استكشاف التربة - الغرض والتخطيط والتحقيق والاختبارات

على الرغم من أن المعلومات على التربة المعرضة على سطح الأرض ذات قيمة كبيرة ، يحتاج المهندسون الجيوتقنيون أيضًا إلى تقييم ظروف السطح من خلال أخذ عينات مملة أو عن طريق حفر الحفر الاستكشافية. تسمى هذه الأنشطة الاستكشاف تحت سطح الأرض.

يعتمد مدى الاستكشاف على أهمية البنية ، وتعقيد ظروف التربة والميزانية المتاحة للاستكشاف. يتضمن برنامج التنقيب عن التربة التفصيلي العميق ، الاختبارات الميدانية والاختبارات المعملية لتحديد الخصائص المختلفة للتربة المطلوبة لتصميم أي هيكل.

الغرض والنطاق

الغرض من استكشاف التربة هو:

(ط) لتحديد الخصائص الأساسية للتربة التي تؤثر على تصميم وسلامة الهيكل أي الانضغاطية والقوة والظروف الهيدرولوجية.

(2) لتحديد مدى وخصائص المواد التي ستستخدم في البناء.

(3) لتحديد حالة المياه الجوفية.

(4) تحليل أسباب فشل الأعمال الموجودة.

طبيعة ومدى استكشاف التربة يعتمد على الاستخدام النهائي الذي سيتم تطبيق نتائج التحقيق. على سبيل المثال ، بالنسبة للمنشآت التي تنقل الحمولات الثقيلة على التربة ، فإن الهدف من استكشاف التربة هو توفير البيانات التي ستساعد في اختيار الأنواع المناسبة من الأساس ومكانها وتصميم الأسس.

تخطيط التحقيق تحت السطحي:

للحصول على المعلومات الأكثر فائدة بأقل تكلفة وجهد ، من الضروري التخطيط السليم لبرنامج التحقيق تحت السطحي.

للتخطيط للبرنامج ، يجب على مهندس التربة المسؤول عن البرنامج أن يتضمن الخطوات التالية:

(ط) على دراية كاملة بنوع المعلومات المطلوبة من التحقيق.

(2) معرفة نوع وحجم وأهمية المشروع.

(3) إعداد خطة تخطيط للمشروع ،

(4) إعداد خطة تخطيط حفرة الآبار التي تشمل عدد وتباعد الآبار ، وعمق وتواتر أخذ العينات.

(5) اختيار معدات الحفر وأخذ العينات المناسبة.

(6) اختيار الموظفين للإشراف على التحقيق الميداني.

(السابع) وضع علامات على خطة تخطيط أي أنواع إضافية من التحقيق التربة.

(8) إعداد مبادئ توجيهية للاختبارات المعملية للعينات التي تم جمعها.

مرحلة التحقيق في باطن الأرض:

تم ذكر المراحل المختلفة للتحقيقات في التربة الفرعية لمشروع هندسي مدني رئيسي:

(1) دراسة الاستطلاع

(أ) البيانات الجيولوجية

(ب) الصور المسلسلة

(ج) البيانات Pedological

(2) التحقيق المفصل:

(أ) ممل

(ب) أخذ العينات

(ج) الاختبار

(1) اختبار معملي

(2) الاختبار الميداني

(د) الصور الجوية

(هـ) الطرق الجيوفيزيائية

(3) دراسة الأداء

(أ) إجراء مزيد من الاختبارات

(ب) الأجهزة

(ج) تقييم الأداء

دراسة الاستطلاع:

وهي تتضمن دراسة الجدوى الأولية التي يتم إجراؤها قبل إجراء أي تخطيط تفصيلي. الهدف الرئيسي من هذه المرحلة من الاستكشاف هو الحصول على فكرة تقريبية عن نوع التربة في المنطقة. تهدف هذه الدراسة إلى الحصول على صورة تربة تقريبية وعينات تمثيلية لطبقة التربة الرئيسية وحالة المياه الجوفية والتي ستكون مفيدة في تحديد البرنامج المستقبلي للاستكشافات. يجب إجراء هذه الدراسة بأقل تكلفة ولا يتم إجراء أي أعمال استكشافية على نطاق واسع في هذه المرحلة.

دراسة مفصلة عن التربة:

في التحقيق التفصيلي في التربة ، يتم القيام مملة ، وأخذ العينات والاختبار للحصول على الخصائص الهندسية للتربة.

حفر المحاكمة:

يمكن استخدام حفر التجربة لجميع أنواع التربة. إنها أرخص طريقة لاستكشاف الموقع ولا تتطلب أي معدات متخصصة. في هذه الطريقة يتم حفر الحفرة يدويًا ويتم فحص التربة في الحالة الطبيعية. يمكن أخذ كل من العينة المضطربة وغير المضطربة بشكل ملائم. تعتبر حفر التجربة مناسبة لاستكشاف العمق الضحل فقط.

طريقة مملة:

طرق مملة هي من الأنواع التالية:

(ط) اوجر ممل

(ثانيا) تغسل مملة

(3) مملة دوارة

(4) قرع مملة

(ط) اوجر مملة:

التربة اوجير هو الجهاز الذي يساعد في دفع الثقب في الأرض. وتستخدم هذه هي متماسكة والتربة لينة أخرى فوق الجدول المائي. يتم استخدام المثاقب التي يتم تشغيلها يدويًا حتى عمق أقصى يبلغ 10 أمتار ويتم استخدام المثاقب المدفوعة بالطاقة لأعماق أكبر.

