حفاری و نمونه برداری:
برای انجام آزمایش بر روی هر ماده ای، اخذ نمونه از آن ماده ضروری است. به عنوان مثال برای انجام آزمایش روی بتن، اخذ نمونه های مکعبی یا استوانه ای از آن لازم می باشد. برش نمونه از فولاد و یا برش میلگرد جهت انجام آزمایش روی مصالح فولادی مورد نیاز است. برای انجام بسیاری از آزمایشات روی خاک نیز نمونه گیری از خاک ضروری است. حال چند سوال مطرح می گردد. آیا اخذ نمونه از سطح خاک برای تعیین کیفیت خاک در طول بارگذاری سازه مناسب می باشد؟ چگونه می توان از عمق های مختلف خاک نمونه برداری کرد؟ تا چه عمقی نمونه برداری از خاک ضروری است؟ آیا امکان اخذ نمونه دست نخورده از خاک وجود دارد؟
در طول بارگذاری روی پی سازه، بسته به ابعاد پی، نوع خاک، شدت بار و …، عمق های مختلفی از خاک زیر پی تحت تاثیر بارگذاری قرار می گیرد. لذا دانستن جنس، نوع، تراکم، کیفیت و سایر مشخصات خاک در عمق های مختلف خاک ضروری است. برای این منظور اخذ نمونه از عمق های مختلف خاک جهت شناسایی دقیق مشخصات خاک مورد نیاز می باشد. نمونه گیری از عمق های مختلف خاک با حفر گمانه و چاهک انجام می گردد. در کرج نیز حفاری و نمونه برداری از خاک اولین بخش از اقدامات انجام شده توسط آزمایشگاه های خاک و بتن در کرج می باشد. به عبارت دیگر آزمایشگاه خاک در کرج برای دستیابی به نمونه های واقع در عمق های مختلف خاک ملزم به حفاری چاهک و گمانه ماشینی در خاک می باشد. در ادامه به معرفی حفاری به روش ماشینی پرداخته می شود.
حفاری ماشینی:
حفاری در خاک می تواند به صورت ماشینی انجام شود که در این حالت به آن گمانه ماشینی یا Borehole یا به صورت اختصاری BH گفته می شود. حفاری ماشینی و حفر گمانه یا (Borehole) با روشهای مختلفی می تواند انجام شود. یکی از معمولترین روشهای حفاری، حفاری زمین به روش دورانی است. در این روش پس از استقرار دستگاه حفاری، مته حفاری (که اصطلاحا راد نامیده می شود) توسط دستگاه و با حرکت پیچشی به داخل زمین رانده می شود. حفاری دورانی عمدتا در دو حالت امکان پذیر است:
– حفاری به صورت مغزه گیری ممتد (Continuous Coring): در این حالت یک محفظه نمونه گیر به انتهای راد حفاری بسته می شود. در ضمن پیچش راد و محفظه، خاک وارد محفظه می شود. زمانی که داخل محفظه پر می شود، راد ها و محفظه به بیرون کشیده می شود. خاک داخل محفظه خارج می شود. مجدداً رادها و محفظه به داخل خاک رانده می شوند تا حفاری ادامه پیدا کند. در این حالت در تمام عمق حفاری از خاک نمونه یا مغزه اخذ می شود.
– حفاری به صورت واش بورینگ یا شستشویی (Wash Boring): در این حالت در طول چرخش مته خاک موجود در گمانه برش خورده و کاتینگ خاک توسط آب به بیرون رانده می شود. در این حالت حفاری صرفا در اعماقی که لازم است، محفظه نمونه گیر به راد متصل میشود و نمونه اخذ می گردد. در این حالت نمونه اخذ شده بواسطه تغییر رطوبت و دستخوردگی خاک، کیفیت مطلوبی ندارد. نمونه ای از دستگاه حفاری دورانی و رادهای حفاری به ترتیب در شکل های زیر نمایش داده شده است. روش های دیگر حفاری مانند حفاری ضربه ای نیز در برخی از موارد به تناسب شرایط خاک و اجرا مورد استفاده قرار می گیرد.
در این عکس، نمایی از دستگاه حفاری نمایش داده شده است که به منظور انجام خدمات آزمایشگاه خاک و بتن در کرج به کار می رود.
روشهای نمونه گیری در حفاری ماشینی:
نمونه اخذ شده از محفظه نمونه گیر در صورتی که شکل اولیه خود را حفظ کرده باشد، می تواند با قرار گرفتن در نایلون و موم اندود شدن به عنوان نمونه دست نخورده به آزمایشگاه منتقل شود. نوع دیگری از نمونه گیری دست نخورده می تواند با فشار دادن یک محفظه پلاستیکی یا فلزی به داخل خاک توسط دستگاه حفاری انجام شود. در این حالت محفظه و خاک داخل آن به عنوان نمونه دست نخورده به آزمایشگاه منتقل می شوند. این نوع نمونه گیری اصطلاحا نمونه شلبی نامیده می شود. در شکل های زیر به ترتیب تصویری از نمونه دست نخورده موم اندود شده، نمونه ای داخل شلبی (در مجاورت نمونه های دستخورده) و یک نمونه از خاک رس ارائه شده است.
