مقاله در مورد آزمایش نفوذ استاندارد (SPT )

word قابل ویرایش
15 صفحه
8700 تومان
87,000 ریال – خرید و دانلود

آزمایش نفوذ استاندارد (SPT )

– این مقاله دارای تصویر است –
با توجه به مشکلات تهیه نمونه های دست نخورده استفاده از ازمونهای صحرایی نفوذ بسرعت در حال گسترش می باشد متداولترین آزمایش های صحراییشامل آزمایش نفوذ استاندارد (SPT ) آزمایش مخروط نفوذ و آزمایش برش پره ای می باشند.

آزمایش نفوذ استاندارد که در سال ۱۹۳۷ ابداع شد . در حال حاضر مردمی ترین و اقتصادی ترین ابزار برای کسب اطلاعات زیر سطحی ( هم در خشکی و هم در آب ) می باشد برآورد می شود که ۸۵ تا ۹۰ درصد طراحی پی های متعارف در آمریکای شمالی و جنوبی با بکارگیری آزمایش نفوذ استاندارد انجام می شود . همچنین این آزمایش در دیگر مناطق جغرافیایی بطور وسیعی مورد استفاده قرار میگیرد از سال ۱۹۵۸ این آزمایش تحت عنوان ۱۵۸۶ ASTM بصورت استاندارد درآمد و تا بحال چندین بار مورد تجدید نظر قرار گرفته است . بطور کلی پس از انجام حفاری تا عمق مورد نظر آزمایش شامل مراحل زیر است :

۱- گویش نمونه گیر دو کفه ای استاندارد با ابعاد نشان داده شده در شکل ۳-۴ a به داخل خاک ته گمانه تا نفوذ معین mm 460 عمل گویش با بکار بردن یک وزنه ۵/۶۳ کیلوگرمی بعنوان جرم گویش یا ارتفاع سقوط mm 760 انجام می شود
۲-شمارش تعداد ضربات لازم برای کوبش نمونه گیر برای حداقل دو عمق نفوذ ۱۵۰ میلیمتری آخر ( جمعا ۳۰میلی متر ) برای بدست آوردن عددN.

چندین مجموعه چکش مورد استفاده در این ازمایش در شکل ۳-۷ نشان داده شده اند . روی بخش نمایان میله حفاری سه فاصله ۱۵۰ میلیمتری نشانه گذاری و میله هادی در ۷۶۰ میلیمتری علامتگذاری شود ( برای چکشهای دستی ) عرف معمول براینست که انجام ازمایش SPT بعد از رسیدن به گمانه به عمق حدود ۱ تا ۵/۱ متر شروع شده و هر ا تا ۲ متر تکرار می گردد بعد ازرسیدن به عمق مورد نظر وتمیزکردن گمانه از مواد حفاری سست نمونه گیر دوکفه ای به میله

حفاری متصل و بر خاک ته گمانه قرار میگیرد . سپس جهت رسیدن به خاک دست نخورده ، نمونه گیر تا عمق نفوذ ۱۵۰ میلیمتر کوبیده شده و تعدا ضربات مربوه ثبت می گردد (مگر آنکه نفوذ بصورت فروافتادن بوده و ضربات قابل شمارش نباشد ) جمع ضربات لازم برای دو نفوذ ۱۵۰ میلیمتری آخر بعنوان عدد نفوذ N مورداستفاده قرار می گیرد مگر آنکه نتوان نفوذ مرحله سوم را کامل نمود در حالت اخیر ضربات مربوط به ۳۰ میلیمتر نفوذ اول بعنوان N ثبت می گردد .

شکل ۳-۷
در موارد زیر آزمایش فاقد اعتبار بوده و انجام آن متوقف می گردد .
۱- برای هر مرحله نفوذ ۱۵۰میلیمتری و ۵۰ ضربه مورد نیاز باشد
۲- تعدا ضربات نفوذ به صد ضربه برسد ( یاصد ضربه برای نفوذ ۳۰ میلیمتر )
۳- یا ده ضربه متوالی هیچ نفوذی صورت نگیرد .

زمانیکه تعداد ضربات بالاباشد ، فرسایش اضافی در ابزار و کاهش زیاد متراژ حفاری روزانه بوجود می آید .استاندارد کردن امتناع گمانه درصد ضربه این امکان را فراهم می سازد تا کلیه سازمانهای حفاری هزینه عملیات را استاندارد نمایند بطوریکه تعداد ضربات بیشتر زمینه تقاضای هزینه بیشتر برای حفر واحد طول گمانه یا نوعی عملیات مغزه گیری را فراهم می نماید .
هم قبل از استاندارد کردن SPT و هم بعد از آن در مقادیر N گمانه های مجاور یا مقادیر حاصل از ابزارهای مختلف درگمانه های مجاور یکسان نبودند بخاطر استفاده وسیع از SPT این مسئله توجه بیشتری به خود جلب نمود . در بررسی های اولیه فشار سربار و طول میله حفاری از دلائل عمده این تفاوت شناخته شد . در بررسی های بعدی معلوم شد که انرژی گوی واستهلاک آن در اطراف نمونه گیر از عوامل اصلی تفاوتهای زیاد در مقادیر N می باشد .

