آزمایش نفوذ استاندارد (SPT) ║ بخش دوم

روابط نشست پی های سطحی با عدد نفوذ استاندارد :

میرهوف، در یک بررسی بعدی، بر اساس تحلیل داده های صحرایی به دست آمده توسط شولتز و شریف روابط تجربی زیر را برای نشست پی های سطحی ارائه داد:

روابط نشست پی های سطحی با عدد نفوذ استاندارد :

روابط ظرفیت باربری مجاز پی سطحی با عدد نفوذ استاندارد :

Sc = مقدار نشست بر حسب میلیمتر در پایان ساخت

N60= متوسط ضربات N60 در عمق تاثیر زیر پی

B= عرض پی (متر)

روابط ظرفیت باربری مجاز پی سطحی با عدد نفوذ استاندارد :

با فرض حداکثر نشت 25 میلیمتر و با در نظر گرفتن Sc معادل 16 میلیمتر داریم:

از منحنی های شکل قبل به ازای مقادیر مشخص عرض پی B و N60 ، مقدار Q به دست می آید که با استفاده از ان می توان ظرفیت باربری q را در دو حالت ماسه عادی تحکیم یافته و بیش تحکیم یافته از روابط فو ق محاسبه نمود.

منحنی مذکور برای پی های مربع شکل به عرض B می باشد. برای پی های مستطیلی با طول L>B ،مقدار Q طبق رابطه زیرکاهش می یابد :

برای محاسبه ظرفیت باربری مجاز پی های گسترده ، مقادیر Q حاصل از شکل قبل دو برابر در نظر گرفته شود.

محاسبه ظرفت باربری پی با استفاده از عرض پی و عدد Bowels 2002 ║ SPT

این شکل بر اساس N55 که خود آن نیز میانگین N60 حد فاصل 0.5B در یالای سطح پی تا 2B در پایین آن می باشد. در صورتی که مقادیر پایین N در زیر این فاصله مشاهده شد که ممکن است به دلیل افزایش نشست تاثیر گذار باشد، مقدار N با قضاوت مهندسی کاهش داده می شود؛ در شکل نشست به 25 میلیمتر محدود شده است.

رابطه بین نسبت تنش برشی لرزه ای و عدد نفوذ استاندارد

رابطه بین پتانسیل روانگرایی و عدد نفوذ استاندارد

کاربرد نتایج آزمایش:

تخمين ظرفيت باربري مجازپي هاي سطحي وعميق درماسه: بابدست آوردن مقدار ازطريقN ميتوان ظرفيت باربري مجازپي هاي سطحي رابدست آورد.

كنترل تراكم : از SPT براي ارزيابي تكنيكهاي تراكم وازجمله تراكم ارتعاشي وتراكم ديناميكي وغلطكهاي ارتعاشي بكار ميرود.

كاربرد SPT براي برآورد پتانسيل روانگرايي درزمان وقوع زلزله: از طريق SPT آزمايش روي ماسه ها زهكشي نشده مي توان تشخيص داد كه چه نقاطي داراي روانگرايي بالايي هستند.

کاربرد آزمایش SPT در خاکهای شنی:

آزمایش SPT در توصیف خاکهای دانه ای مفید نمی باشد، به علت اینکه قاشق نمونه برداری دارای قطر داخلی 35 میلیمترمی باشد در حالی که اندازه دانه ها از 35 میلیمتر بیشتر می باشد و این دانه ها وارد قاشق نمی شوند.

دانه های شن ممکن است تیز گوشه و به قاشق نمونه گیری گیر کنند و باعث افزایش تعداد ضربات N می شود.

اگر تعداد ضربات در 25 میلیمتر از 50 ضربه بیشتر باشد، باید از شمارش خودداری کرد چون گمراه کننده است. در این حالت استفاده از Large Penetration Test (LPT) مانند Becker Penetration Test (BPT) مناسب می باشد.

LPT شامل لوله کوبش بزرگتر می باشد به طوری که قاشق نمونه برداری استاندارد به وسیله چکش شمع کوبی به داخل زمین فرو می رود. برای همبسته کردن شمارش ضربات LPT با مقدار N ،SPT کالیبراسیون انرژی دقیقی لازم است.

مزایای آزمایش SPT

• نسبتاً سریع و ساده برای انجام
• مناسب برای بسیاری از خاکها
• انجام دادن آزمایش برای سنگهای ضعیف
• دسترسی آسان به آزمایش در همه جا
• به دست آوردن نمونه و عدد نفوذ استاندارد(تعداد ضربات) بطور همزمان
• قابل نفوذ در لایه های متراکم،شن و خاکریز
• فراهم آوردن شاخص مفید از مقاومت و تراکم پذیری نسبی از خاک

معایب آزمایش SPT

• دست خوردگی نمونه
• برای سیلتهای سست و رسهای نرم کاربرد ندارد.
• تغییر پذیری و خطای تخمینی بالا
• در خاکهای درشت دانه غیر قابل اطمینان می باشد.
• عدد به دست آمده عدد خامی برای آنالیز می باشد.

