آزمون نفوذ استاندارد يكي از قديمي ترين و معمولترين آزمايش هاي صحرايي ژئوتكنيك است كه از آن براي تخمين مقاومت خاك كف گمانه استفاده مي نمايند. اين آزمون در سال 1920 ابداع گرديده و هم اكنون در سطح وسيعي در سراسر دنيا به كار گرفته شده و شناخته شده است. با اين وجود به دليل پاره اي انتقادهاي مستند كه به نحوه آزمايش و روش هاي استفاده از نتايج آن وارد شده است، در شرايط كنوني بسياري از محققين بر عدم توجه به آن و حتي حذف كامل اين آزمون از شمار آزمايش هاي معتبر اصرار مي ورزند.
آنچه كه باعث شده است تلاش هاي مذكور كه براي حذف SPT صورت مي پذيرد عملا موفق نبوده و همچنان اين آزمون پا برجا بماند آن است كه بسياري از روابط و روش هاي محاسباتي و همچنين جداول پ يشنهادي و قضاوتهاي مهندسي وابسته به عدد SPT است و از طرف ديگر نتايج اين آزمون به عنوان يك معيار ساده، ارزان و ملموس در نزد مهندسين شناخته شده است.
از طرف ديگر آزمون نفوذ استاندارد در درون گمانه هاي اكتشافي كه به دلايل ديگر حفاري آنها ضرورت يافته است، با به كارگيري تجهيزات ساده و ارزان قيمت انجام مي شود. بر همين اساس اضافه كردن آن به برنامه كاوش هاي صحرايي چندان هزينه كل عمليات را تغيير نمي دهد ولي در صورت عدم توجه به نحوه انجام آزمايش استنباط هايي كه مهندس طراح از عددهاي اين آزمايش مي نمايد ممكن است گمراه كننده باشد.
فهرست مطالب
آزمون SPT از سه مزیت عمده برخوردار است:
- نمونه اي از خاكي كه آزمايش در آن انجام شده است را به دست مي دهد و از اين طريق طبقه بندي كلي خاك مشخص مي شود. بسياري از آزمونهاي نفوذ داراي نوك مخروطي بوده و از اين قابليت برخوردار نيستند. در اين موارد طبقه بندي خاك صرف بر اساس همبستگي بين نتايج آزمايش و يا از طريق نتايج گمانه و چاله هاي مجاور قابل استخراج است.
- SPT يك آزمون سريع و ارزان است و معمولا در گمانه اي انجام مي شود كه براي مقاصد ديگر حفاري شده است. بنابراين هزينه اضافي بر طرح تحميل نمي كند.
- تقريبا همه تجه يزات آزمايش همان تجهيزاتي هستند كه براي حفاري به كار گرفته مي شوند و تجهيزات اختصاصي اين آزمون در حد محدودي هستند اين در حالي است كه در ساير آزمون ها معمولا تجهيزات اختصاصي گسترده اي به كار گرفته مي شود.
شرکت ترانشه ارائه دهنده خدمات نیلینگ، خرپا، انکراژ، آزمایش خاک، بهسازی خاک به صورت تخصصی و با کادری مجرب می باشد.
روش انجام آزمايش
روش انجام آزمون نفوذ استاندارد براي اولين بار در سال 1958 توسط ASTM —1586 به صورت استاندارد ارائه گرديد. بر اساس اين مرجع مراحل انجام آزمايش به قرار زير مي باشد:
- گمانه اي به قطر 2.5 تا 8 اینچ تا عمق مورد نظر براي انجام آزمايش حفاري مي گردد.
- در عمق مورد نظر سرمته از ميله هاي حفار ي جدا شده و به جاي آن نمونه گير SPT به ميله ها وصل مي شود . اين نمونه گير از يك استوانه توخالي و نوك تيز تشكيل شده و از اين قابليت برخوردار است كه در امتداد طول خود به دو نيم تبديل شود .
- با استفاده از يك مكانيزم اتومكانيك و يا با مكانيزم قرقره و طناب، يك چكش 63.5 کیلویی از ارتفاع 76 سانتی متر صورت سقوط آزاد به همراه ميله هاي حفاري روي خاك رها مي شود . اين انرژي باعث مي شود كه نمونه گير SPT به درون خاك انتهاي گمانه رانده شود . اين عمل به قدري تكرار ميشود كه نمونه گير به اندازه 45 سانتيمتر (معادل 3 مرحله 15 سانتي متري ) در درون خاك نفوذ كند . در اين حال تعداد ضربات لازم براي آنكه نمونه گير به اندازه 15 سانتي متر در خاك نفوذ كند در هر مرحله اندازه گيري مي شود . درصورتي كه بيش از 50 ضربه براي 15 سانتي متر نفوذ لازم باشد معمولا آزمايش متوقف مي شود.