يتم القيام بالملل عن طريق الضغط على البريمة في الأرض وتدويرها بالمقبض في الأعلى. حالما يتم ملء البريمة بالتربة ، يتم إخراجها وإزالة التربة من الشفرات. العينات التي تم الحصول عليها هي عينات مضطربة.

(ثانيا) تغسل مملة:

يوضح الشكل 10.2 الترتيب لغسل التجويف. إنها طريقة سريعة وبسيطة لتقدم الثقوب في التربة. في الغسل ، يتم حفر الثقب إلى عمق قصير بواسطة المثقب ومن ثم يتم دفع أنبوب التغليف في الأرض لمنع جوانب حفرة التجويف من الرصف. ويستمر الحفر باستخدام بت تقطيع البت عند نهاية الحفر المجوف. قضيب. يتم الضغط على الماء تحت الضغط من خلال قضيب الحفر الذي يتم رفعه وإسقاطه بشكل بديل ، وكذلك تدويره.

بسبب عملية النفث والتقطيع يتم فك التربة. يتم إجبار التربة المترسبة على سطح الأرض في شكل ملاط ​​من التربة الرطبة عبر الفراغ الحلقي بين قضيب الحفر والغطاء. تستقر التربة في الحوض في الحوض وتتدفق المياه في الحوض الذي يعاد استخدامه للتداول. يمكن تخمين تغيير طبقات التربة من معدل التقدم ولون ماء الغسيل.

(3) الروتاري الممل:

يتم استخدام الحفر الدوراني في أعمال استكشاف التربة فقط عندما تكون الثقوب العميقة مطلوبة في التكوينات الصعبة مع الصخور والصخور المتكسرة أو الرمل الذي تم تسجيله. في هذه الطريقة يتم تدوير بت القاطع أو برميل الأساسية مع بت الحفر على الجزء السفلي من قضبان الحفر بواسطة جهاز كهربائي. القطع قليلا ، ورقائق وطحن المواد إلى قطع صغيرة. ثم يتم إخراج المواد عن طريق ضخ المياه أو طين الحفر من خلال قضيب الحفر المجوف. إذا تم استخدام طين الحفر فإنه لا يتطلب أي غلاف للفتحة. يوضح الشكل 10.3 إعداد الدوران الممل.

(4) قرع مملة:

في هذه الطريقة ، يتم تقليل التربة عن طريق الضربات المتكررة لقمة الحفر الثقيلة. ويطلق على بت بت "بت". يتم إرفاق الجزء في نهاية قضيب الحفر ويتم رفعه وإسقاطه بالتناوب في ثقب التجويف. يضاف الماء لتسهيل كسر التربة. تتم إزالة الملاط المتشكل في قاع الحفرة عن طريق الخزانات أو مضخات الرمل. هذه الطريقة مناسبة لملء الصخور والتربة الصلبة.

إن العينات التي يمكن استخلاصها من حفر التجارب أو الآبار هي بشكل أساسي نوعين:

(ط) عينة مقلقة:

العينة المضطربة هي عينة يتم فيها إزعاج بنية التربة بشكل كبير أو كلي ، وقد يختلف محتوى الرطوبة أيضًا عن القيمة في الموقع. يتم الحفاظ على توزيع حجم الجسيمات للتربة في الموقع. هذه العينات مطلوبة لتحديد واختبار التصنيف.

(2) عينة دون عائق:

العينة غير المضطربة عبارة عن عينة تحتفظ بشكل وثيق قدر الإمكان ، وهي البنية الحقيقية في الموقع ومحتوى الرطوبة في التربة. هذه العينات مطلوبة لقوة القص والنفاذية واختبارات الدمج.

أخذ العينات من التجارب الابتدائية:

يتم الحصول على عينات البلوك من حفر التجربة. عينات الكتلة هي عينات قطع اليد ويتم الحصول عليها من التربة الطينية. يتم قطع عينة الكتلة بعناية ويتم الاحتفاظ بصندوق خشبي حول العينة البارزة. ثم يتم قطع العينة في القاع مع سكين ومقلوب رأسا على عقب مع صندوق خشبي. ثم يتم تغطية العينة مع غطاء ومختومة بالشمع أو الشحم.

أخذ العينات في الآبار :

يتم الحصول على عينات دون عائق من ثقوب تتحمل باستخدام عينات جدار رقيق.

