پیوندهـــــــا

صفحه اصلی سایت

آموزش مهندسی عمران

آزمایش تراكم و بدست آوردن منحنی تراكم با روشهای استاندارد و اصلاح شده

گزارش كار عملیات مكانیك خاك                                             اكیپ : یكشنبه 5-5/3

نام دانشجو : فرید عباسی

استاد : مهندس عباسی

آزمایش تراكم: عباتست از كاهش دادن حجم خاك در اثر خارج ساختن هوا با استفاده از اعمال نیرو. كه در این حالت اصطكاك بین ذره ها بیشتر میشود و وزن واحد آن زیاد میشود.و این وزن معیار تراكم خاك است.

تراكم به منظور افزایش مقاومت نیروی برشی است و كاهش نفوذپذیری كه این به علت این است كه منافذ خاك كوچكتر میشود و در نتیجه آب از این منافذ مشكلتر است.در خاكهای رسی یك مشكل وجود دارد و آن افزایش پتانسیل تورم.

عوامل موثر در تراكم خاك بستگی دارد به : 1-نوع خاك 2-انرژی 3-رطوبت

در این جا به نوع خاك اشاره شد. نحوه تراكم خاكها با توجه به مشخصات فیزیكی آن مختلف است. اینها عبارتنداز تراكم خاكهای غیر چسبنده و تراكم خاكهای چسبنده.

-       تراكم خاكهای چسبنده(شن و ماسه):خاكهای غیر چسبنده معمولا از ذرات درشت دانه و نسبتا كروی شكل تشكیل میشوند و درجه تركم آنها بستگی به طرز قرار گرفتن ذرات در كنار یكدیگر دارد. از آنحایی كه ذرات تقریبا غیر قابل تغییر شكل و تراكم ناپذیر هستند استفاده از ارتعاش و لرزه بهترین وسیله جهت متراكم كردن اینگونه خاكها میباشد.

روشهای تراكم خاكهای درشت دانه

-       تراكم خاكهای چسبنده(سیلت و رس)

به علت ساختمان خاص ذرات ریز دانه چسبنده مثل سیلت ریز و رس تراكم آنها به وسیله ارتعاش مقدور نیست و بار یا فشار استاتیك بهترین وسیله برای تراكم این گونه خاكهاست. برای نشان دادن تراكم پذیری این گونه خاكها تحت فشار میتوان مقداری آب به توده ای از خاك میكا افزود و آنرا در یك لیوان قرار داد.چنانچه با یك استوانه فلزی مقداری فشار روی سطح خاك در لیوان وارد اید مشاهده خواهد شد كه سطح خاك نشست قابل ملاحظه ای نموده است یعنی تحت تاثیر فشار استاتیك متراكم شده است.

با انرژی های مختلف میتوان تراكم های مختلف داشته باشیم.از طرفی برای تراكم كردن خاك میتوان رطوبت را نیز زیاد كرد. و برای این كه پروژه ای از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد باید مقدار رطوبت به حد اپتیمم باشد.

آزمایشهای دیگر نیز برای تراكم وجود دارد كه اصولا به 8 روش انجام پذیر است. ولی ما برای تراكم از روشهای استاندارد و اصلاح شده استفاده میكنیم.روش كار در همه یكسان است ولی تفاوت در مقدار وزنه و دیگر مشخصات میباشد.

در هنگام ساخت و اجرای بزرگراه ها و فرودگاهها و سازه ها دیگر متراكم كردن خاك یك امر ضروری جهت بهبود مقاومت خاك میباشد.پروكتور[1](1933) یك آزمایش تراكم آزمایشگاهی ابداع كرد تا به وسیله آن حداكثر وزن مخصوص خشك خاك كه برای تراكم در محل میتواند استفاده شود را تعیین كند این آزمایش به نام آزمایش تراكم پروكتور مشهور میباشد و در این بخش توضیح داده میشود.

