دستگاه سه محوری

تشريح کامل آزمايش سه محوري خاک

هدف از انجام آزمايش سه محوري :

آزمايش سه محوري خاک يکي از بهترين روشها براي اندازه گيري خواص مکانيکي از جمله تعيين پارامترهاي مقاومت برشي خاک مي باشد ، آزمايش سه محوري نسبت به آزمايش هاي ديگر روش پيچيده تر و قابل اعتمادتري براي تعيين مقاومت برشي خاک ها مي باشد .

.مشخصات فني دستگاه سه محوري خاک 

دستگاه سه محوري خاک از پنج بخش اصلي تشکيل شده است که در زير به تشريح يکايک آنها مي پردازيم :

1. جک بارگذاري

2. سل سه محوري يا محفظه فشار سه محوري

3. پانل کنترل و گيج هاي فشار

4. کمپرسور تامين فشار

5. اتصالات

◄  انواع آزمايش سه محوري :

نوع آزمايش سه محوري که بايد انجام شود ، بستگي به نوع و چگونگي مسالح مورد مطالعه دارد . در آزمايشگاه هاي مکانيک خاک معمولا آزمايش هاي سه محوري زير صورت مي‌گيرند :

آزمايش CD بر روي خاک هاي دانه‎اي ( ماسه‌ها ) براي بررسي رفتار دراز مدت خاک هاي چسبنده

آزمايش هاي UU و CU در شرايط اشباع همراه با اندازه‌گيري فشار منفذي براي بررسي رفتار خاک هاي ريزدانه در شرايط زهکشي نشده

آزمايش  UU در شرايط نيمه اشباع جهت بررسي رفتار خاکريز حين ساخت

آزمايش هاي سه محوري بسته به اينکه شير خروج جريان منفذي باز يا بسته باشد به سه صورت انجام مي‌گيرد:

1- آزمايش زهکشي نشده ، تحکيم نيافته ( UU ) : اين آزمايش در شرايطي انجام مي شود که شير زهکشي در تمام مراحل بسته است و آزمايش بلافاصله بعد از نصب سلول فشار آغاز مي شود . مورد استفاده آن مثلا در پايداري کوتاه مدت شيب ها است.

2- آزمايش زهکشي نشده ، تحکيم يافته ( CU ) : از اين آزمايش براي مدل کردن شرايط پايداري سدهاي خاکي در زماني که آب پشت سد بسرعت تخليه شود و سد در مرحله دوم فرصت کافي براي زهکشي نداشته باشد .

3- آزمايش زهکشي شده ، تحکيم يافته ( CD ) : بر روي خاک هاي دانه اي يا پايداري دراز مدت شيب ها و زمين زير ساختمان ها بکار مي‌رود .

وسايل مورد نياز دستگاه سه محوري شامل  :

1.   دستگاه چرخ‌دنده با ايستگاه هاي مختلف جهت سرعت هاي کم و زياد
2.   يک قاب بالائي که رينگ ثبت نيرو و تغيير شکل بر روي آن قرار دارد
3.   سلول که با سه گيره محکم مي‌شود و شامل استوانه آلومنيمي زير نمونه و بالاي نمونه است
4.   غشاء پلاستيکي
5.   لوله جهت داخل کردن نمونه در غشاء
6.   ترازو با دقت 1/0 گرم
7.   نمونه گيرهاي مختلف
8.   جک و سر جک جهت بيرون آوردن نمونه
9.   کاردک

◄  روش آزمايش تحکيم نيافته زهکشي نشده (سريع UU يا Q)

