بخشی از مقاله
خلاصه
کاوش هاي صحرايي در ارزيابي ويژگي هاي خاک يا سـنگ يکـي از بخـش هـاي اصـلي پروسـه طراحـي ژئـوتکنيکي مـي باشـد کـه در تکميـل آزمايشات آزمايشگاهي جهت بدسـت آوردن پارامترهـاي مهندسـي خـاک اهميـت روز افزونـي پيـدا کـرده انـد .آزمايشـات صـحرائي دربررسـي ويژگيهاي خاک درپروسه مطالعات ژئوتکنيک ازاهميت ويژه اي برخوردار است و اين امر بعلت شرايط واقعي تنش درمحل و دستخوردگي کمتر مي باشد. [٦] آزمايش پرسيومتر يکي از آزمايشهاي صحرايي در حوزه ژئوتکنيک است که براي شناسايي و ارزيـابي خـواص فيزيکـي و مکـانيکي خاک کاربرد دارد از مزاياي آزمايش پرسيومتري اين است که شرايط نمونه خاک در محل تقريبا مشـابه شـرايط بارگـذاري واقعـي بـوده ودسـت خوردگي کمي دارد. [٩]که مزاياي فوق محققين زيادي را مشتاق به تحقيق در اين زمينه کرده است که در سايه تحقيقات فوق آزمايش پرسيومتري بعنوان علمي ترين آزمايش صحرايي ملقب شده است .از نتايج اين آزمايش ، که در زير مجموعه نتايج رفتار مکانيکي خاک قـرار دارد در مباحـث طراحي پي ها وشمع ها استفاده مي شود. [٣]که ما در مقاله فوق سعي کرده ايم بروزترين اطلاعات موجود در زمينه آزمايش پرسيومتر را با نگـاهي کلي و با دسته بندي در عناوين مختلف ذکر کنيم . البته لازم به ذکر است که وسعت مطالعات انجام يافته در اين زمينه کار را مشکل تر کرده است .
کلمات کليدي : آزمايشات صحرايي ، مهندسي ژئو تکنيک ،پرسيومتر ورفتارهاي مکانيکي خاک .
١.مقدمه
اولين آزمايش پرسيومتر در سال ١٩٣٣در کشور آلمان توسط کوگلر، با هدف اندازه گيري ويژگيهاي تغيير شکل پذيري خاک انجام يافت ،اين آزمايش با مشکلات فني همراه بود تا اينکه در سال ١٩٥٧شخصي بنام منارددر کشور فرانسه ، تکنيک آزمايش فوق را با بکارگيري و الحاق محفظه نگهداري در پراب تکميل کرد و بدين ترتيب دستگاه پرسيومتر را اختراع نمود و اين دستگاه بنام پرسيومتر منارد شهرت يافت . [٦و٨و٩] در سالهاي بعد،پرسيومتر منارد در کشورهاي مختلف با توجه به نوع ساخت و کاربرد آن زيرمجموعه هاي زيادي را بخود گرفت که کنفرانس هاي بين المللي ارائه شده وکتب به چاپ رسيده در اين زمينه در مقايسه با کارهاي انجام يافته براي ديگر آزمايشات صحرايي بي سابقه است .
برگزاري ٤کنفرانس بين المللي در سالهاي ١٩٨٢(فرانسه )، ١٩٨٦(آمريکا)، ١٩٩٠(انگليس ) و ١٩٩٥(کانادا) و کنفرانس آتي در آگوست ٢٠٠٦(فرانسه ) خاص پرسيومترو چاپ ٤کتاب مرجع توسط Bagulinel و همکاران ، Mair و Wood ،Briaud و Clarke شاهد زنده اي براي اثبات ادعاهاي بالا هستند. درايران نيزاز سال ١٣٧٢پرسيومتر بصورت پژوهشي –حرفه اي بکار گرفته شد. [٧]
٢.تعريف پرسيومتر:
آزمايش پرسيومتر که اصطلاح فارسي آن آزمايش انبساط استوانه اي در خاکها است يکي از آزمايشات صحرايي درمطالعات ژئوتکنيکي است که بطورعام به تعيين خصوصيات فيزيکي و مکانيکي لايه هاي خاک مي پردازد.