نوعان من عينات أخذ العينات رقيقة الجدران قيد الاستخدام هي:

(أ) أجهزة أخذ العينات المفتوحة للقيادة

(ب) عينات المكبس

(أ) أداة فتح محرك الأقراص:

ﻳﺘﺄﻟﻒ ﺟﻬﺎز أﺧﺬ اﻟﻌﻴﻨﺎت ﻣﻦ ﻣﺤﺮك اﻟﻘﺮص اﻟﻤﻔﺘﻮح ﻣﻦ أﻧﺒﻮب رﻓﻴﻊ اﻟﺠﺪار ﻣﻊ ﺣﺎﻓﺔ ﻗﻄﻊ ﺻﻠﺒﺔ وﻣﺘﺼﻠﺔ ﺑﺮأس اﻟﻌﻴﻨﺎت. يتكون رأس العينات من صمام الكرة والمنافذ التي تسمح بالهروب السهل من الماء أو الهواء من أنبوب العينة. يتم دفع هذه العينات أو دفعها إلى التربة حتى عمق المطلوب ثم يتم تقطيعها عن طريق إلتواء قضيب الحفر. تتم إزالة العينات مع العينة الداخلية من الفتحة ويتم إخراج الأنبوب من رأس العينات. ثم يتم غلق طرفا الأنبوب بالشمع أو الشمع المنصهر.

(ب) عينات المكبس:

يتم استخدام عينات من المكبس للحصول على عينات ذات جودة عالية دون أي عوائق من الطين الطري والصلص والرمال الطينية مع بعض التماسك. وهو يتألف من أنبوب رفيع الجدران مزود بمكبس يغلق نهاية أنبوب أخذ العينات حتى يتم خفض الجهاز إلى قاع حفرة البئر. يمنع المكبس التربة الناعمة من الضغط بسرعة في الأنبوب وبالتالي القضاء على تشويه العينة.

أثناء خفض العينات في الحفرة ، يتم الحفاظ على المكبس أقرب إلى الطرف السفلي من العينات. بعد الوصول إلى العمق المطلوب ، يتم تثبيت قضيب المكبس وتطور أنبوب العينات إلى التربة. ثم يتم سحب العينات من الحفرة ، مع قضيب المكبس في موقف فرضت. أثناء الانسحاب! من بين العينات ، يمنع المكبس ضغط الماء من التصرف في أعلى العينة وبالتالي زيادة فرص الشفاء.

(أ) داخل التخليص

C _i = D _s -D _e / D _e

= 1-3 ٪

يجب أن يظل القطر الداخلي لحذاء القطع أصغر بقليل من أنبوب الأنبوب. هذا يساعد على التمدد المرنة للتربة حيث يدخل أنبوب أخذ العينات ويقلل من السحب الاحتكاكي على العينة من جدار الأنبوب.

(ب) التخليص الخارجي ،

C ₀ = D _W -D _t / D _t = 2-3٪

يجب أن يكون القطر الخارجي لحذاء القطع أكبر بقليل من القطر الخارجي لأنبوب أخذ العينات. يتم توفير هذا التخليص للحد من القوة الدافعة. هذا يسهل أيضا سحب العينات من الأرض

(ج) نسبة المساحة

Ar = D ² _w - D ² _e / D ² _e 100٪

وهذا يمثل كمية التربة التي يتم تهجيرها عندما يضطر أخذ العينات إلى الأرض. يجب أن تبقى نسبة المنطقة منخفضة قدر الإمكان.

لتشكيل صلب ، _r > 20٪

للتربة الناعمة ، _ص ، = 10 ٪ أو أقل

أين

D _s = القطر الداخلي لأنبوب المعاينة

D _t = القطر الخارجي لأنبوب المعاينة

D _e = القطر الداخلي لحذاء القطع

D _w = القطر الخارجي لأحذية القطع

نسبة استرداد العينة:

وهي نسبة طول العينة المحتفظ بها في العينات إلى عمق اختراق العينات. وهو مقياس مهم للاضطراب في التربة أثناء أخذ العينات.

نسبة الاسترداد = طول العينة المحتفظ بها في العينة / عمق الاختراق

للحصول على عينة مثالية دون عائق ، يجب أن تكون نسبة الاسترداد مساوية أو أقل قليلاً من 1.0.

الحفاظ على عينات:

عند سحب العينات من الآبار ، تتم إزالة أنابيب أخذ العينات ويتم غلقها على كلا طرفي شمع البارافين أو الفازلين. لا ينبغي أن يكون سمك الفقمة أقل من 25 مم تقريبًا.

ثم يتم تصنيف أنابيب أخذ العينات مع المعلومات التالية:

(1) اسم المشروع

(ثانيا) عدد مملة

(3) عمق أخذ العينات

(4) تاريخ أخذ العينات

بينما يتم حماية أنابيب أخذ العينات في الموقع من أشعة الشمس المباشرة والصدمات إلخ. يتم أخذ أنابيب أخذ العينات إلى المختبر في أقرب وقت ممكن ويتم الاحتفاظ بها في غرفة رطبة للحفاظ على المحتوى المائي الطبيعي للعينات.

تأثير حالة التربة على البرنامج الاستكشافي:

إن معرفة الحالة تحت السطحية لموقع المشروع لمهندس جيوتكنيكي مسؤول هو أمر ضروري للغاية لأن لها تأثير كبير على تخطيط البرنامج الاستكشافي.

(1) إذا كانت ظروف التربة معروفة ، فيمكن تخفيض تكلفة وعمل البرنامج الاستكشافي.

(2) إذا كانت طبقات التربة الفرعية متجانسة ، يمكن تقليل عدد وعمق الممل مما يقلل من التكلفة النسبية لتحقيقات الموقع.

(3) اعتمادًا على نوع التربة ، يتم تحديد طريقة استكشاف التربة.