- عدد N از جمع تعداد ضربات لازم براي نفوذ 15 سانتی مترهاي دوم و سوم به دست می آید. نتايج آزمايش براي نفوذ در 15 سانتي متر اول به دليل آنكه خاك محدوده مذكور در عمليات حفاري دست خورده شده است و يا اينكه در اثر ريزش جداره گمانه نخاله هايي در انتهاي گمانه جمع شده اند، مورد اعتماد نيست وبه آن توجه نمي شود.
- نمونه گیر SPT از ميله هاي حفاري جدا شده و خاك درون آن به عنوان نمونه دست خورده برداشته مي شود.
برای آشنایی با انواع خاک و شناخت بیشتر تیپ خاک سایت ترانشه را دنبال کنید.
تصحیح نتایج آزمایش SPT
به منظور همسان نمودن شيوه هاي استفاده از نتايج آزمون SPT برخي از محققين ضرائب اصلاح و اصلاحاتي براي نتايج آزمون نفوذ استاندارد معرفي كرده اند. در واقع اين اصلاحات تا حدودي از تاثيرات برخي از نواقص عمده آزمون نفوذ استاندارد كاسته و متغيرهاي موثر در نتيجه آزمون را كمتر مي نمايد.
اسکمپتون پيشنهاد كرده است كه نتايج خام آزمون نفوذ استاندارد با استفاده از رابطه زير اصلاح گردند:
N60=Em.Cb.Cs.Cr.N/0.6
Em: ضرئب بازدهي چكش است و برحسب نوع چكش بین 0/45 و 0/85 متغیر می باشد.
در جدول زیر ضرایب اصلاحی رابطه بالا آمده است:
از طرف ديگر مقدار تنش قائم در اعماق مختلف زمين متفاوت است و لذا ميزان سربار وارده بر محيطي كه مورد ضربات SPT واقع می شود در هر نقطه تابع ارتفاع خاك روي آن مي باشد. بر همين اساس برخي از محققين معتقدند كه لازم است نتايج SPT براي عمق آزمون هم اصلاح شود. اين اصلاح تحت عنوان اصلاح سربار مطرح مي شود.
مقاومت خاک، طبقه بندی خاک، میکروپایل، سازه نگهبان از خدمات تخصصی این مجموعه می باشد برای دریافت اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.
آزمايش هاي انجام شده در نزديكي انتهاي لايه هاي خاك عدد SPT را بالاتر از نقاط آزمايش شده در بالاي لايه هاي مذكور نشان مي دهد. محققين توصيه كرده اند كه اصلاح سربار براي شرايطي كه فشار سربار غير از 100 کیلو پاسکال است بايد انجام شود . بر همين اساس ضريب اصلاح سربار را براي خاكهاي ماسه اي به صورت زير معرفي مي نمايند :
كه در آن 60(N1) عدد SPT اصلاح شده براي تنش هاي سربار صحرايي N60 عدد SPT اصلاح شده و همچنين سیگما تنش موثر قائم در تراز انجام آزمون است.
معمولا آزمایش SPT بسته به شرایط پروژه در فواصل 1.5 تا 5 متری و در درون گمانه انجام می شود. عدد N برای خاک های نرم و خاک های خیلی سفت به طور معمول کمتر از 5 و برای خاک های خیلی متراکم و سخت بالاتر از 50 است.
برای دریافت خدمات تخصصی حفاری دستی، طراحی ساختمان، حفاری ماشینی در سریع ترین زمان ممکن با ما تماس حاصل فرمایید.
منبع :کاوش های صحرایی در مهندسی ژئوتکنیک (دکتر علی قنبری)
گردآورندگان:
مهندس کیمیا سبزه پرور(کارشناس ارشد مهندسی ژئوتکنیک دانشگاه بین المللی امام خمینی)
مهندس میلاد مصر آبادی(کارشناس ارشد مهندسی ژئوتکنیک دانشگاه بین المللی امام خمینی)
از آزمون نفوذ استاندارد چه استفاده ای می شود؟
آزمون نفوذ استاندارد يكي از قديمي ترين و معمولترين آزمايش هاي صحرايي ژئوتكنيك است كه از آن براي تخمين مقاومت خاك كف گمانه استفاده مي نمايند.
سه مزیت آزمون SPT چیست؟
SPT يك آزمون سريع و ارزان است و معمولا در گمانه اي انجام مي شود كه براي مقاصد ديگر حفاري شده است. بنابراين هزينه اضافي بر طرح تحميل نمي كند. برای خواندن ادامه مزیت ها با ترانشه همراه باشید.
