آزمایش تحکیم (Consolidation Test)

در آزمایش تحکیم (Consolidation Test)، نمونه اشباع خاک را در داخل رینگی که از تغییر شکل جانبی نمونه جلوگیری می کند قرار داده و با اعمال بارگذاری و توقف بار به مدت 24 ساعت بر روی نمونه، مقدار نشست آن در زمان های مختلف ثبت می شود و به کمک آن، منحنی زمان نشست به دست می آید.

لازم به ذکر است که در طی زمان، آب تحت فشار در جهت قائم، به سمت بالا یا پایین حرکت نموده و از سنگ های متخلخل بالا و پایین خارج میشود.
پس از پایان 24 ساعت می توان یک نقطه از نمودار e-log s را مشخص نمود. سپس مقدار بار وارده را دو برابر نموده و مجددا قرائت های زمان-نشست را برای بار وارده در طی 24 ساعت انجام میدهیم. و در پایان این مرحله نیز نقطه ای دیگر از نمودار e-log s به دست می آید.

پس از 3 یا 4 مرحله افزایش بار (دو برابر نمودن بار اعمالی) که به مراحل بارگذاری مرسوم است یک مرحله باربرداری نیز انجام می گیرد. یعنی بار اعمالی را به اندازه بارگذاری در مرحله نخست کاهش می دهیم و میزان تغییر ضخامت ها را در طول زمان اندازه می گیریم. لازم به ذکر است که در این مرحله خاک متورم می شود و مقداری آب را از اطراف به داخل خود می مکد.

پس می توان نمودار تحکیم را (با مشخص نمودن نقاط e-log s پس از پایان 24 ساعت برای هر بارگذاری) رسم نمود. همچنین می توان با استفاده از مقادیر به دست آمده برای نشست در زمان های مشخص در طول یک مرحله از مراحل بارگذاری (یعنی یک بار مشخص) منحنی تغییر ضخامت-جذر زمان مربوط را رسم نمود و ضریب تحکیم یا CV را به روش جذر زمان یافت.

مراحل انجام آزمایش تحکیم (Consolidation Test):

1. ابتدا نمونه به صورت دست نخورده از محل برداشته می شود. البته می توان آن را در آزمایشگاه بازسازی کرد. ضخامت نمونه باید 2 سانتی متر و قطر آن 6 یا 7.5 سانتی متر باشد.
2. جاگذاری نمونه در دستگاه: ابتدا سنگ متخلخل زیرین را در بدنه دستگاه تحکیم قرار می دهیم. سپس رینگ نمونه را روی آن می گذاریم. در این حالت باید دقت شود که حد فاصل بین رینگ نمونه و بدنه دستگاه، واشر لاستیکی آب بندی وجود داشته باشد، در غیر اینصورت اشباع نگه داشتن نمونه حین آزمایش مقدور نخواهد بود. سنگ بالایی را درست روی نمونه قرار می دهیم، معمولا برای جلوگیری از مسدود شدن سوراخ های سنگ تخلخل در حین آزمایش در بالا و پایین نمونه از کاغذ صافی استفاده می شود. صفحه سربار را روی سنگ تخلخل بالایی قرار می دهیم و اطراف نمونه را پر از آب می کنیم. دستگاه تحکیم را در دستگاه بارگذاری قرار داده و عقربه گیج تغییر شکل را روی صفر میزان می کنیم.
3. قبل از شروع آزمایش باید مدتی نمونه را در آب استراحت دهیم تا نمونه به حالت کاملا اشباع درآید.
4. در مرحله اول وزنه 2 کیلوگرم را در روی اهرم قرار می دهیم (با توجه به ضریب اهرم و مساحت مقطع تنش اعمالی محاسبه میشود).
5. بار اعمالی را دو برابر نموده و همانند مرحله قبل تغییر ضخامت ها را اندازه می گیریم.
6. وزنه اعمالی را به 8 کیلوگرم افزایش می دهیم و تغییر ضخامت ها را در زمان های مختلف یادداشت می کنیم.
7. در مرحله بار برداری وزنه را به 2 کیلوگرم کاهش می دهیم و دوباره تغییرات ضخامت را قرائت می کنیم.
8. نمونه را از رینگ خارج و به دقت وزن می کنیم و داخل آون قرار می دهیم و بعد از 24 ساعت وزن خشک نمونه را جهت محاسبه درصد رطوبت نمونه را به دست می آوریم.

محاسبات:

ω.Gs=e.Sr       ,      Sr=1         ,      GS=2.65

(با اندازه گیری w در مرحله قبل و دانستن مقادیر Srو GS مقدار نسبت تخلخل نهایی به دست می آید.)

با توجه به معیار قراردادن مرحله آخر آزمایش، می توان نسبت تخلخل متناظر با تمام بارگذاری ها را با روش زیر به دست آورد:

توجه شود ΔH تغییر ضخامت نسبت به شرایط نهایی می باشد.
همچنین می توان منحنی e-log s را با داشتن نسبت تخلخل های هر بارگذاری رسم نمود.

  آخرین مرحله:

برای یکی از بارهای اعمالی منحنی تغییر ضخامت نسبت به جذر زمان را رسم می کنیم و با استفاده از آن ضریب تحکیم محاسبه می شود.

مطالب مرتبط:

آزمایش تک محوری