فمثلا:

في التربة الطينية ، تكون حفر الاختبار المفتوحة مناسبة للاستكشاف الضحل والمملة ومناسبة للتنقيب العميق. في التربة الصخرية ، يتم اعتماد طريقة مملة الدوارة أو مملة قرع.

(4) إذا كانت منسوب المياه الجوفية مرتفعة ، فإن حفر التجربة يخلق صعوبات في أخذ عينات للتربة الرملية كما يجب تخفيض منسوب المياه لأخذ العينات. تم اعتماد طريقة مملة لأخذ العينات تحت الجدول المائي في حالة التربة الرملية.

(5) إذا لم تكن التربة حول حفرة البئر ذاتية الدعم ، فسيتم استخدام أنبوب التغليف لتوفير الدعم للتربة.

إمكانية سوء تقدير حالة باطن الأرض:

دائمًا ما يكون التحقيق تحت السطحي مهمة صعبة. نستكشف الظروف تحت السطحية باستخدام الموانع وغيرها من الطرق واستعادة العينات للاختبار والتقييم ، ولكن حتى أكثر الأبحاث تفصيلاً تغطي جزءًا صغيرًا من التربة والصخور تحت الموقع.

ليست لدينا فكرة عن حالة التربة بين الآبار ويجب أن نعتمد على الاستيفاء مع المعرفة بعمليات ترسب التربة. وحتى بعد إجراء تحقيقات في التربة ، فإننا غير متأكدين أبداً من العينات التي تم جمعها وتمثيلها بالفعل أو لا ، ولذلك هناك كل احتمال سوء تقدير لحالة التربة الفرعية.

يبطئ الشكل 10.6 طبقتين من التربة. الطبقة العليا هي الطين الصلب والطبقة السفلية عبارة عن طين ناعم. يتم إجراء اختبار الحمل بالقرب من سطح الأرض فقط يقيس خصائص الصلابة الصلبة لكنه لا يشير إلى طبيعة الطين الطري.

إن تأثير الحمل الفعلي على بناء التربة يمتد إلى التربة الرخوة التي يمكن ضغطها إلى حد كبير وسيكون هناك فشل.

في بعض الأحيان في التحقيق التربة ، هو أخطأ في الحكم على جرأة كبيرة من صخرة صخر وتصميم هيكل هو أن تكون مدعومة على الصخور. هذا قد يؤدي إلى كارثة. يتم تحديد سماكة التحقيق تحت التربة لطبقة الطين التي تغطي الطبقات الرملية ويتم تصميم الأساس وفقا لذلك. لا يتم أخذ أي اعتبار للمياه المفصولة تحت طبقة الطين.

قد يؤدي سوء التقدير هذا إلى فشل الأساس بسبب تطور ضغط الماء الزائد عند تحميل التربة. إذا فشل مهندس الجيوتقنية في الكشف عن الصخور الكلسية التي تقوم عليها التربة المتماسكة ، يتم البناء عليها. مع البناء وتدفق المياه الجوفية ، يتم تشكيل التجويف في الصخور الكلسية. يستمر هذا التجويف في الزيادة وأخيراً يؤدي إلى فشل الهيكل (الشكل 10.7).

تأثير حجم المشروع ونوع الهيكل على برنامج الاستكشاف:

حجم المشروع ونوع الهيكل له تأثير كبير على البرنامج الاستكشافي. في حالة الهياكل الصغيرة ، لا يكفي سوى الاستكشاف العام أو الاستكشاف الأولي. الهدف الرئيسي للاستكشاف الأولي هو الحصول على فكرة تقريبية للتربة الفرعية بتكلفة منخفضة ، ويتم إجراء عدد قليل من ثقوب التجويف وحفر الاختبار واختبارات الاختراق للاستكشاف العام. يتم اختبار عينات مُعزلة في المختبر لتحديد الخواص الفيزيائية للتربة.

إذا كان حجم المشروع كبيرًا وكان الهيكل ثقيلًا ، يتم إجراء الاستكشاف التفصيلي. التكلفة التي ينطوي عليها الاستكشاف التفصيلي هي أكثر بكثير من الاستكشاف العام. في أرقام استكشاف مفصلة من ثقوب التجويف يتم اختبارها. عمق الممل ما لا يقل عن 1.5 إلى 2B ، حيث B هو عرض الأساس ، يتم اختبار العينات غير المختبرة في المختبر لتحديد الخصائص الهندسية مثل قوة القص ، النفاذية ، الانضغاطية الخ. عدد الاختبارات الميدانية مثل اختبارات حمل الألواح ، المعيار اختبار الاختراق ، واختبارات القص ريشة تجري الخ.

الجدول 10-2: المبادئ التوجيهية الأولية لعمق الحفر في المباني في الأساس الضحل (Sowers، 1979)

(1) للمباني:

في الترب الموحد ، يجب عمل ثلاثة أقواس على الأقل ، لا في خط واحد ، للمباني الصغيرة وخمس قنابل على الأقل في كل زاوية والأخرى في الوسط يجب أن تكون للمباني الكبيرة كما هو موضح في الشكل 10.8. بقدر الإمكان ، يجب حفر الآبار المغطاة مغلقة للأسس المقترحة ولكن خارج حدودها.

