آرمایش اندازه گیری نشست خاک و طراحی فونداسیون و روسازی جاده

آزمایش تحکیم: اندازه گیری نشست خاک:
آزمایش تحکیم، روشی برای اندازه گیری تحکیم خاک بر اساس میزان و نرخ کاهش ارتفاع نمونه های استوانه ای خاک تحت بارگذاری است.

به عبارت دیگر، هدف از این آزمایش، تخمین نشست خاک سازه یا فونداسیون خاکی است. روش های مختلفی برای اجرای این آزمایش وجود دارد. متداول ترین روش اجرای آزمایش تحکیم در استاندارد ASTM D2435 آورده شده است.

در این روش، از دستگاهی به نام «ادومتر» (Oedometer) استفاده می شود. تصویر زیر، نمونه ای از یک دستگاه ادومتر برای اجرای همزمان آزمایش تحکیم بر روی سه نمونه خاک را نمایش می دهد.

آزمایش تحکیم، طی مراحل کلی زیر اجرا می شود:

• جانمایی نمونه خاکی با رطوبت و وزن مشخص درون ادومتر.
• قرار دادن وزنه برای اعمال بار و اضافه کردن آب به مخزن.
• شروع قرائت.
• دو برابر کردن وزنه در بازه 24 ساعته.
• قرائت تغییر شکل پس از 6، 15 و 30 ثانیه.
• قرائت تغییر شکل پس از 1، 2، 4، 8، 16 و 30 دقیقه.
• قرائت تغییر شکل پس از 1، 2، 4، 8 و 24 ساعت.
• رسم منحنی زمان-نشست.

آزمایش ظرفیت باربری خاک: طراحی فونداسیون و روسازی جاده:
ظرفیت باربری، یکی از مهم ترین ویژگی های ژئومکانیکی خاک است که توسط آزمایش های مختلفی مورد ارزیابی قرار می گیرد.

روش آزمایش ظرفیت باربری خاک معمولا با توجه به کاربری مورد نظر انتخاب می شود. البته ظرفیت باربری توسط روش های غیر مستقیم و با تبدیل پارامترهای مقاومتی خاک نیز قابل محاسبه است.

از متداول ترین روش های اندازه گیری ظرفیت باربری فونداسیون می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• «آزمایش بارگذاری صفحه ای» (Plate Load Test).
• «آزمایش بارگذاری شمع» (Pile Load Test).
• آزمایش نفوذ استاندارد: برجا.

متداول روش برای اندازه گیری ظرفیت باربری روسازی های انعطاف پذیر، «آزمایش نسبت باربری کالیفرنیا» (California Bearing Ratio Test) یا آزمایش CBR است.

آزمایش بارگذاری صفحه ای:
آزمایش بارگذاری صفحه ای، یک روش برجا برای تعیین ظرفیت باربری نهایی و نشست فونداسیون روی خاک های رسی و ماسه ای است.

این آزمایش مطابق استاندارد ASTM D1194 اجرا می شود. نتایج آزمایش بارگذاری صفحه ای برای طراحی و انتخاب فونداسیون مورد استفاده قرار می گیرند. تصویر زیر، تجهیزات مورد نیاز برای اجرای این آزمایش را نمایش می دهد.

مراحل کلی آزمایش بارگذاری صفحه ای عبارت هستند از:

• کندن چاله به عمق فونداسیون موردنظر و ابعاد پنج برابر صفحه بارگذاری.
• حفر مرکز چاله برای قرار دادن صفحه.
• قرار دادن جک هیدرولیکی بر روی صفحه برای اعمال بارگذاری.
• نصب نگهدارند (تیر یا خرپا) برای ثابت نگه داشتن جک در حین اجرای آزمایش.
• بارگذاری 7 کیونیوتن بر متر مربع و باربرداری پس از گذشت مدت مشخص.
• اعمال باری بیشتر از بار ایمن (حدود 20 درصد بیشتر).
• قرائت مقدار نشست از روی گیج ها پس از 1، 5، 10، 20، 40 و 60 دقیقه.
• افزایش بارگذاری به مقدار 2 کیلونیوتن بر متر مربع در هر بازه.
• قرائت نشست در بازه های یک ساعته تا نشست 25 میلی متر.

آزمایش نسبت باربری کالیفرنیا:
آزمایش نسبت باربری کالیفرنیا، روشی برای اندازه گیری مقاومت جاده و روسازی آن است. این آزمایش مطابق با استاندارد ASTM D1883 در آزمایشگاه مکانیک خاک اجرا می شود.

طراحان با استفاده از نتایج آزمایش CBR، ضخامت روسازی جاده و لایه های مختلف آن را تعیین می کنند. تصویر زیر، تجهیزات مورد استفاده برای این آزمایش را نمایش می دهد.

مراحل کلی آزمایش CBR به صورت عبارت هستند از:

• نمونه برداری و آماده سازی نمونه (الک کردن، وزن کردن، مرطوب کردن).
• آماده سازی دستگاه و قالب.
• تقسیم بندی نمونه به پنج بخش و ریختن لایه اول نمونه درون دستگاه.
• ضربه زدن و تراکم نمونه.
• ریختن لایه های بعدی و تکرار تراکم برای هر یک.
• بارگذاری بر روی نمونه.
• تماس میله نفوذ با نمونه و تنظیم بار برای نفوذ 1.25 میلی متر بر دقیقه.
• قرائت بار پس از نفوذ 0.5، 1، 1.5، 2.5، 3، 4، 5، 7.5، 10 و 12.5 میلی متر.