آزمایش نفوذ مخروط خاک
یکی از مهمترین آزمایشات مکانیک خاک که مقاومت نوک و مقاومت جداره را مورد بررسی قرار می دهد، آزمایش نفوذ مخروط CPT است. در این نوع از آزمایش خاک، میله ای به عمق زمین فرو می رود و از این طریق می توان اطلاعات مهمی از ویژگی های خاک مورد نظر به دست آورد. همراه ژئوکاو باشید تا در این خصوص اطلاعات مفیدی را در اختیار شما قرار دهیم و طریقه انجام این آزمایش را شرح دهیم.
مفهوم آزمایش نفوذ مخروط CPT
آزمایش نفوذ مخروط CPT برای نخستین بار در هلند ابداع گردیده و به عنوان آزمایش مخروط هلندی هم شناخته می شد. البته در ابتدا دستگاه سی پی تی در سایز بسیار کوچکی ساخته شده بود که ویژگی های خام را در هر 20 سانتی متر ثبت می کرد. نتایج دستگاه سی پی تی قدیمی به صورت ناپیوسته بود که بعد ها با تولید دستگاه CPT امروزی این مشکل از بین رفت و نتایج بررسی خاک به صورت پیوسته به انجام رسید. نتیجه آزمایش توسط ابزارهای الکترونیکی به ثبت می رسد. به طور کلی یکی از مهمترین آزمایش های صحرایی ژئوتکنیک جهت بررسی مقاومت نوک و مقاومت جداره همین آزمایش نفوذ مخروط CPT است. در این آزمایش یک میله داخل خاک رفته و به بررسی ویژگی خاک می پردازد. در صورتی که خاک نرم باشد مقاومت نوک کم شده و در صورت سفت بودن خاک، مقاومت نوک افزایش خواهد یافت. همچنین مقدار جدار نیز به میزان چسبندگی خاک بستگی دارد. هر چقدر خاک چسبنده تر باشد مقاومت جداره نیز بیشتر خواهد بود.
روش انجام آزمایش CPT
روش انجام آزمایش CPT به این گونه است که میله استانداردی داخل عمق زمین نفوذ می کند و به این ترتیب میزان مقاومت نوک و مقاومت جداره مخروط محاسبه می شود. با به دست آوردن این نتایج می توان به اطلاعات مهمی از خاک دست یافت و ویژگی هایی از خاک را مورد بررسی قرار داد. مخروطی که به داخل خاک فرو می رود باید دارای قطر 57/3 متری باشد و زاویه پخی آن نیز 60 درجه باشد. سپس این مخروط باید با سرعت 2 سانتی متر در ثانیه به داخل خاک توسط جک های هیدرولیکی فرو رود. هر میزان فرو رفتن یا نفوذ کردن به خاک منجر به ثبت مقاومت جداره و مقاومت نوک خواهد شد. همچنین باید به انتهای نفوذ سنج میله هایی متصل شود تا به اعماق زمین نفوذ کنند.
چه اطلاعاتی از آزمایش CPT به دست می آید؟
از نتایج آزمایش نفوذ مخروط CPT اطلاعات زیر به دست می آیند:
- مقاومت برشی زهکشی نشده
- تعیین تیپ بندی خاک
- مدول برشی یا G
- تعیین ضریب نفوذ پذیری خاک
- مدول الاستیسیته تا E
- زاویه اصطکاک داخلی
- تعیین دانسیته نسبی خاک
- تعیین ضریب تحکیم خاک
- مشخص سازی لایه بندی خاک
- تعیین فشار خاک در حالت سکون
- بررسی میزان ظرفیت باربری خاک
- تعیین میزان نشست فونداسیون ها
دستگاه انجام آزمایش سی پی تی Cpt
دستگاه سی پی تی در انواع مختلفی وجود دارد و به سه گروه کلی تقسیم می شوند:
1. استاتیکی: در این دستگاه نیروی وارد شده به میله ها از طریق جک هیدرولیکی بوده و این نیرو به صورت آرام و پیوسته به میله ها منتقل می شود.
2. دینامیکی: در این دستگاه نیرو به صورت ناپیوسته به میله وارد می شود. این نیرو توسط چکش وارد می شود و تقریبا شبیه آزمایش نفوذ استاندارد SPT است.