(2) للطرق:

يجب أن يكون الممل عادة موجودًا على طول الخط المركزي المقترح للطريق كما هو موضح في الشكل 10.9.

(3) للمطارات:

يجب أن تقع حفر الآبار على طول خط الوسط المقترح وعلى كل حافة من كل مدرج.

(4) للسدود:

يجب أن يكون موقع المملة على طول وجه المنبع عبر واحدة أو كلا الدعامات.

عمق:

ينبغي أن يمتد الاستكشاف إلى أقل من جميع الطبقات التي من شأنها أن تسهم في التسوية الكبيرة أو التي قد يكون لديها قوة قص غير كافية لدعم الأساس.

تباعد:

يعتمد تباعد الاستكشاف على طبيعة وحالة التربة وطبيعة وحجم المشروع. في التربة المنتظمة ، قد يكون المباعدة بين التنقيب (مملة) من 30 م إلى 100 م عن بعضها البعض أو أكثر ، وفي ظروف التربة الشاذة للغاية ، قد تكون هناك حاجة إلى مسافة 10 م أو أقل.

يقدم الجدول 10.2: فكرة تقريبية عن المباعدة بين الحفر المطلوبة لنوع مختلف من المشاريع:

المبادئ التوجيهية لعمق مملة :

(ط) ينبغي أن تمتد آبار واحدة على الأقل إلى عمق يتراوح بين 1.5 و 2 ضعف أكبر حجم متوقع للمؤسسة كما هو مبين في الشكل 10-10.

(2) ينبغي حفر الآبار الدنيا إلى عمق لا تزيد بعده الزيادة في الضغط الناتج عن تحميل الأساس.

(3) حيثما أمكن ، يجب سحب حفرة بئر واحدة على الأقل إلى مستوى الصخر الصلب.

(4) عندما يؤخذ الأساس إلى صخور صلبة ، يجب حفر حفرة واحدة على الأقل في الصخر لتأكيد أنها صخرة وليست صخرة كبيرة.

'5' يتراوح عمق الاستكشاف من 4 إلى 5 أمتار لبناء الطرق في المطارات والطرق السريعة.

اختبار الاختراق القياسي (SPT):

يعتبر اختبار الاختراق القياسي (SPT) هو الاختبار الأكثر استخدامًا في الموقع من أجل الفحص تحت السطحي. في SPT يتم إجراء عينات سبون ملعقة للاختراق 15 سم من خلال ضربات خفيفة من مطرقة قطرة 65 كجم على الجزء العلوي من قضيب الحفر. يتم توصيل قضيب الحفر إلى الأعلى لأخذ العينات من الملعقة المقسمة.

بعد الاختراق الأولي لـ 15 سم من العينات ، يُسمح للمطرقة المسقطة بالهبوط من ارتفاع 75 سم ، كما يتم تسجيل عدد الضربات اللازمة لتوغل العينات من 30 سم. يسمى هذا العدد من الضربات N-value أو رقم الاختراق. في هذه الطريقة يتم توفير الطاقة الدافعة من خلال فشل انخفاض الوزن. ومن ثم فهي في الأساس طريقة السبر الديناميكي.

الإجراء التفصيلي للجنة الفرعية لمنع التعذيب هو كما يلي:

الجهاز المطلوب:

(1) عينات سبليت ملعقة:

يبلغ قطرها الخارجي 50 مم ، وقطرها الداخلي 35 مم ، وطول الفتح الأدنى (الفتحة إلى فتحة التهوية) 600 مم. يحتوي رأس الوصل على أربعة منافذ تهوية 10 مم (قطر بالحد الأدنى) أو قيمة فحص كروي.

(ثانيا) تجميع محرك:

تتكون من حامل ثلاثي القوائم كمعدات الرفع - يتم توفير أحد الساقين مع سلم وكتلة قيادة (مطرقة) من 65 كجم ودليل لضمان السقوط الحر لمسافة 75 سم من كتلة المحرك وسندان (مرفق بالدليل) لنقل ضربة لقضيب العينات.

في الممارسة العامة تستخدم أربع طرق لإطلاق المطرقة:

(أ) الرفع العادي والإفراج عن الحبل المار خلال بكرة.

(ب) مطرقة رحلة ، مثل مطارق بيلكون أو داندو

(ج) آلية تحريك ، مثل "Tombi" اليابانية.

(د) طريقة "انقسام الحبل" للتخبط السريع للحبل على cathead غمزة.

(3) قضبان التمديد:

وتستخدم هذه القضبان لنقل طاقة القيادة من السندان إلى العينات.

(4) معدات الحفر:

يجب أن تكون معدات الحفر لصنع ثقب واضح بشكل معقول من قطر 60-75 مم لضمان إجراء الاختبار في تربة غير مضطربة وليس في سقوط المواد. قد يكون من الضروري استخدام الغلاف أو الحفر بالطين حيث تقع الأضلاع المملّية.

بشكل عام ، يتم استخدام البريمة اليدوية التي يبلغ قطرها 75 مم لحفر الآبار.

إجراء:

(1) يتم حفر بئر إلى العمق المطلوب ويتم تنظيفه بدقة.

(2) يتم تخفيض العينات التي تعلق على قضبان التمديد إلى قاع الحفرة ويسمح للراحة تحت الوزن الذاتي.