برای آزمایش پراكتور استاندارد یك استوانه وجود دارد كه یك وزنه داخل آن وجود دارد كه وزن آن 5/5 پوند میباشد كه از ارتفاع 1 فوت در اثر نیروی ثقل سقوط میكند. این آزمایش برای سه لایه انجام میشود برای هر لایه 25 ضربه اعمال میشود. حجم غالب حاوی برای این آزمایش برابر  میباشد.كه مقدار انرژی آن برابر 

برای آزمایش اصلاح شده تعداد لایه ها 5 عدد بوده و ارتفاع سقوط برابر5/1 فوت و وزن آن برابر 10 پوند میباشد كه در این حالت انرژی آن برابر است با:  

وسایل انجام آزمایش :

1-قالب تراكم

2-الك شماره 4

3- چكش استاندارد پرو كتور و اصلاح شده

4-ترازو با دقت 01/0 گرم

5-استامبولی

6-جك

7-صفحه فلزی برای صاف كردن سطح غالب

8-oven

9-ظرف فلزی

روش انجام آزمایش : 3 كیلو خاك را از الك شماره 4 رد میكنیم. باید برای آزمایش استاندارد درصد رطوبت اولیه خاك باید بین 3% تا 5% باشد. بعد این مقدار خاك را درون استامبولی میریزیم. وزن غالب را به وسیله ترازوی 01/0گرم اندازه میگیریم.مقداری خاك را در درون غالب ریخته و با 25 ضربه متراكم كرده و برای لایه سوم نیز این عمل را انجام میدهیم. برای این كه خاك در غالب كاملا پر شده باشد باید مقدار خاك, كمی از ارتفاع غالب بیشتر باشد. بعد گردنی را جدا كرده و با استفاده از صفحه فلزی كاملا سطح خاك را صاف كرده و كل مجموعه را با ترازو وزن كرده و بعد توسط جك غالب خاك را از داخل غالب بیرون آورده و مقداری از خاك را برای اندازه گیری وزن مخصوص خاك خشك در درون ظرف فلزی میریزیم و بعد از آن را وزن كرده و در آون قرار میدهیم. برای بار دوم به اندازه 2% وزن خاك آب به آن اضافه میكنیم(60سی سی). بعد از اضافه كردن آب باید خاك كاملا مخلوط شود تا رطوبت به طور كامل برای همه خاك یكسان باشد. این آزمایش را 5 بار تكرار میكنیم. بعد از تكرار سوم به بعد مشاهده میشود كه با وجود اعمال ضربه مقدار وزن مخصوص خاك خشك كاهش می یابد. این همان خاصیتی است كه برای خاكها وجود دارد كه میتوان با استفاده از رسم نمودار مربوطه رطوبت اپتیمم را بدست آورد.

ما در تحلیل از روش دیگری نیز استفاده میكنیم كه آن روش اصلاح شده میباشد. طرز انجام این آزمایش نیز به طریق آزمایش استاندارد است. جدول زیر مربوط به این آزمایشهای میباشد.

© برای آزمایش اصلاح شده:

این جدول برای بدست آوردن درصد رطوبت است كه با توجه به هر تكرار بدست می اید.

حال میتوان برای هر تكرار یك  بدست آورد كه با استفاده از فرمول مقدار وزن مخصوص خاك خشك را بدست آورد. كه در آن  درصد رطوبت است كه در جدول با بدست آمده است. در جدول صفحه بعد نیز این محاسبات در جدولی موجود میباشد.

برای آزمایش استاندارد(پروكتور):

برای محاسبات جدول زیر را برای آزمایش پروكتور داریم:

برای آزمایش اصلاح شده منحنی تراكم به این شكل است:

برای منحنی استاندارد اعداد به طور نامطلوب بوده است لذا از رسم آن در این جا خودداری میكنیم.

میتوان برای صفر درصد هوا(ZAV)[2] و همچنین منحنی 95% اشباع را رسم كرد.

با توجه به نمودار میتوان مشاهده كرد كه نمودار صفر درصد هوا به هیچ وجه منحنی تراكم را قطع نمیكند. زیرا در هیچ شرایطی كل هوا نمیتوان از خاك خارج شود.

اگر نمودار مربوط به روش استاندارد صحیح بود میتوانستیم كه آن منحنی زیر منحنی اصلاح شده قرار می گرفت .

منابع خطا : برای این آزمایش میتوان یكی از منابع خطا را یكنواخت نبودن رطوبت در خاك همچنین انداز گیری وزن موارد استفاده بیان كرد یا امكان دارد كه چكش از ارتقاع مورد نظر سقوط نكند كه نمودار تراكم كمی ناموزون شود.

منابع مورد استفاده:

-       مكانیك خاك دكتر حسن رحیمی

-       آزمایشگاه مكانیك خاك دكتر بازیار

-       مطالب ارائه شده در كلاس علمی و تئوری