خطاهای آزمایش SPT

متداولترین این خطاها عبارتند از:

• اثر فشار سربار: خاکها با همان دانسیته تعداد ضربات کمتری را در نزدیکی سطح زمین می دهند. پارامتر به هنجار سازی فشار سربار برای اصلاح این عامل به کار می رود.
• تغییرات در ارتفاع سقوط آزاد وزنه: در سیتم های قدیمی و دستی ارتفاع سقوط معمولا به وسیله چشم سنجیده می شود اما در سیستم های اتوماتیک چکش به طور اتوماتیک از ارتفاع 30 اینچی رها می شود، ضریب تصحیح انرژی به خاطر این عامل است.
• تداخل سقوط آزاد وزنه با راهنما یا طناب جرثقیل در سیستم های طناب و کله گربه قدیمی موجود می باشد. در حالی که در سیستم های اتوماتیک این تداخل طناب برطرف شده است، ضریب تصحیح انرژی برای این خاطر نیز می باشد.
• استفاده از کفشک رانش که خسارت دیده یا پوسیده است باعث ضربات بیشتر می شود. (Nf> 100 blows/foot)
• نقص در نشیمنگاه درست نمونه بردار بر روی مصالح غیر مختل در کف گودال حفاری
• تمیزی ناکافی و شلی مصالح (لجن زار بودن) ته گودال حفاری.
• بی دقتی کارکنان و مسئولین بخش مته زنی
• نقص در نگهداری فشار ایستایی آب کافی در سوراخ (گودال) در طی حفاری در زیر سفره آب زیرزمینی: فشار ایستایی آب نامتعادل ما بین سوراخ مته آب و سفره آب زیر زمینی می تواند باعث بشود که مته سریعتر فرو رود، این می تواند اتفاق بیافتد موقعی که مته نمونه بردار اوگر استفاده می شود.
• در ماسه هاي سيمانته اين خطا زياد است زيرا بافت پيوسته آنها عدد نفوذ استاندارد را بالا می برد.
• پديده Boilingدر كف گمانه

عوامل تاثیر گذار بر مقدار N آزمایش SPT که در اینجا به بعضی ها اشاره شده است:

تمیز نبودن مناسب گمانه: SPT باید درخاکهای بکر اندازه کیری شود. لجن ممکن است وارد نمونه گیر شده و باعث افزایشN شود که می توان این را با استفاده از پوشش نمونه گیر اصلاح کرد.

قرار گرفتن قاشق نمونه گیری بر روی خاک دست خورده: مقدار N نادرست به دست می اید.

فروبردن نمونه گیر در خاک در بالای انتهای لوله جدار: این کار باعث افزایشN در ماسه ها و کاهش آن در رسها می شود.

نقص در نگهداری فشار هیدرواستاتیک کافی در داخل گمانه: ارتفاع سطح آب در گمانه باید حداقل برابر سطح پیزومتریک باشد، در غیر اینصورت ماسه کف گمانه بر اثر تراوش تراکم خود را از دست می دهد ومقدار N کم می شود.

روش کار اپراتورها: شمارش خاک برای یک نهشته با استفاده از یک روش کار می تواند فرق بکند،که این بستگی دارد به اینکه چه کسی عامل انجام کار باشد، شاید به وضعیت روحی اپراتور هم بستگی داشته باشد.

نمونه گیر overdrive :تعداد ضربات بالا معمولا در نتیجه نمونه گیر overdrive می باشد.

گرفته شدن دهانه نمونه گیر به وسیله شن :تعداد ضربات بیشتر در نتیجه گرفته شدن دهانه نمونه گیر به وسیله شن می باشد.

گرفته شدن دهانه لوله محافظ: مقدارN بالا ممکن است برای ماسه سست ثبت بشود موقعی نمونه گیر در پایین سفره آب زیر زمینی قرار دارد،فشار هیدرواستاتیک باعث می شود ماسه بالا بیاید و لوله محافظ به وسیله ماسه گرفته شود.

شسته شدن جلوی لوله محافظ در هنگام پیشروی: باعث می شود مقدار N پایین بیاید که بیشتر برای خاکهای ماسه ای اتفاق می افتد.

روش حفاری: تکنیکهای مختلف مته زنی ممکن است N های مختلفی را برای یک خاک مشخص بدهد.

بی دقتی در اندازه گیری ارتفاع سقوط چکش :انرژی چکش تغییر می کند وباعث می شود که N افزایش بیابد.

استفاده از پمپهای خیلی بزرگ: پمپهای با ظرفیت بالا، خاک را سست خواهد کرد و باعث کاهش تعداد ضربات خواهد شد.

جدول کلی ازعوامل تاثیر گذار بر مقدار N انداره گیری شده آزمایش SPT

فاکتور های اثر کننده در افزایش وکاهش مقدار N

اهمیت نسبی از عوامل گوناگون در مقادیر N اندازه گیری شده

---