مقدمه:
چنانچه ماده ای متراکم باشد، سرعت موج برشی در آن زیاد و چنانچه تراکم آن کم باشد، سرعت موج برشی در آن کم است. ازین قائده برای تیپ بندی خاک بر اساس متراکم یا کم تراکم بودن آن استفاده می شود. به عبارت دیگر چنانچه خاکی از تراکم مطلوبی برخوردار باشد، سرعت موج برشی در آن خاک زیاد است و چنانچه تراکم آن کم باشد، سرعت موج برشی در آن خاک کم است. بر این اساس، آیین نامه ها بر حسب سرعت موج برشی به تفکیک نوع خاک (تیپ بندی خاک) پرداخته اند. آزمایش های متعددی برای تعیین سرعت موج برشی در خاک ابداع شده است که از مهمترین و متداول ترین این آزمایشات، آزمایش دانهول می باشد. این آزمایش عموماً در شرح خدمات مطالعات آزمایشگاه خاک و بتن در کرج وجود دارد و آزمایشگاه خاک در کرج برای تعیین تیپ خاک از این آزمایش استفاده می کند.
هدف آزمایش:
مهمترین هدف آزمایش، تعیین سرعت موج برشی در خاک و در ادامه تعیین نوع زمین (تیپ خاک) بر اساس طبقه بندی استاندارد 2800 می باشد.
اهمیت آزمایش:
موج برشی موج اصلی مخرب در هنگام لرزش های ناشی از زلزله می باشد. هنگامی که این موج از لایه های سنگ زیرین که منشا زلزله می باشند به سمت سطح زمین حرکت میکند، به تدریج با نزدیک شدن به سطح زمین وارد لایه های نرم تر و با تراکم کمتر نسبت به لایه های سنگی اعماق زمین می شود. این مساله باعث کاهش سرعت موج می شود. از آنجا که استهلاک موج برشی پایین می باشد، کاهش سرعت خود را با افزایش دامنه امواج جبران می کند که به معنی ایجاد موجهای با دامنه ارتعاش شدیدتر و در نتیجه لرزش بیشتر می باشد.
به عبارت دیگر سازه هایی که روی خاکهای نرم تر قرار گرفته اند، در شرایط مشابه نسبت به سازه های قرار گرفته روی خاکهای سفت تر لرزش های شدیدتری را تجربه خواهند کرد و بنابراین باید برای زلزله های قویتر طراحی شوند که به معنی افزایش هزینه ساخت می باشد. این موضوع تاکید مجدد در نشان دادن اهمیت تعیین نوع زمین برای طراحی سازه می باشد.
روش آزمایش:
در این آزمایش گمانه ای حداقل به عمق 30 متر زیر تراز پی توسط آزمایشگاه خاک در کرج حفاری می شود. آزمایشگاه خاک در کرج قبل از انجام آزمایش در گمانه لوله گذاری کرده تا گمانه ریزش نکند و اطراف آن را با ماسه پر می کند یا اصطلاحا گراول پک می نماید تا فاصله خالی بین خاک با لوله و گیرنده ها وجود نداشته باشد. انجام این موضوع به این علت است که موج برای انتقال نیاز به ماده ندارد و فضای خالی در اطراف گیرنده ها ممکن است در نتیجه آزمایش خطا ایجاد نماید.
برای انجام آزمایش ضربه ای استاندارد بر روی سطح زمین و در فاصله مشخص از گمانه توسط یک چکش وارد می شود. اپراتور آزمایشگاه خاک در کرج با قرار دادن ژئوفون ها در اعماق مختلف و یا قراردادن یک ژئوفون یا گیرنده در اعماق مختلف و تکرار ضربه روی سطح زمین، سرعت موج برشی در لایه های مختلف خاک را بدست می آورد. در ادامه آزمایشگاه خاک در کرج با گرفتن میانگین سرعت های موج برشی بر طبق دستور العمل استاندارد 2800، سرعت موج برشی متوسط را محاسبه می نماید. بر اساس جداول زیر (مستخرج از استاندارد 2800)، نوع زمین با توجه به میانگین سرعت موج برشی توسط آزمایشگاه خاک در کرج تعیین می شود.
با بررسی مختصر جدول این موضوع قابل مشاهده است که هرچقدر خاک متراکم تر باشد، سرعت موج برشی در آن بیشتر است. سادگی و ارزان بودن، از مهمترین علل و مزایای قرار گرفتن این آزمایش در بیشتر مطالعات آزمایشگاه خاک در کرج می باشد. با این وجود نیاز به دانش و مهارت برای گرفتن نتایج دقیق از آزمایش و از طرفی وجود خطا در صورت عدم انجام دقیق آزمایش را می توان از معایب این آزمایش دانست.