(3) يتم بعد ذلك توصيل مجموعة محرك الأقراص بالقضيب ويتم تحريك العينات باستخدام ضربات ضوئية من كتلة المحرك إلى تغلغل 15 سم.

(4) ثم يتم أخذ العينات إلى اختراق إضافي من 30 سم من ضربات من 65 كجم كتلة محرك يسقط من ارتفاع 75 سم. يتم تسجيل عدد الكرات المطلوبة للتغلغل 30 سم كمقاومة اختراق قياسية ، N.

(5) ثم يتم رفع العينات من الفتحة وفتح. تتم إزالة العينة دون عائق من العينات وأغلقت من كلا الجانبين.

(6) يتم إجراء الاختبار في كل طبقة تربة يمكن تحديدها أو على مسافة 1.5 متر أيهما أصغر. وفقًا لـ IS: 2131 ، للحصول على أساس عرض B ، يجب إجراء اختبار الاختراق في فاصل زمني يبلغ 0.75 متر إلى عمق B من أسفل القاعدة وعند فاصل 1.5 متر لبقية العمق حتى عمق 1.5 إلى 2 B.

(7) قد تشير القيمة N المقاسة إلى أكثر من القيمة الفعلية في بعض الحالات ، ولذلك يجب تصحيحها.

وقد تم ربط مقاومة الاختراق المعيارية ، أي قيمة N- بخصائص مختلفة للتربة بواسطة محققين مختلفين.

يتم إعطاء بعض الارتباط في الجداول التالية:

للتربة متماسكة:

تصويبات لمقاومة الاختراق القياسية المقاسة (N)

وقد لوحظ من قبل محققين مختلفين (Tergaghi and peck، 1948؛ Gibbs and Holtz، 1957؛ AW Skempton، 1986) أن قيمة N تعتمد على عدة عوامل ، مثل الضغط الفعال فوق الأعباء ، الغمر ، أقطار البئر ، طول القضيب الخ لذلك يجب تصحيح قيمة N المرصودة.

تتم مناقشة تأثير كل منها وتصحيحها باختصار على النحو التالي:

تأثير العبء الزائد:

درس جيبس ​​وهولتز (1957) بشكل تجريبي تأثير الضغط المفرط على قيمة N.

يمكن تمثيل تعديلها للرمل المجفف بالهواء أو الرطب بالعلاقة التالية:

N _C = N 35 / σ +7

أين

N _c = تصحيح قيمة N للإثقال

N = قيمة SPT الملاحظة

σ = الضغط المفرط الفعال ، t / m ² (لا يتجاوز 28t / m ² )

تأثير الانغماس:

أوصى تيرزاجي وبيك (1948) أنه عندما تتكون التربة من رمل دقيق أو رمل جداً تحت سطح الماء ، يجب تصحيح قيمة N المقيسة ، إذا كانت أكبر من 15 ، لزيادة المقاومة بسبب زيادة ضغط المياه المسام أثناء القيادة وغير قادر على تبديد على الفور. القيمة الصحيحة لـ N، N _c تعطى بواسطة

N _c = 15 + I / 2 (N-15)

حيث ، كل من التصحيحات الغطائية والغطرسة ضرورية ، يتم تطبيق التصحيح المفرط أولاً.

تأثير طول قضيب:

تشير دراسات معادلة الموجة (Schmertman و Palacios، 1979) إلى أن النسبة القصوى النظرية تتناقص مع تناقص طول القضيب تحت طول قضيب يبلغ 10 أمتار. يبدو أن وزن أو تصلب جذع القضيب ، بطول معين ، له تأثير ضئيل (براون ، 1977 ؛ ماتسومو إلى ماتسوبارا ، 1982).

تأثير قطر حفرة البئر:

في شكلها الأصلي تم تنفيذ SPT من قاع غسل الأقطان بقطر 62.5 مم أو 100 مم (Skempton، 1986). لا تزال أفضل الممارسات الحديثة تتمسك بهذا البعد. في العديد من البلدان ، تكون بئر الاختبار 150 مم شائعة ، وحتى يسمح بوجود ثقوب بسمك 200 ملم (نيكسون ، 1982). قد يكون تأثير الاختبار من ثقوب كبيرة نسبيا في تربة متماسكة مهملة على الأرجح ، ولكن في الرمال هناك مؤشر على أن قيم N المنخفضة يمكن أن تسفر عن نتائج (بحيرة ، 1974 ؛ Sanglerat و sanglerat ، 1982). ويُقترح الحد الأدنى من عوامل التصحيح للسماح بتأثير الاختبار على الآبار الكبيرة (Skempton، 1986) على النحو الوارد في الجدول 10.7.

اختبار الاختراق المخروطي الثابت (CPT):

ويسمى اختبار الاختراق المخروطي الثابت عادة باسم اختبار اختراق المخروط (CPT). CPT هو اختبار السبر المباشر الذي يعطي سجل مستمر من الاختلاف في مقاومة الاختراق مع العمق. لا يتم الحصول على عينة من هذا الاختبار. يستخدم المخروط الذي له زاوية ذروة قدرها 60 درجة وقطر القاعدة الكلي 35.7 مم مما يعطي مساحة مستعرضة 10 سم ² .