1.  ابتدا به وسيله جک نمونه گير را داخل لوله خاک ( اين لوله خاک قبلا به وسيله دستگاه حفاري از محل مورد نظر برداشته شده و به آزمايشگاه آورده شده‌است . ) کرده و پس از صاف کردن سروته آن ، نمونه مورد آزمايش را از داخل نمونه گير خارج مي‌کنيم ( براي خاک چسبنده و ريز دانه ) از اين نوع نمونه حداقل سه عدد تهيه مي‌نماييم .
2. براي خاک دانه أي مي‌توان در قالب هاي مخصوص خاک را ريخته و متراکم کرده تا به تراکم در محل برسد و سپس نمونه را داخل غشاء ريخته و متراکم کرده تا به تراکم در محل برسد و سپس نمونه را داخل غشاء گذاشت . براي خاک هاي غير حساس هم مي‌توان نمونه را دوباره سازي نمود .
3.  براي تعيين درصد رطوبت نمونه برداشته و در فر مي‌گذاريم ( 24 ساعت در دماي 105 درجه سانتيگراد )
4.  نمونه را دقيقه وزن کرده و ابعاد آنرا اندازه مي‌گيريم .
5.  نمونه را بوسيله قالب مخصوص و دستگاه خلا داخل غشاء لاستيکي مي‌گذاريم .
6.  نمونه را دقيقا در محل خود قرار داده ، سلول را روي آن گذاشته و گيره‌هاي سلول را مي‌بنديم .
7.  از سوراخ بالاي سلول  آنرا بنحوي پر از آب مي‌کنيم که هوائي داخل سلول نماند .
8.  سپس پيچ سوراخ آب را بسته و ميله بالاي سلول را پايين مي‌آوريم تا بين استوانه زير رينگ و قاب زيرين تماس برقرار شود .
9.  بعد از تراز کردن دستگاه فشار جاني را که توسط سيستم جيوه و آب و لوله‌هاي مرتبط تامين مي‌شود بر نمونه وارد مي‌‌کنيم . اين عمل با باز کردن شير آب انجام مي‌شود .
10.  آنگاه دستگاه را روشن کرده تا با سرعت يک ميلي متر بر دقيقه بالا آمده و اندازه‌گير نيرو شروع به حرکت نمايد . در اين حالت دستگاه را خاموش کرده و پس از صفر کردن دو اندازه‌گير و تغيير شکل دستگاه را مجددا روشن مي‌کنيم .
11.  در هر دور تغيير شکل ميزان نيرو را مي‌خوانيم .
12.  قرائت اندازه گير نيرو همان نيرو در لحظه فوق الذکر است که اگر به سطح متوسط تقسيم شود (3σ σ1- ) خواهد بود . اين عمل ادامه پيدا مي‌کند تا نمونه شکسته يعني اندازه گير نيرو برگردد يا نمونه خميري شود که نقطه شکست 20 درصد تغيير شکل نمونه خواهد بود .
13.  اين عمل را با فشارهاي جانبي مختلف براي سه نمونه انجام داده و نتايج را براي هر نمونه يادداشت مي‌کنيم .
14.  پس از اتمام آزمايش نمونه را درآورده و وزن مي‌کنيم . نبايد افزايش وزن داشته باشد .

◄  آزمايش تحکيم يافته زهکشي نشده (سريع CU يا R )

1.   ابتدا فشار جانبي را به آرام آرام وارد نموده و شير زهکشي را باز مي‌گذاريم تا آب خارج شود و نمونه به 100 درصد تحکيم برسد.
2.   آنگاه شير زهکشي بسته مي‌شود . تا اين لحظه فشار تماما موثر مي‌باشد .
3.   سپس فشار محوري را وارد مي‌نمائيم تا نمونه بشکند .

آزمايش تحکيم يافته زهکشي شده (سريع CD يا S )

در تمام مدت آزمايش شير زهکشي باز است . يعني هم 3 σ  و هم σ1  فشارهاي موثر خواهند بود . از اين آزمايش بعنوان تحکيم نمونه نيز مي‌توان استفاده کرد ولي اين عمل براي خاک هاي ريز دانه خيلي طول مي‌کشد . اشباع کردن نمونه اگر اشباع نباشد مشابه تحکيم در همان فشار همه جانبه معادل فشار جانبي وارده در محل اتفاق مي‌افتد .