هزینه انجام این آزمایش بیشتر وابسته به محل انجام آن است. در زمان نگارش این آزمایش، هزینه انجام آن توسط آزمایشگاه خاک و بتن کرج در حدود 5 میلیون تومان می باشد. آزمایش هایی مانند تست دانهول، تست بارگذاری صفحه، تست SPT از جمله آزمایشات صحرایی می باشد که لازمه انجام آن در اکثر موارد حفاری چاهک دستی و گمانه ماشینی است.
در انتها توجه به این نکته ضروری است که تست دانهول یکی از آزمایشات تعیین سرعت موج برشی در خاک و تعیین تیپ خاک می باشد. برای انجام این آزمایش حفاری گمانه ماشینی ضروری می باشد. اخیراً در شهر کرج و در استان البرز، روش های جدیدتری نیز در زمینه تعیین موج برشی در خاک به کار گرفته می شود. یکی از این روش ها، تست MASW می باشد. در این روش بدون حفاری گمانه ماشینی امکان ارزیابی سرعت موج برشی خاک و تیپ بندی خاک وجود دارد. اطلاعات بیشتر در این زمینه در مقاله ای تحت عنوان “تیپ بندی خاک بدون حفر گمانه” ارائه شده است.
22 نظر در “آزمایشگاه خاک در کرج- آزمایش دانهول”
با سلام و خسته نباشید مقاله بسیار آموزنده بود.
یک سوال در مورد روش MASW
با توجه به اشاره شما به روش MASW به عنوان یک روش جدید بدون نیاز به حفاری آیا دقت نتایج این روش در مقایسه با روشهای سنتی (مانند تست دانهول) قابل قبول هست؟ و آیا استاندارد 2800 این روش را به رسمیت میشناسد؟ و همچنین از لحاظ اقتصادی روش دانهول بصرفه تر است؟
سلام. پشتوانه مربوط به تحقیقات، مطالعات و داده ها برای تست دانهول به مراتب بیشتر از تست MASW می باشد. پارامترهای تاثیرگذار در تعیین سرعت موج برشی از تست دانهول کمتر است. لذا اطمینان به نتایج این آزمایش از نظر آزمایشگاه خاک و بتن در کرج بیشتر است. در استاندارد 2800 صرفاً به طبقه بندی نوع خاک بر اساس سرعت موج برشی اشاره داشته است
جسارتا میخواستم بدونم در حال حاضر آزمایش دانهول طبق قوانین نظام مهندسی در چه نوع ساختمان های و یا چه ارتفاعی اجباری است ؟
با تشکر از شما
طبق مبحث 7 مقررات ملی ساختمان، انجام مطالعات ژئوتکنیک و آزمایشگاه خاک برای تمامی ساختمان ها الزامی می باشد و در اکثر موارد، تست دانهول مورد استفاده قرار می گیرد. در کرج در مواردی به گمانه به سنگ برخورد می کند از انجام این آزمایش صرف نظر می گردد.
بنظر بنده انجام این نوع آزمایش در خصوص هر خاکی بسته ب نوع شرایطی ازقبیل نزدیک بودن ب جاده ها یا نزدیکی ب مترو امکان اینکه انجام این آزمایش باتوجه به لرزشی ک وسایل نقلیه یا نزدیک بودن ب سواحل باعث ایجاد نویز ب دستگاه اندازه گیری ایجاد می‌کنند شاید باخطا مواجه شود
باتوجه ب این احتمال ک لایه های پایین تر نرم تراز لایه های بالاباشند سطح بین لایه های خاک نامنظم باشند بازهم میتوان گفت انجام این آزمایش باخطاهایی روبرو خواهد شد
میتوان نوع ارتعاشات جاده را با برنامه نویسی ب لپتاپ برای خاک هایی ک نزدیک ب جاده می‌باشند را تغییر داد
تست spt چیست؟
برای اطلاع دقیق از جزئیات تست spt به کتب مهندسی پی مراجعه شود. در آزمایش spt از یک مخروط استاندارد کمک گرفته می شود. این مخروط با زدن ضربه در خاک به میزان مشخصی فرو می رود. هر چه خاک سفت تر باشد، تعداد ضربه لازم جهت نفوذ مخروط استاندارد به خاک، بیشتر می شود. بر اساس استاندارد انجام آزمایش، تست در 3 مرحله انجام می شود و در هر مرحله تعداد ضربه لازم برای نفوذ 15 سانتیمتر مخروط داخل خاک ثبت می گردد. از 15 سانتیمتر اول برای کم اثر کردن اثرات دستخوردگی خاک صرف نظر می گردد. مجموع تعداد ضربه برای 15 سانتیمتر دوم و سوم توسط آزمایشگاه خاک در کرج محاسبه شده و به عنوان spt که خروجی این آزمایش می باشد، معرفی می گردد. آزمایشگاه خاک در کرج با تکیه به این عدد به تخمین پارامترهایی از جمله مدول الاستیسیته خاک می پردازد.