وهي مصنوعة من الصلب وتصلب طرف. يعلق المخروط على الطرف السفلي لقضيب صوت فولاذي قطره 15 مم يمر من خلال أنبوب عباءة فولاذي موحد أو غير منتظم القطر. القطر الخارجي لأنبوب الوشاح يساوي قطر المخروط. يتم دفع المخروط إلى الأرض يدويًا أو باستخدام آلية قيادة تعمل هيدروليكيًا. للحصول على مقاومة المخروط q _c ، يتم دفع المخروط فقط عموديًا بمعدل 2 سم / ثانية من خلال عمق 4 سم في كل مرة.

يتم تسجيل الضغط المطلوب للدفع كـ q _c . ثم يتم دفع أنبوب الوشاح الخارجي لأسفل إلى مستوى المخروط. ثم تقاس المقاومة بسبب الاحتكاك على أنبوب الوشاح بشكل منفصل. ثم يتم رسم تباين مقاومة المخروط مع العمق لتحديد الطبقات المختلفة.

في السنة الأخيرة ، تم تعديل معدل اختراق مخروط ثابت لدمج مخروط بيزو. يعطي مقياس اختراق Piezoncone في وقت واحد قياس المقاومة المخروطية ، الاحتكاك الجانبي وضغط الماء المسامي مع تقدم المخروط في التربة. يوفر Penzocone infrometer (CPTU) تحديدًا أكثر موثوقية للطبقة التراصوية ونوع التربة من CPT القياسي.

لدى CPT ثلاثة تطبيقات رئيسية:

1. لتحديد الطبقات تحت السطحية وتحديد المواد الموجودة.

2. لتقدير المعلمات الجيوتقنية.

3. لتوفير نتائج للتصميم الجيوتقنية المباشرة.

بالنسبة للتربة الحبيبية الدقيقة مثل الطين ، يمكن تقدير قوة القص الأولية غير المدربة (C _u ) من:

Cu = q _c / N _k

أين

q _c = مقاومة المخروط المقاسة

ن _ك = 17 إلى 18 لطين موحد عادة ، أو ،

20 لأكثر من الطين موحد.

الجدول 10.8: الارتباط بين اختبار اختراق المخروط و SPT

اختبار الاختراق المخروطي الديناميكي (Dcpt):

يشبه DCPT SPT مثل الاستخدام ، إلا أنه لا يوجد ثقب البئر ل DCPT. يتم إجراء هذا الاختبار عن طريق دفع مخروط قياسي بزاوية 60 ° ملحقة بسلسلة من قضبان الحفر في التربة بواسطة ضربات من 65 كلغ مطرقة تسقط من ارتفاع 75 سم. يتم تسجيل عدد ضربات كل اختراق 30 سم من المخروط.

يشار إلى عدد الضربات المطلوبة ل 30 سم من اختراق المخروط كمقاومات مخروط ، N _ج

يتم إجراء DCPT بطريقتين:

(ط) استخدام مخروط 50 مم بدون ملاط ​​البنتونيت (IS-4968 ، الجزء الأول)

(2) استخدام مخروط 62.5 مم مع ملاط ​​البنتونيت (IS-4968 ، الجزء الثاني)

بالنسبة لمخروط قطره 50 مم بدون ملاط ​​البنتونيت ، يتم تركيب المخروط على قضيب القيادة (قضيب A). يتم ربط رأس المطرقة بالطرف الآخر من قضيب A مع اقتران قضيب A وقضيب توجيه بطول 150 سم متصل برأس المطرقة. يتم حفظ هذا التجميع عموديًا مع وضع المخروط رأسياً على الأرض عند النقطة التي سيتم اختبارها. ثم يتم دفع المخروط عن طريق قطرة المطرقة وتستمر القيادة حتى يصل المخروط إلى العمق المطلوب.

بالنسبة لملاط 62.5 مم مع ملاط ​​البنتونيت ، يجب أن يكون الإعداد بتركيبات لتعميم الطين بحيث يتم التخلص من الاحتكاك على قضيب القيادة.

يمكن مقارنة قيمة N _c لـ DCPT و N قيمة SPT ويمكن تأسيس علاقة تقريبية للموقع. بمساعدة هذه الارتباطات ، يمكن استنباط البيانات من DCPT في مواقع أخرى لمعرفة قيمة N. هذا النوع من العمل مناسب للهياكل الصغيرة ومفيد في الاستكشاف الأولي للمواقع واسعة النطاق.

قياس مستوى المياه الجوفية:

يؤثر وجود الماء في مسام التربة بشكل كبير على السلوك الهندسي للتربة ، لذا فإن تحديد مستوى المياه الجوفية وتقلبها جزء مهم من أي استكشاف للموقع. يعد قياس مستوى المياه الجوفية أكثر أهمية في المواقع التي يتم فيها تنفيذ عمليات الإعدام العميقة.

أهمية قياس مستوى المياه الجوفية:

(ط) يعتبر مستوى المياه الجوفية مؤشرا لنوع التربة ونفاذه.

(2) في المناطق المشبعة بالمياه ، يلزم نزع الماء من أجل استكشاف التربة. وبالتالي ، فإن قياس مستوى المياه الجوفية يتيح للمهندس الجيوتقني المسؤول عن اتخاذ القرار بشأن نوع وحدات فصل المياه المطلوبة للموقع.