بسته به نوع خاک در این تصویر، برخی از نمونه های قابل استحصال در حفاری ماشینی نشان داده شده است.
حفاری دستی (چاهک):
حفاری در خاک می تواند به صورت دستی و توسط مقنی نیز انجام شود که در این حالت به آن چاهک یا TestPit یا به صورت اختصاری TP گفته می شود. حفاری دستی دارای معایبی نسبت به حفاری ماشینی است که می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- حفاری دستی معمولا متاثر از شرایط زمین می تواند دارای عمق محدودتری باشد، مثلا برخورد به آب زیرزمینی، برخورد به سنگ یا برخورد به لایه های سست و ریزشی می تواند روند حفاری دستی را محدود کند. همچنین مخاطراتی مانند ریزش خاک یا برخورد به لایه های حاوی گازهای خطرناک را نیز باید در نظر داشت.
- انجام برخی آزمایشات برجا مانند تست دانهول در کرج صرفا با حفاری گمانه ماشینی امکان پذیر است.
همچنین حفاری دستی مزایایی نسبت به حفاری ماشینی دارد که سبب شده است طبق مبحث 7 مقررات ملی ساختمان، حفر حداقل یک چاهک ضروری باشد. از جمله این مزایا می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- در حفاری دستی می توان رخنمون بهتری از شرایط زیر سطحی را مشاهده کرد و در خصوص اندازه دانه ها به درک بهتری رسید.
- انجام برخی آزمایشات برجا در عمق زمین مانند تست بارگذاری صفحه در کرج، صرفا با حفاری دستی امکان پذیر است.
- فراهم شدن نمونه های خاک با حجم زیاد جهت برخی آزمایشات آزمایشگاهی، صرفا با حفاری دستی امکان پذیر است.
در شکل زیر تصویری از حفاری چاهک دستی نمایش داده شده است.
به منظور اخد نمونه هایی با حجم بیشتر و مشاهده پروفیل خاک، حفر چاهک دستی در پروژه ها مشابه تصویر متداول است
21 نظر در “آزمایشگاه خاک و بتن در کرج- حفاری و نمونه برداری”
سلام و خسته نباشید
با توجه به تفاوت روشهای معرفی کردید در مقاله اگه هدف اصلی پروژه به‌دست آوردن اطلاعات دقیق ژئوتکنیکی برای طراحی پی تو خاک‌های لایه‌بندی‌شده و سست باشه کدام روش حفاری مناسب‌تر هستش و چه عواملی این انتخاب رو تعیین می‌کنه؟
به طور کلی حفاری دستی و حفاری مشینی به روش مغزه گیری ممتد مناسب ترین روش ها برای آزمایش خاک در کرج می باشد. در کرج حفاری دستی در عمده موارد با هزینه نسبتاً کم توسط آزمایشگاه خاک کرج انجام می گردد. در خصوص حفاری ماشینی، در خاک های درشت دانه که نمونه گیری از خاک در طول مغزه گیری ممتد مشکل می باشد و یا در زمانی که بودجه مطالعات ژئوتکنیک کم است، روش های دیگر حفاری ماشینی مورد استفاده قرار می گیرد.
هدف اصلی انجام این کار می‌تونه ویژگی خاک.ونقاط ضعف خاک در لایه های مختلف زمین را شناسایی کند و از پیش بینی بروز مشکلاتی در آینده جلوگیری کند مزایا این کار:ارزیابی پایداری خاک رادرطولانی مدت خاطرنشان می‌کند که باعث ایمنی و پایداری سازه و مقاومت و شناخت تحمل بار خاک را تضمین خواهد کرد گمانه زنی های ک انجام میپذیرد بستگی ب عمق .وزن سازه.ارتفاع سازه و میزان تنشی ک از ساختمان بوجود خواهد آمد و ارتفاع گمانه زنی ۱/۵برابر ارتفاع سازه ست
بطور مثال.اگرسازه ای ۲۰متر ارتفاع داشته باشد باید ۳۰خاک را مورد آزمایش قرار دهند
آیا میتوان ملاک را خاک همسایه تعیین کرد؟؟ وازانجام آزمایش نسبت ب خاک پروژه جدید صرف نظر کرد؟؟
خیر. در صورتی که سازه دچار مشکلات ژئوتکنیک شود، قطعاً مطالعات ژئوتکنیک ملک مجاور پاسخگوی محاکم حقوقی نخواهد بود.