چرا گمانه های آزمایش باید تا عمق 30متر زیر زمین برود؟
بر اساس استاندارد 2800، برای تخمین تیپ خاک، میانگین سرعت موج برشی تا 30 متر زیر تراز فونداسیون ضروری است. لذا آزمایشگاه خاک در کرج برای انجام این آزمایش ملزم به حفاری گمانه ای حداقل به عمق 30 متر زیر تراز فونداسیون می باشد.
با سلام
میخواستم بدونم در این آزمایش ، چه نوع امواجی رو مورد برسی قرار میدهید؟ ( برشی ،فشاری یا هردو نوع موج را)
و طریقه ایجاد امواج فشاری و برشی در این آزمایش چگونه است؟
و میخواستم بدونم برای تولید امواج فقط از ضربه چکش استفاده میشود یا از انفجار و خرج گذاری هم استفاده میشود؟
آزمایشگاه های خاک در کرج عموماً برای تولید امواج از ضربه استفاده می نمایند.
چگونه میتوان از مدل‌های عددی (مانند FEM یا FDM) برای ارزیابی دقیق رفتار خاک و سازه تحت زلزله استفاده کرد؟ چالش‌های اصلی در ایجاد یک مدل عددی که شامل ویژگی‌های دینامیکی خاک (مانند سختی و اصطکاک) باشد، چیست؟ چه پارامترهایی باید در این مدل‌سازی‌ها در نظر گرفته شوند تا نتایج به واقعیت نزدیک‌تر باشند؟
چه فناوری‌های نوینی وجود دارند که می‌توانند به بهبود روند آزمایش سرعت موج برشی و تحلیل دینامیکی خاک کمک کنند؟ آیا استفاده از حسگرهای هوشمند یا سیستم‌های مانیتورینگ پیشرفته می‌تواند به بهبود دقت و سرعت داده‌برداری کمک کند؟
مقاله فوق بسیار آموزنده بود ; اما سوالی که پیش می آید این است که به غیر از آزمایش داون هول , آزمایش دیگری برای ارزیابی مقاومت خاک وجود دارد و اینکه انجام آزمایش داون هول در شهر های کوچکتر در استان برای ساختمان های غیر اداری یا تجاری اجبار است یا خیر ؟ با تشکر از شما برای این
سلام وقتتون بخیر
سوالم اینه که آیا چگونه میتوان دقت و صحت نتایج آزمایش داون هول را افزایش داد و چه عواملی می‌توانند بر این نتایج تأثیر بگذارند؟
آیا در شرایطی که لایه‌های خاک دارای رطوبت متغیر یا سطح آب زیرزمینی بالا هستند، دقت آزمایش دانهول کاهش پیدا نمی‌کنه؟ چون به نظر می‌رسه که سرعت موج برشی ممکنه تحت تأثیر اشباع بودن خاک تغییر کنه.
با سلام مقاله بسیار عالی بود …فقط سوال بنده اینه که آیا ارتباطی هست بین نتایج این آزمایش و دوام مصالح در برابر عوامل جوی ؟
سوال بعدی بنده این هست که آیا این آزمایش برای ارزیابی کیفیت سنگدانه های بازیافتی هم کاربرد داره؟
عذر می خواهم ممنون میشم توضیح بفرمایید فرق این روش با آزمایش مرسوم لس آنجلس چیست؟
با توجه به رابطه مستقیم بین تراکم خاک و میزان آسیب‌پذیری در برابر زلزله، این آزمایش نقش بسیار حیاتی در بهینه‌سازی طراحی‌های مهندسی دارد. بررسی عمیق‌تر روشهای متنوع آزمایش و نتایج حاصل از آن می‌تواند به بهبود تحلیل‌های زمین‌شناسی و کاهش خطرات زلزله کمک کند. تحیه کردن مروری بر روابط ریاضی و تجربی مرتبط با این آزمایش می‌تواند به غنای بیشتر مقاله بیفزاید.”
با تشکر از مقاله آموزنده شما
یه سوالی که به ذهن من رسید این است که تست دانهول یا تعیین موج برشی در خاک یا تست MASW چه تفاوتی از نظر اجرا در کرج یا شهر های دیگر دارد؟
ممکن است به میزان نمونه خاک برداشت شده یا ضربه فشار چکش در حین تست بستگی داشته باشد یا فاکتور های دیگر نیز وجود دارد؟