(3) يؤثر مستوى المياه الجوفية على العديد من المراحل الهامة في تصميم وبناء الأساس. لذلك يجب أن تقاس بدقة في كل مشروع.

العوامل المؤثرة على مستوى المياه الجوفية:

العوامل التي تؤثر على مستوى المياه الجوفية هي كما يلي:

(ط) نوع التربة

(2) الأحوال الجوية

(3) ظروف الصرف في المناطق المجاورة

(رابعا) الفصول

طرق قياس مستوى المياه الجوفية :

تعتمد طريقة قياس مستوى المياه الجوفية في حفرة البئر على نفاذية التربة.

بالنسبة للتربة السابقة (الرمال والحصى وغيرها):

كما نفاذية التربة السابقة مثل الرمل والحصى وغيرها ، هي أكثر ؛ يرتفع الماء إلى مستواه النهائي في حفرة التجويف في وقت قصير. المستوى النهائي للمياه في حفرة البئر هو مؤشر على الجدول المائي في المنطقة.

يتم قياس مستوى المياه في حفرة البئر في هذه التربة بعد دقائق قليلة من الحفر عن طريق خفض شريط فولاذي مطلي بالطباشير. في الرمال والحصى 30 إلى 45 دقيقة كافية لاستقرار مستوى المياه.

للتربة منيع (الطمي ، الطمي إلخ):

ونظراً لأن نفاذية التربة غير المنفلتة أقل ، فإن المياه الجوفية تستغرق أكثر من ساعتين ، أو عدة أيام لتصل إلى مستواها النهائي في ثقب البئر. عندما يتعين قياس مستوى المياه الجوفية على مدى فترة طويلة من الزمن ، فإن طريقة دقيقة لتحديد هي تركيب سلسلة من أنابيب الحامل أو مقاييس الضغط في الآبار.

يتكون أنبوب الحامل البسيط من أنبوب PVC مع ثقوب في الطرف السفلي ومعبأ بفلتر حبيبي على طول الجزء المثقب كما هو موضح في الشكل 10.12. ثقب الحفرة هو ردم بالرمل أو الحصى الذي يتم توفيره على ختم الطين. في حالة عدم انتظام المياه الجوفية ، يتم تركيب مقياس الضغط الهيدروليكي لقياس مستوى المياه الجوفية.

تقرير فحص التربة:

تقرير التحقيق في التربة هو الوثيقة النهائية للتحقيقات تحت التربة التي تحتوي على معلومات مهمة للمصمم. يجب إعداد التقرير بطريقة تمكن القارئ من الحصول على صورة كاملة لحالة الموقع تحت سطح الأرض.

يجب أن يتضمن تقرير التربة الجيد ما يلي:

1 المقدمة

2. سجل حفرة البئر

3. طريقة التحقيق

4. نتائج الاختبارات المعملية

5. تحليل النتائج

6. التوصيات.

المعلومات التي سيتم تضمينها في جزء المقدمة من تقرير التربة هي:

(ط) طبيعة ونطاق التحقيق الفرعي في التربة

(2) خطة تخطيط للموقع تبين مواقع الآبار ، موقع الاختبارات الميدانية الأخرى ، إلخ.

(3) اختبار مختلف في الميدان والمختبر.

يجب أن يتضمن سجل البئر المعلومات التالية:

(ط) عدد ممل ونوع مملة

(2) تواريخ البدء والانتهاء من مملة

(3) قطر مملة

يتم تقديم البيانات الأخرى لسجلات التجويف في شكل جدول يوضح:

(ط) صورة التربة التي تبين سمك الطبقات المختلفة

(2) وصف طبقات التربة المختلفة

(3) مستوى المياه الجوفية

(4) العمق وسمك العينات

يظهر في الشكل 10.13 سجل نموذجي من الممل (حسب IS: 1892). في طريقة التحقيق ، يجب ذكر سبب اختيار طريقة معينة للاختبار الميداني. يتم عرض تفاصيل نتائج الاختبار الميداني في هذا القسم من تقرير التربة.

يتم عرض نتائج الاختبارات المعملية في شكل جداول ورسوم بيانية. يتم تضمين تفاصيل مهمة من إجراءات الاختبار المعملية. يتم شرح أي إجراءات خاصة متبعة لهذا التحقيق بالتفصيل.

يتم تحليل البيانات التي تم الحصول عليها من الاختبارات الميدانية والاختبارات المعملية. يتم تأسيس الارتباطات بين بيانات الاختبار المختلفة. ينبغي تحديد مجموعة من معلمات التصميم وقيمها المتوسطة.

وأﺧﻴﺮا ﻓﺈن اﻟﺘﻮﺻﻴﺎت اﻟﻮاردة ﻓﻲ اﻟﺘﻘﺮﻳﺮ ﺗﺘﻌﻠﻖ ﻋﻤﻮﻣﺎ ﺑﺄﻧﻮاع اﻟﻤﺆﺳﺴﺎت وﺗﺼﻤﻴﻤﻬﺎ إذا آﺎن اﻟﻨﻄﺎق ﻳﺴﻤﺢ ﺑﺬﻟﻚ.