فشار همه جانبه به تحکیم رسیده و سپس توسط تنش انحرافی به گسیختگی برشی برسد. در این نوع از آزمایش سه محوری باید نیرو وارد شده کاملا آرام و کند باشد.
نکات مهم در آزمایش سه محوری خاک
آزمایش سه محوری خاک برای انواع اجسام شکل پذیر من جمله خاک، شن و ماسه و حتی سنگ قابل انجام است. اما قبل از انجام این آزمایش بهتر است تا برخی نکات را بدانید تا بتوانید بهتر این تست را انجام داده و نتیجه بهتری دریافت کنید . در مطالب پایین به نکاتی باید در انجام آزمایش سه محوری خاک بدانید، اشاره خواهیم کرد.
- افزایش یا کاهش میزان درصد رطوبت خاک می تواند میزان چسبندگی خاک را کاهش یا افزایش دهد. اما این مورد تغییری در میزان اصطکاک داخلی خاک ایجاد نخواهد کرد.
- میزان فشار آب حفره ای در حین آزمایش در میزان مقاومت برشی هر نوع خاکی تاثیر دارد.
- خاصیت گسیختگی خاک بر روی ضعیف ترین صفحه ایجاد می شود و میزان آن به دلیل غیر همسان بودن خاک از قبل قابل تشخیص نخواهد بود.
- خاک های دانه درشت از میزان اصطکاک داخلی بیشتری برخوردار هستند و بالعکس.
تجهیزات مورد نیاز برای انجام آزمایش سه محوری خاک
برای اینکه بتوان آزمایش سه محوری خاک را به درستی انجام داد و نتیجه دقیقی از این آزمایش دریافت کرد باید یک سری تجهیزات و وسایل تهیه شود. هر یک از این تجهیزات در مراحل خاصی از آزمایش مورد استفاده قرار می گیرند و اهمیت بسیاری دارند. برخی از تجهیزات مورد نیاز برای انجام آزمایش سه محوری خاک را در ادامه خواهید خواند:
- سلول فشار
- وسیله ای مخصوص به منظور ایجاد فشار به نمونه
- وسیله یا پرس برای اعمال فشار به سلول
- محفظه های مخصوص جهت نمونه گیری و تعیین درصد رطوبت نمونه ها
- اره سیمی
- سنگ متخلخل
- منبعی جهت ایجاد خلاء
- دستگاه اندازه گیری فشار آب حفره ای
- ترازوی مناسب
- ظرف تبخیر
- غشا و کش لاستیکی
- وسیله یا دستگاهی مخصوص جهت اعمال فشار همه جانبه به نمونه
- بورت یا همان دستگاه اندازه گیری تغییر حجم نمونه
- کاغذ صافی جهت جلوگیری از ورود دانه های خاک به سنگ متخلخل از بالا و پایین نمونه
نحوه تهیه نمونه برای آزمایش سه محوری خاک
قبل از هر چیز باید بدانید که نمونه ها مورد استفاده برای آزمایش سه محوری خاک از دو نوع خاک دست نخورده و یا بازسازی شده به دست می آید و تهیه نمونه از هر کدام از این خاک ها به روش متفاوتی انجام می شود. اما به طور کلی یک سری مقادیر وجود دارد که در هر دو روش باید لحاظ شوند. برای مثال قطر استاندارد برای نمونه باید 33 میلی متر باشد. اگر نمونه بیشتر از 71 میلی متر قطر داشته باشد باید اندازه سنگدانه ها حداکثر یک ششم نمونه باشد. بزرگترین دانه باید قطری حدود 1/0 داشته باشد. نسبت ارتفاع نمونه به قطر آن نیز باید 2 الی 3 باشد. در ادامه نحوه تهیه نمونه برای آزمایش سه محوری از هر دو خاک را توضیح خواهیم داد.
نحوه ساخت نمونه خاک بازسازی شده
برای تهیه نمونه از خاک بازسازی شده باید خاک را با تغییراتی که در آن ایجاد می کنید به خاک اولیه محل مورد نظر، شبیه سازی کنید. برای این کار باید مقدار رطوبت و چگالی خاک را به خاک مورد نظر برسانید. برای اینکه چگالی خام بازسازی شده را به خاک محل مورد نظر برسانید باید چند لایه خاک را درون یک ظرف استوانه ای روی هم بریزید. لایه های زیرین باید ضخیم تر از لایه های رویین باشد. قبل از قرار دادن لایه بعدی، سطح لایه قبلی را خراش دهید تا لایه ها به خورد یکدیگر بروند.
نحوه ساخت نمونه خاک دست نخورده
برای اینکه از خاک دست نخورده محل مورد نظر، نمونه گیری کنید. باید از دو یا چند لوله جداره دار نازک استفاده نمایید. این لوله ها به صورت قائم درون خاک فرو می روند و اطراف آنها باید خالی شود. سپس لوله را که حاوی مقداری زیادی خاک است را بیرون بکشید. اکنون توسط جک هیدرولیکی تمامی خاک ها را از داخل لوله بیرون بکشید.
انجام آزمایش سه محوری خاک توسط ژئوکاو
شرکت زمین کاو بنیان (ژئوکاو) متشکل از یک تیم مهندسی حرفه ای و با تجربه بوده که فعالیت خود را در زمینه انجام آزمایشات و مطالعات ژئوتکنیک از سال 1390 آغاز کرده اند. این شرکت در این سالها توانسته تا به موفقیت های بسیاری از جمله انجام موفقیت آمیز بیش از 500 آزمایش لرزه نگاری در مناطق مختلف دست یابد. از این رو، اگر نیاز به انجام آزمایش های ژئوتکنیکی از جمله آزمایش سه محوری خاک دارید می توانید از تیم خبره و حرفه ای ژئوکاو کمک گرفته و مشاوره های لازم را در این خصوص دریافت نمایید. برای کسب اطلاعات بیشتر و اطلاع از خدمات ما با شماره های درج شده تماس حاصل فرمایید.