تعريف تخصصي و علمي دستگاه پرسيومتر عبارتست از سوندي استوانه اي شکل وداراي غشايي انعطاف پذيرومنبسط شونده که براي اعمال فشار يکنواخت به ديواره گمانه طراحي شده است .[٣]
شکل ١–دستگاه پرسيومتري [٧]
٣.تجهيزات دستگاه پرسيومتري :
بطور کلي دستگاه پرسيومتر از سه بخش اصلي بشرح زير تشکيل شده است :
A) پراب : اين بخش به نوبه خود از سه بخش نصب يا کارگذاري (F)،آزمايش (E)و محفظه ابزار(D)تشکيل شده است .
B) واحد کنترل واندازه گيري :اين بخش براي کنترل و ثبت نتايج آزمايش مورد استفاده قرار مي گيرد.
C)واحدرابط :اين قسمت شامل لوله رابط انتقال فشار گاز و کابلهاي تامين انرژي الکتريکي مي باشد.
شکل ٢- تجهيزات دستگاه پرسيومتري [٩]
٤.انواع پرسيومترها:
پرسيومترها برمبناي استقرار در داخل گمانه به سه گروه تقسيم مي شوند:
الف )پرسيومتر از پيش حفاري شده (PBP) :
به پرسيومتري اطلاق مي شود که درون گمانه از پيش حفاري شده جاسازي مي شودو آزمايش انجام مي گيرد. اين پرسيومترها در تمام خاکها و سنگهاي ضعيف قابل استفاده مي باشند و بيشترين استفاده را در بين انواع پرسيومترها شامل مي شوند. [٥و٩]
شکل -٣ پرسيومتر از پيش حفاري شده (PBP) [١]
ب )پرسيومتر خودحفار (SBP) :
به پرسيومتري اطلاق مي شود که خود دستگاه ، به واسطه مته اي که در سرآن تعبيه شده است .گمانه را نيز حفر کرده و در زمين فرو مي رود وآزمايش انجام مي گيرد . اين نوع پرسيومتر بعلت اينکه خود عمل حفاري را انجام مي دهد ، کمترين بهم خوردگي را در اطراف خاک بوجود مي آورد. [٥و٩]
شکل ٤- پرسيومتر خودحفار (SBP) [١]
ج )پرسيومتر فشاري (FDP) :
به پرسيومتري اطلاق مي شود که با فشار به داخل زمين رانده مي شود که اين امربوسيله ضربه يا چکش حفاري SPT انجام مي گيرد. اين نوع پرسيومتربيشترين بهم خوردگي را در خاک دارد و اساسا در زمينهاي نرم و سست استفاده مي شود.[٥و٩]
شکل ٥- پرسيومتر فشاري (FDP) [١]
پرسيومتر ها از لحاظ غشا هم به دو نوع پرسيومتر تک غشا (MONO CELL) و پرسيومتر سه غشا (THREE CELL) تقسيم بندي مي شوند که اشکال ٦و٧نشان دهنده تعريف آنها مي باشد.
شکل -٦ پرسيومتر تک غشا شکل ٧–پرسيومتر سه غشا
٥.مباني تئوري آزمايش پرسيومتر:
آزمايش پرسيومتري تنها آزمايش صحرايي است که شرايط حدي آن بخوبي قابل هدايت و مدلسازي آن بسهولت انجام پذير است همچنين با انجام آزمايش مي توان در هنگام بارگذاري پيوسته ، به اطلاعات موردنياز در حد فاصل محدوده کرنشهاي کوچک تا کرنشهاي بزرگ پي برد.
مسئله شرايط مرزي که توسط پرسيومتر تعيين مي شود ، از نوع تقارن محوري و کرنش صفحه اي و در نتيجه يک مسئله تک بعدي مي باشد که بصورت زير بررسي مي شود.
شکل ٨–هندسه و سيستم دوبعدي استفاده شده در تفسير تئوريک آزمايشات پرسيومتري که در آن قطر و فشار اوليه حفره حين انبساط تنش درجاي کل افقي ، قائم ،شعاعي ،محيطي و rشعاع الماني از خاک به ضخامت yمي باشد. [٢و٨]
٦.مراحل انجام آزمايش پرسيومتري :
١- کاليبراسيون :
پيش از بکارگيري دستگاه پرسيومتر ،بمنظور حذف بعضي خطاهاي دستگاه نياز به کاليبراسيون يا هم سنجي دارد.کاليبراسيون در واقع يک مشابه سازي آزمايش واقعي است که با شرايط مرزي مشخص صورت مي گيرد.در صورتي که دستگاه هم سنجي نگردد ،فشار و حجم بدست آمده فاقد دقت لازم وفاقد اعتبار است .