تعدا ضربه مستقیما به انرژی گویشی مربوط می شود که بطورنظری به صورت زیر محاسبه می شود:
الف)
ب)

(ج)
که در آن w وزن یا جرم چکش و h ارتفاع سقوط می باشد .
آزمایش نفوذ استاندارد توسط نوعی نسبت انرژی استاندارد شود . این نسبت می بایست به صورت زیر محاسبه شود :

که در آن Ea انرژی واقعی انتقال یافته به نمونه گیر و انرژی ورودی می باشد .

باولز برآورد نموده است که نسبت انرژی ابزارهای مورد استفاده امریکای شمالی به ۷۰ درصد نزدیک می باشد و لذا این نسبت انرژی را بعنوان نسبت انرژی استاندارد انتخاب نموده است در پیش نویس دستورالعمل آزمایش تهیه شده درایران این تسبت ۶۰ درصد پیشنهاد شده است .
تعداد ضربات استاندارد ( عدد نفوذ بر مبنای نسبت انرژی استاندارد ۷۰ درصد ) را می توان ازمقدار اندازه گیری شده عدد نفوذ N به صورت زیر محاسبه نمود :
(۳-۳)
که در آن ضرایب تعدیل از جدول ۳-۳ ( و محاسبه شده به صورت نشان داده شده ) می باشند . مقدار عدد نفوذ تعدیل شده که زیرنویس آن نشانگر نسبت انرژی استاندارد و علامت پریم نشانه تعدیل یافتگی آنست . ضریب تعدیل برای اثر فشار روباره می باشد که به صورت زیر محاسبه میشود .

دراعمال زیر تصحیح می بایست نکات زیر مورد توجه قرار گیرند .
۱- چنانچه با اعمال چگالی نسبت کمتر از ۵/۰ گردد . ( بخش ۳-۸) اعمال این تصحیح لازم نیست .
۲- در هر شرایطی نباید از ۲ بزرگتر ویا خیلی کمتر از ۱ باشد ( )
برای گمانه با قطر کوچک نمونه گیر فاقد لوله آستری ،طول میله در این حالت بیش از ده متر حفاری با نسبت انرژی کلیه ضرایب برابر با یک می باشند . دراینحالت تنها صحیح لازم مربوط به فشار سربار با استفاده از می باشد .

درعمل چندین :
زینه برای تصحیح به شرح زیر وجود دارد :
۱- هیچگونه تصحیحی انجام نشود که با شرایط و ابزار کنونی ممکن است تقیبا صحیح باشد . اینکار
می تواند دارای این مزیت باشد که افزایش سفتی خاک( ) باعمق را ثبت نماید و تغییرات بیشتر می تواند نشانگر سیمانی شدگی یا پیش تحکیم یافتگی باشد . ( ) .
۲- تنها صحیح فشار سربار اعمال گردد . ( ) از رابطه مربوط محاسبه شود .

.
۳- از معادله ۳-۳ استفاده شود اینگزینه احتمالا بهترین روش می باشد اما به واسنجی (calibration ) ابزار برای هم برای دستگاه حفاری و هم خودحفار نیاز دارد بعلاوه حفاری بلحاظ فرسایش و تغییرات کلی ناشی از استفاده مستمر به طور منظم نیاز به واسنجی مجدد دارد . این روال ایجاب می کند تا در مناطق جغرافیایی که ازابزار حفاری مختلف ( و. نسبت انرژی متفاو.ت ) استفاده میشود اطلاعات عدد نفوذ N ارزیابی شود .

استفاده از نتایج SPT
SPT در ابتدا برای استفاده در خاکهای ماسه ای ابداع شده ، اما در حال حاضر بطورکلی برای کلیه خاکها درهر عمقی مورد استفاده قرار می گیرد برای هر آزمایش یک نمونه به طول حدود ۴۶۰ میلیمتر شامل عمق جاگیری استحصال می گردد که یک نیمرخ مشاهده ای از حدود ۵۰ درصد عمق گمانه بدست می دهد . از اینرو نمونه های آزمایش SPT بعنوان بخشی از نیمرخ خاک ناحیه و جهت آزمونهای طبقه بندی خاک مورد استفاده قرار می گیرند .