آیا میتوان ملاک را خاک همسایه تعیین کرد؟؟ وازانجام آزمایش نسبت ب خاک پروژه جدید صرف نظر کرد؟؟
خیر. در صورتی که سازه دچار مشکلات ژئوتکنیک شود، قطعاً مطالعات ژئوتکنیک ملک مجاور پاسخگوی محاکم حقوقی نخواهد بود.
سوال اینکه باتوجه ب اینکه آزمایشگاه خاک یک منطقه رو مورد محاسبه قرار میده
نقطه ای برای انجام آزمایش حفاری میشود انتخاب برای انجام آزمایش سوال این جاست آیا امکانش هست که خاک همون پروژه در قسمت های مختلف وبافواص ۲متری یابیشتر باهم تفاوت داشته باشند
امکانش هست خاک یک پروژه در دو قسمت مختلف باهم متفاوت باشند و پروژه از لحاظ ساختاری مورد ضعف باشد
خاک سرشار از احتمالات و عدم قطعیت ها می باشد و از همین بابت است که ضرایب اطمینان (که برای لحاظ کردن عدم شناخت دقیق مصالح می باشد) در خاک بالاست. آزمایشگاه خاک در کرج بر اساس شناخت های موضعی از خاک و با اعمال ضرایب اطمینان آیین نامه ای، از رخداد آسیب به سازه تا حد امکان پیش گیری می نماید.
سلام آیا راه های دیگری برای انجام آزمایش بدون نمونه برداری وجود دارد که به ما نتیجه درستی بدهد ؟
با سلام. در حال حاضر دقیق ترین راه و مورد استناد ترین راه، نمونه گیری و انجام آزمایش می باشد.
سلام
برای نمونه برداری از یک سطح استاندارد آرین حالت در چه آب و هوا و چه حالتی است ؟
چگونه میتوان نتایج حاصل از حفاری و نمونه‌برداری را تفسیر کرد تا به یک تحلیل جامع درباره ویژگی‌های خاک دست یابیم؟ چه پارامترهایی (مانند لایه‌های مختلف خاک، رطوبت، و فشار) باید در این تفسیر مدنظر قرار گیرند؟
مطالعات ژئوتکنیک تحلیل مجموعه ای از داده ها می باشد و اثر تمامی داده های استحصال شده در طول مطالعات و مشاهدات بایستی در نظر گرفته شود.
چه اقداماتی برای تضمین ایمنی کارگران و تجهیزات در حین عملیات حفاری باید اتخاذ شود؟ چگونه میتوان ریسک‌های مرتبط با حفاری را شناسایی و مدیریت کرد؟
ضوابط ایمنی در مبحث 12 مقررات ملی ساختمان توضیح داده شده است. در طول حفاری دستی، وجود خاک دستی (نخاله و …) و رطوبت به عنوان عوامل اصلی ریزش شناسایی می شوند و نیروهای آزمایشگاه خاک و بتن کرج در این موارد از ادامه حفاری به روش دستی صرف نظر می نمایند.
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 تأثیر نوع و روش حفاری بر روی ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی نمونه‌های خاک چگونه است و چه آزمایش‌هایی برای ارزیابی این تأثیرات ضروری است؟
پیشنهاد می‌کنم در مقاله تفاوت کیفیت نمونه‌های اخذ شده به روش مغزه‌گیری ممتد و واش بورینگ، به‌صورت عددی یا با ذکر درصد دستخوردگی بیان بشه. همچنین اگر جدول مقایسه‌ای از روشهای حفاری در شرایط مختلف (مثلاً خاک سست یا متراکم) اضافه بشه، می‌تونه به انتخاب بهتر روش کمک کنه
این مقاله به‌خوبی به شرح فرآیندهای حفاری و نمونه‌برداری از خاک و بتن پرداخته است، اما به نظر می‌رسد که میتوان در بخش توضیحات درباره روشهای مختلف حفاری، به ارزیابی دقیق‌تری از مزایا و معایب هر روش پرداخت. همچنین، میتوان به اثرات اقتصادی و زمانی هر روش بر روی پروژه‌های عمرانی اشاره کرد. این ابعاد می‌تواند به خواننده کمک کند تا تصمیمات بهتری در انتخاب روش مناسب حفاری بگیرد.
به‌علاوه، توصیه می‌کنم که در بخش‌های آینده، به تجربیات عملی و نتایج حاصل از هر روش حفاری در پروژه‌های واقعی بیشتر پرداخته شود تا خوانندگان به نتایج و تحلیل‌های کاربردی‌تری دست یابند.
برای حفاری تونل ها در صنعت جاده سازی در مناطق کوهستانی از کدام روش حفاری استفاده میشود؟
حفاری به روش مغزه گیری ممتد یا واش بورینگ و آیا روش دیگری هم وجود دارد؟