3. هیبریدی: دستگاه هیبریدی نیز هم به صورت استاتیکی و هم به صورت دینامیکی نیرو را وارد میله ها می کند.
اجزای دستگاه CPT
دستگاه سی پی تی از اجزای متفاوتی تشکیل شده اند که این اجزا در طول زمان دستخوش تغییرات بزرگی قرار گرفته اند. در ادامه به مهمترین اجزای دستگاه CPT اشاره خواهیم کرد.
01
میله های رابط
میله های رابط در اندازه های یک متری به تولید می رسند و می توان با استفاده از آن ها نفوذ سنج را تا عمق خاک فرو برد. این میله ها را می توان با سری رزوه به هم متصل کرد.
02
جک هیدرولیکی
جک هیدرولیکی نیز به عنوان نیروی تامین کننده ای عمل می کند که کمک میکند تا نفوذ سنج به خوبی به عمق خاک فرو رود. این قطعه موجب می شود تا نفوذ سنج به صورت پیوسته به داخل خاک نفوذ کند.
03
مرکز ثبت نتایج
نتایج ثبت شده از نفوذ سنج به صورت دستی و آنالوگ باید به صورت سیستمی نیز ثبت شود. در مرکز ثبت نتایج تمامی نتیجه های به دست آمده از آزمایش نفوذ مخروط CPT به صورت سیستمی و الکترونیکی ثبت می شود.
04
ماشین حمل دستگاه
دستگاه سی پی تی باید با وسیله ای حمل و نقل شود که ظرفیت تحمل وزن و جا به جایی آن را داشته باشد. اصولا از کامیون برای حمل و نقل دستگاه CPT استفاده می شود.
مزایای آزمایش نفوذ مخروط CPT
انجام آزمایش نفوذ مخروط CPT دارای مزایای بسیار است و می توان با این آزمایش به اطلاعات خوبی در مورد خاک و نوع آن رسید. برخی از مهمترین مزایای آزمایش نفوذ مخروط CPT را در ادامه خواهید خواند.
- این آزمایش با سرعت بالایی به انجام می رسد.
- نتایج به دست آمده از این آزمایش ربطی به نحوه انجام آن ندارد.
- این آزمایش را می توان برای خاک های نرم و ریزدانه انجام داد و کارایی بالایی برای این خاک ها دارد.
- مبانی تئوری این آزمایش استوار و قوی است.
- هزینه انجام این آزمایش به صرفه بوده و با توجه به هزینه ای که صرف انجام این آزمایش می شود، اطلاعات بسیاری هم از خاک به دست می آید.
- اطلاعات و نتایج به دست آمده از این آزمایش به صورت پیوسته است.
نکاتی در مورد آزمایش CPT
انجام آزمایش نفوذ مخروط CPT با معایبی هم رو به رو است که این در مورد تمامی آزمایشات صدق می کند. برخی از بارزترین معایب این آزمایش به شرح زیر است:
- اصولا این آزمایش برای خاک های ریزدانه و نرم بوده و انجام آن برای خاک سفت و درشت دانه کمی دشوار و سخت خواهد بود و چندان کارایی در این زمینه ندارد.
- این آزمایش باید توسط اپراتور ماهر و متخصص به انجام برسد.
- در خاک های سخت عمق انجام این آزمایش با محدودیت رو به رو است.
- هنگام انجام این آزمایش نمونه ای از خاک به دست نمی آید.
- رفتار خاک به هنگام تنش های کوچک قابل بررسی نخواهد بود.
انجام آزمایش CPT توسط تیم ژئوکاو
اگر می خواهید که در خاک مورد نظر خود اقدام به انجام آزمایش صحرایی نفوذ مخروط CPT کنید باید این کار را به یک تیم مهندسی خبره و ماهر بسپارید تا اطلاعات به دست آمده از این آزمایش نیز دقیق باشد و فرایند آزمایش به صورت اصولی به انجام برسد. تیم مهندسی ژئوکاو دارای مهارت بسیار بالایی در زمینه انجام انواع آزمایش و مطالعات ژئوتکنیک هستند و توانسته اند حدود 5000 پروژه مختلف در زمینه ها را با موفقیت به انجام برسانند. شما می توانید در این مورد، اطلاعات و راهنمایی های بیشتری را از مشاورین ما دریافت نمایید.