نتایج SPT ‌برای تعیین وزن واحد ، چگالی نسبت زاویه اصطکاک داخلی خاکهای غیر چسبنده و مقاومت فشاری زهکشی نشده خاکهای چسبنده ، از طریق روابط تجربی مورد استفاده قرار گرفته است همچنین SPT برای تخمین ظرفیت باربری انواع شالوده و برآورد ضریسب تنش – کرنش بکار برده شده است .
روابط تجربی SPT برای تخمین خواص خاکهای غیر چسنبده
روابط تجربی عدد SPT با زاویه اصطکاک داخلی .
برای راهها و پلها
برای ساختمانها
در حالت کلی
برای بطور غیر مستقیم توسط میرهوف (۱۹۵۷) به صورت زیر پیشنهاد شده است :

اسکمپتون (skempton 1986) با بکارگیری یک پایگاه اطلاعاتی از پنج خاک مختلف دریافت که برای معادله فوق وابسته به محل می باشند و پارامتر A در دامنه ای از ۱۵ تا حدود ۵۴و B از ۳۰۶/۰ تا ۲۰۴/۰ می باشد ( با استفاده از مبنای ) این پراکندگی بنحوی است که بکارگیری مقادیر متوسط تا حدودی غیر ممکن می باشد اما با استفاده از این مقادیر متوسط داریم :

که در آن بر حسب KPA می باشد برای وزن واحد متوسط ۱۶ تا و برای عمق حدود ۶ متری می توان این رابطه را بدست آورد. که به عنوان یک راهنما در تعیین مقادیر N برای ماسه های عادی تحکیم یافته در جدول مورد استفاده قرار گرفته است .

جدول ۳-۴
شرح وضعیت خیلی سست سست باتراکم متوسط متراکم خیلی متراکم
چگالی نسبی ۰ ۱۵/۰ ۳۵/۰ ۶۵/۰ ۸۵/۰
: ریز دانه
۲-۱ ۶-۳ ۱۵-۷ ۳۰-۱۶ ۲۰
متوسط ۳-۲ ۷-۴ ۲۰-۸ ۴۰-۲۱ ۴۰
درشت ۶-۳ ۹-۵ ۲۵-۱۰ ۴۵-۲۶ ۴۵
: ریز دانه
۲۸-۲۶ ۳۰-۲۸ ۳۴-۳۰ ۲۸-۳۳
متوسط ۲۸-۲۷ ۳۲-۳۰ ۳۶-۳۲ ۴۲-۳۶ ۵۰
درشت ۳۰-۲۸ ۳۴-۳۰ ۴۰-۳۳ ۵۰-۴۰

۱۶-۱۱ ۱۸-۱۴ ۲۰-۱۷ ۲۲-۱۷ ۲۳-۲۰

ما سه های پیش تحکیم یافته ( ) تعدیل زیر توسط اسکمپتون ( ۱۹۸۶) پیشنهاد گردید:

نماد جدید به صورت زیر تعریف می شود :
(۳-۶)
برای ماسه عادی تحکیم یافته از معادله فوق ضریب بدست می آید .
با بکارگیری می توان مقدار را به صورت زیر برآورد نمود .

عدد نفوذ SPT و مقاومت برشی زهکشی نشده ارائه شده است .

که در آن ضریب K برابر و همچنین رابطه مشابهی بین و بصورت زیر پیشنهاد شده است .

با توجه به تغییرات در OCR کهولت ( aging ) میزان آب نمونه ( یا موقعیت آب زیرزمینی ) وجود یا نبود کل حفاری و تغییرات محلی به لحاظ تاریخی نحوه تشکیل رسوب و حضور شن وغیره این توصیه ها بجا و صحیح می باشد .

مقادیر N برای طراحی
توصیه های اولیه جهت انتخاب مقدار N برای طراحی ، بکارگیری کوچکترین مقدار N در یک گمانه یا متوسط کلیه مقادیر برای یک لایه بخصوص بود . روش کنونی استفاده از متوسط N در ناحیه تحت تاثیر عمده تنش می باشد. برای مثال برای یک شالوده منفرد ناحیه مورد توجه از حدود (B عرض شالوده ) بالای کف پی تا عمقی در حدود در زیر آن می باشد . استفاده ازمتوسط گیری وزنی یا بکارگیری حاصلضرب افزایش جزئی عمق در N ممکن است بر متوسط گیری حسابی ارجح باشد ، یعنی متوسط مورد استفاده می باشد نه برای شالوده های شمعی می توان با متوسط گیری ساده تعداد ضربات برای هر لایه را اعمال نمود مگر آنکه لایه بسیار ضخیم باشد . ضخامت در اینجا یک اصطلاح نسبی

می باشد برای لایه ضخیم بهتراست آنرا به چندین زیر لایه تقسیم نمود و متوسط عدد N در هر زیر لایه رابدست آورد سپس می توان متوسط تصحیح شده ( یا مقدار پایه دیگری) را از مقادیر N اندازه گیری شده درناحیه و اطلاعات لایه بندی محاسبه نمود .
بکارگیری ضریب در معادله (۳-۳) هر مقدار N رابه مقداری متناظر با عمق معادل اصلاح نموده و عمدتا تاثیر عمق را حذف مینماید ازطرف دیگر چنانچه بخواهیم مقدار N اب رای ناحیه ای بطور مثال در زیر یک شالوده منفرد بدست آوریم می بایست ضریب را بعد از محاسبه متوسط اعمال نماییم .

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 15 صفحه
87,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد