مقاله تحلیلی: صفر تا صد یک پروژه مکانیک خاک - قسمت اول

اولین قدم در یک پروژه بررسی مقاومت خاک یا سنگ به‌منظور طراحی و ساخت سازه ها است. بررسی یک سایت، به برنامه پروژه، شرایط زیرسطحی و عواملی که باید خاک در برابر آن مقاوم باشد، بستگی دارد.

در اکتشافات میدانی روش های زیادی مورد استفاده قرار می گیرد. این روش ها شامل عکس های هوایی و سنجش از راه دور، روش های ژئوفیزیکی، گمانه ها و حفاری های آزمایشی و سنجش نفوذپذیری است. شما باید در مورد نمونه‌برداری، اکتشافات نمونه دست‌خورده (آزمایش درجا)، خواص خاک و سنگ، اندازه گیری میدانی و نحوه استفاده از تجهیزات نظارت ژئوتکنیکی آگاهی داشته باشید.

در این مقاله با روش ها و تجهیزات مورد استفاده در اکتشافات میدانی آشنا می شوید.

منطقه

قبل از انتقال دکل حفاری به سایت، ابتدا باید جمع‌آوری داده ها و تجزیه‌وتحلیل آن ها انجام شود.

مفهوم بررسی منطقه، به یک مهندس پی اجازه می دهد تا نتایج تعداد محدودی از اکتشافات زمینی را به کل قرضه تعمیم دهد. به‌این‌ترتیب، هزینه های اکتشاف زیرسطحی کاهش می یابد، ضمن آنکه مهندس برنامه ریز داده های مفیدی را از منطقه دریافت می کند. این موارد عبارت‌اند از:

1. طرح: آگاهی از ساختارهای زمین و خصوصیات خاک ها، به طراح این امکان را می دهد تا اقتصادی ترین مکان را برای مسیر و شیب بزرگراه تعیین، مشکلات طراحی را برای هر نوع قرضه خاک ارزیابی و منابع قرضه مصالح دانه ای را تعیین کند.
2. ساخت‌وساز: این امکان وجود دارد که بتوانیم نوع و میزان خاک های مشکل‌ساز در طول ساخت‌وساز را از پیش تعیین کنیم و هزینه ساخت‌وساز را با دقت بیشتری تخمین بزنیم.

الزامات کلی تحقیقات میدانی

فاز اولیه تحقیقات میدانی باید شامل بررسی دقیق شرایط زمین‌شناسی در محل و مناطق اطراف آن باشد. باید مطالعه ای از داده های موجود شامل داده های ثبت‌شده، تصاویر سنجش‌ازدور، عکس‌های هوایی و شناسایی میدانی انجام شود. می توانید از این اطلاعات برای برنامه ریزی اکتشافات استفاده کنید.

در صورت امکان حفاری باید به روش کاوش کم‌هزینه انجام شود. به عنوان مثال، حفاری های ساحلی بسیار پرهزینه هستند. این گزینه‌ها شامل گمانه ها و میله های آزمایش، بررسی های اصلاح لرزه ای و بررسی مقاومت الکتریکی است.

وسعت اکتشاف از پروژه ای به پروژه دیگر متفاوت است. با این حال، استانداردهای کلی زیر برای کلیه تحقیقات کاربرد دارند. اگرچه ممکن است استثنائاتی برای برخی از پروژه ها لحاظ شود.

1. عمق اکتشاف اولیه باید طبق داده های به دست آمده در زمان بررسی میدانی، داده های موجود و تجربه برآورد شده باشد. گمانه ها باید از لایه های نامناسب (خاک های آلی، رسی نرم، ماسه ای سست و غیره) عبور کرده و در لایه های مناسب پی‌سازی خاتمه یابد.
2. کلیه گمانه ها باید تا زیر عمق تخمین زده شده ادامه یابند.
3. برای مرجع دهی آسان باید به گمانه ها یک شماره شناسه اختصاص دهید.
4. برای هر گمانه باید ارتفاع سطح زمین و موقعیت واقعی آن در نظر گرفته شود. در گمانه های ساحلی باید با استفاده از یک سطح سنج، ارتفاع میانگین سطح دریا محاسبه شود.
5. نمونه‌گیری باید به‌منظور انجام انواع آزمایش از هر لایه از مصالح مناسب به‌اندازه کافی انجام شود.
6. سطح آب در هر گمانه یا گودال آزمایشی باید اولین بار، انتهای روز و پس از گذشت زمان کافی از تثبیت سطح آب، ثبت شود. به ASTM D 4750 رجوع کنید. همچنین آب های زیرزمینی (فشار آرتزین و غیره) را ثبت کنید،
7. به‌جز چاه های مشاهده، باید هر گمانه و گودال آزمایشی مطابق دستورالعمل های زیست محیطی قابل اجرا، مجدداً پر شود.

تحقیقات میدانی مقدماتی

مهندس ژئوتکنیک پس از بررسی اطلاعات موجود، باید برای به دست آوردن اطلاعات دست اول درباره شرایط میدانی، به محل پروژه مراجعه کند. این داده ها و داده های قبلی به یکدیگر وابسته هستند. در فرم شکل 1، اطلاعاتی که یک مهندس لازم دارد نشان داده شده است. در کاوش های میدانی یک مهندس باید موارد زیر را یادداشت کند:

1. تأثیر پی بر سازه های اطراف. باید مشخص شود که آیا لرزش یا نشست ناشی از اجرای پی به سازه های اطراف آسیب می-زند یا خیر.
2. در گذرگاه‌های آب، باید منطقه به لحاظ سایش و آبراهه به لحاظ وجود رسوبات خاکی که قبلاً مشخص نشده، بررسی شود.
3. مواردی که ممکن است روی برنامه گمانه مانند دسترسی، سازه‌ها، خدمات شهری (آب و برق و ...)، علائم تأسیسات شهری مدفون یا محدودیت املاک تأثیر بگذارد.
4. ویژگی هایی که ممکن است در تحلیل مهندسی مانند زاویه شیروانی های موجود و پایداری حفاری های باز یا ترانشه ها مؤثر باشد.
5. سطح آب‌های فصلی.
6. جایی که ممکن است نیاز به گمانه زنی یا کاوش اضافی داشته باشد مانند توده های باتلاقی.

دستورالعمل هایی برای کاوش های تفصیلی

حداقل شرایط زیر باید برای اکتشاف و آزمایش بیشتر روی پروژه ها اعمال شود. البته باید با الزامات منحصربه‌فرد پروژه تطابق داشته باشند. در دستورالعمل های ذکرشده فقط از گمانه های معمولی استفاده می‌شود. این رایج ترین نوع اکتشاف است، اما مهندس ممکن است عمق سنج، گودال های آزمایش، روش های ژئوفیزیکی یا آزمایش درجا را علاوه بر -یا به‌جای - برخی از گمانه های معمولی که در بخش های بعدی ذکرشده است جایگزین کند.

 هدف کلی

همانطور که گفته شد، در صورت امکان از گزینه های کم‌هزینه تر برای گمانه ها استفاده می شود. با این وجود، در تعیین هدف برنامه زیرسطحی برای یک سازه، باید هزینه نسبی یک گمانه را در برابر هزینه پی در نظر گرفت.

به عنوان مثال، هزینه سوراخ کردن با مته ای به قطر 2/21 اینچ کمتر از شمع با قطر 12 اینچ خواهد بود. با این حال، اطلاعات به دست آمده از آن گمانه می تواند منجر به استفاده از تکنیک های مناسب طراحی و حذف تمام شمع های آن سازه شود. بدون داشتن اطلاعات کافی از گمانه، مهندس طراح پی باید به طرح های بسیار محافظه کارانه با فاکتورهای ایمنی بالا اعتماد کند. در این حالت، گمانه در بلندمدت، مقرون به‌صرفه‌تر است.

برنامه‌ریزی یک برنامه اکتشافی بدون آگاهی از شرایط پی، مطالعات زمین شناسی و تحقیقات قبلی یا سوابق سازه های موجود، چالش برانگیزتر است؛ بنابراین، با پیشرفت کار، تعیین عمق و محل قرار گرفتن گمانه ها، گودال های آزمایشی یا سایر روش-های مورد استفاده (مانند تعیین روش های نمونه گیری از خاک و آزمایش مورد استفاده) انجام می شود.

تعداد، عمق، فاصله و نوع آزمایش هایی که باید در هر برنامه اکتشافی انجام شود، به شرایط سایت، نوع سازه و الزامات آن بستگی دارد و تنها می توان به اصول کلی خاص اشاره کرد.

خاکریز ها در مقایسه با سازه، نسبت به تغییرات شرایط زیرسطحی حساسیت کمتری دارند. در حالی که بارهای سازه متمرکز هستند، بارها در خاکریز در یک منطقه گسترده پخش می شوند. طراحان بزرگراه ها به‌جای اکتشافات عمیق شرایط زیرسطحی، بر تعیین خصوصیات خاک یا سنگی که سابگرید روی آن قرار گرفته است متمرکز شده اند. ازآنجاکه سابگرید بخش عمده مسیر بزرگراه است، اکتشاف زیرسطحی برای خاکریز ها یا مقاطع عرضی لزوماً باید در منطقه گسترده ای انجام شود. خاکریز بزرگراه و اکتشافات مقاطع عرضی با استفاده از همان مراحل انجام می شود، اما فاصله و عمق گمانه ها مطابق آنچه در ادامه آمده، متفاوت است.

مراحل تحقیق

برای به دست آوردن اطلاعات و نمونه های لازم و تعریف شرایط زیرسطحی خاک و سنگ، از گمانه های عمیق یا کم عمق استفاده می شود. در ادامه به حداقل اطلاعات پی برای یک سایت با سازه معمولی اشاره می‌شود. زمین نرم ممکن است نیاز به آزمایش درجا داشته باشد.

• چینه‌شناسی

1. توصیف فیزیکی وسعت هر طبقه یا لایه.
2. ضخامت و ارتفاع نقاط مختلف از بالا و پایین هر لایه.

• خاک های چسبنده (هر لایه)

1. میزان رطوبت طبیعی.
2. حدود آتربرگ.
3. وجود مواد آلی.

•  شواهدی از خشک شدن یا دست‌خوردگی قبلی در خاک، برش یا صیقلی شدن

1. تورم.
2. مقاومت برشی.
3. قابلیت فشردگی.

• خاک های دانه ای (هر لایه).

1. چگالی درجا (میانگین و محدوده) معمولاً به وسیله تست های نفوذپذیری استاندارد یا تست مخروط تعیین می شود.
2. توزیع اندازه دانه (درجه‌بندی).
3. وجود مواد آلی.
4. سطح آب (برای هر سفره آب در صورت وجود بیش از یک سفره).
5. سطح پیزومتری کل سایت در حال حاضر، گذشته و احتمالاً در آینده.
6. سطح ایستایی معلق آب.

• بستر

1. عمق در کل سایت.
2. نوع سنگ.
3. وسعت و نوع هوازدگی.
4. اتصالات اعم از توزیع، فاصله، باز یا بسته.
5. اثرات حل‌شدگی در سنگ آهک یا سایر سنگ های محلول.
6. شاخص کیفیت سنگ (RQD).

یک مهندس برای تعیین نوع خاک و فشردگی نسبی و موقعیت سطح استاتیک آب، باید از این حداقل داده ها برخوردار باشد. برقراری ارتباط خوب بین حفار و مهندس پی در تمام مراحل برنامه اکتشاف زیرسطحی ضروری است.

آزمایش درجا و یا نمونه گیری دست‌نخورده باید در مورد با زمین نرم انجام شود.

مراحل گمانه زنی میدانی

باید از لوگ گیری درست و یادداشت های میدانی دقیق، اطمینان حاصل کنید. ازآنجاکه برای تحلیل شرایط پی، دریافت لوگ گمانه ضروری است، گمانه زن باید توصیف درستی را ثبت کند.

در زمان حفاری، باید حداکثر اطلاعات به دست آمده از گمانه را به طور دقیق ثبت کنید - حتی اگر در این زمان مهم به نظر نرسد. این اطلاعات لوگ گمانه میدانی است. لوگ گمانه نهایی در تهیه گزارش نهایی طراح استفاده می شود که شامل داده-های لوگ گمانه میدانی و نتایج حاصل از آزمایش های شناسایی تصویری و طبقه‌بندی آزمایشگاهی است.

هر سازمان در مورد فردی که اطلاعات میدانی را ثبت می کند تصمیم می گیرد. برخی شرکت ها دارای یک مهندس زمین‌شناس یا تکنسین آموزش‌دیده با کارگران حفار هستند. برخی شرکت ها ممکن است سرپرست کارگران مته را برای لوگ گیری از گمانه آموزش دهند. گمانه زن باید در مورد حفاری و عملیات هنگام حفاری مشورت کند.

به طور کلی، گمانه زن باید مسئول ثبت اطلاعات زیر باشد:

• توضیحات کلی هر لایه از سنگ و خاک و عمق بالا و پایین هر لایه.
• عمق برداشت هر نمونه، نوع نمونه گرفته‌شده، شماره آن و هرگونه از بین رفتن نمونه هنگام استخراج.
• عمق انجام تست های میدانی و نتایج آزمون.
• اطلاعاتی که معمولاً به فرمت لوگ لازم است، از جمله:

1. شماره و مکان گمانه.
2. تاریخ شروع و پایان حفاری.
3. نام حفار (و لوگ گیر در صورت وجود).
4. ارتفاع بالای سوراخ.
5. عمق سوراخ و دلیل خاتمه.
6. قطر کیسینگ مورد استفاده.
7. اندازه چکش و ضربه سقوط آزاد مورد استفاده در کیسینگ (در صورت انجام).
8. ضربات در هر فوت برای پیشرفت کیسینگ (در صورت انجام).
9. توضیحات و اندازه نمونه.
10. اندازه چکش و ضربه سقوط آزاد در نمونه گیری تست های میدانی دینامیک.
11. شمارش ضربه برای هر 6 اینچ نمونه‌برداری (نمونه برداری باید سه افزایش 6 اینچی یا 100 ضربه ای داشته باشد).
12. نوع دستگاه حفاری مورد استفاده.
13. نوع و اندازه لوله مغزه گیر مورد استفاده.
14. زمان حفر هر ردیف یا هر فوت مغزه.
15. طول هر ردیف مغزه و تعداد مغزه در هر ردیف.
16. شاخص کیفیت سنگ هر مغزه.

• سایر اطلاعات و اظهارات مربوط به سایر شرایط موجود، مانند:

1. عمق آب های زیرزمینی مشاهده شده، زمان سپری شده از اتمام حفاری، شرایطی که در آن مشاهدات انجام شده و مقایسه با ارتفاعی که در طی شناسایی (در صورت وجود) ذکرشده است.
2. فشار آب آرتزین.
3.  موانع پیش آمده.
4. مشکلات حفاری (ریزش دیواره، مغزه گیری از تخته‌سنگ‌های صخره ای، افزایش یا بالا زدگی ماسه ها در کیسینگ، غارها و غیره).
5. حفاری گل و کیسینگ در صورت نیاز و دلیل آن.
6. بوی نمونه بازیابی شده.
7. هر اطلاعات دیگری که مجموعه ای از آن ها ممکن است مورد نیاز باشد.

در حین پیشرفت گمانه‌زنی، پرسنل حفاری میدانی فقط باید به طور اجمالی خاک هایی را که با آن ها مواجه شده اند شناسایی و توصیف کنند. حفارها به‌طور معمول وظیفه شناسایی دقیق و توصیف نمونه های خاک را بر عهده دارند. نمونه های خاک باید به آزمایشگاه فرستاده شوند، زیرا تخصص حفار در کار مکانیکی با دکل و تهیه داده های مربوط به لوگ زیر سطحی است. علاوه بر این، آزمایش شناسایی بصری نباید در فضای بیرون و در محیط انجام شود. آزمایش نمونه گیری خاک، اساس آزمایش های بعدی و تهیه پروفیل خاک است. به همین دلیل شناسایی بصری توسط یک تکنسین با تجربه بسیار مهم است. این که هیچ تست آزمایشگاهی انجام نشده و مقادیر طراحی بر اساس توضیحات بصری و نتایج SPT برآورد می شود، از اهمیت زیادی برخوردار است.

نمونه های اضافی پس از برداشت در محل، برای آزمایش به آزمایشگاه خاک فرستاده می شوند. پرسنل حفاری برای جلوگیری از دست‌خوردگی در ساختار طبیعی خاک، باید در استخراج، جابجایی و حمل‌ونقل این نمونه ها بسیار مراقب باشند. لوله ها فقط باید با فشار وارد خاک شوند و نباید باید با چکش این کار انجام گردد. طول پرس باید 4 تا 6 اینچ کمتر از طول لوله باشد. بیش از حد فشار ندهید.

یک درپوش ضخیم یک اینچی که از مخلوط موم زنبور عسل و پارافین است سر لوله قرار دهید تا لوله را در برابر رطوبت محافظت کند. قبل از حمل، انتهای لوله را با خاک اره پر کنید. شایع ترین دلیل دست‌خوردگی، بی احتیاطی در حمل لوله است (مانند ریختن لوله نمونه ها در پشت کامیون و 50 مایل رانندگی در یک جاده پر پیچ و خم). قرار گرفتن لوله در معرض دمای زیاد (قرار دادن لوله نمونه ها در هوای زیر صفر یا نگه‌داشتن جلوی کوره) نیز باعث ایجاد دست‌خوردگی خواهد شد.

برای حمل‌ونقل صحیح، لوله ها را به صورت قائم در یک جعبه عایق‌بندی شده که برای ضربه گیر بودن تا حدی پر از خاک اره یا استایروفوم است، قرار دهید. لوله ها را جدا از یکدیگر بگذارید (روشی که برای بسته‌بندی شیشه ها استفاده می کنید). به‌نوبت لوله ها را روی زمین بگذارید. نمونه ها را با دقت به طول های 6 تا 8 اینچی تقسیم بندی کنید، در کاغذ مومی بپیچید و بسته‌بندی کنید.

بررسی های خاک جاده

بررسی خاک در امتداد مسیر جاده پیشنهادی معمولاً به‌منظور تعیین مصالح زیرسطحی انجام می شود. این اطلاعات در طراحی روسازی کاربرد دارند. در این بررسی ها، مصالح نامناسب و اقدامات اصلاحی لازم مشخص می‌شوند. علاوه بر این، از اطلاعات بررسی خاک در پیش‌بینی پایداری احتمالی شیب های حفاری‌شده یا خاک‌ریزها استفاده می شود.

حداقل معیارها در بررسی خاک بسته به موقعیت مکانی پیشنهادشده برای جاده، مصالح زیرسطحی و نوع جاده متفاوت است. یک مهندس باید برای اطمینان از تمام ویژگی های یک سایت از آن بازدید کند. در این بررسی، رعایت نکات زیر الزامی است:

1. حداقل یک گمانه باید در هر 100 فوت (30 متر) وجود داشته باشد. به‌طورکلی، گمانه ها در سمت چپ و راستِ خط میانی زده می شوند تا کل مسیر جاده را پوشش دهند. اگر اطلاعات موجود قبلی، حاکی از وجود شرایط یکنواخت زیرسطحی باشند، می توانید گمانه‌ها را دورتر از هم در نظر بگیرید. اگر لازم بود، برای تعیین هرگونه مصالح نامطلوب یا برای تعریف بهتر طبقه بندی خاک ها، گمانه ها را اضافه کنید.
2. در مناطقی که شرایط خاک بسیار متغیر است، در هر فاصله با استفاده از معیارهای بعدی، گمانه اضافه کنید.
3. برای بزرگراه های بین‌شهری، سه گمانه در هر فاصله، یکی در وسط و یکی در هر طرف جاده.
4. برای جاده‌ای با چهار لاین، دو گمانه در هر فاصله قرار دهید، یکی در هر جاده.
5. در جاده های بزرگراهی که قرار است یک لاین اضافه شود، در هر فاصله، یک گمانه در لاین اضافی بزنید.
6. در خاک‌ریزها و خاک‌برداری‌ها، جایی که تجزیه‌وتحلیل پایداری پیش‌بینی‌شده، حداقل دو گمانه اضافی در هر فاصله نزدیکِ مرزهای بیرونی مناطق شیب دار، بزنید.
7. در همه موارد، در هر لایه، حداقل سه نمونه در هر مایل (دو نمونه در هر کیلومتر) یا سه تا برای هر پروژه (هرکدام بیشتر باشد) بگیرید. هر یک از نمونه های یک لایه خاص باید از یک مکان متفاوت تهیه شوند و مکان های نمونه‌برداری در هر مایل (کیلومتر) پخش شوند. اندازه نمونه ها باید برای طبقه‌بندی و آزمایش رطوبت کافی باشند.
8. برای انجام آزمایش LBR و خوردگی باید از نمونه های اضافی استفاده کنید. باید حداقل سه نمونه LBR در هر مایل (دو نمونه در هر کیلومتر) یا 3 تا برای هر تهیه و آزمایش شود. نمونه های LBR همچنین باید از تمام لایه های واقع در مناطق گودبرداری (به‌عنوان‌مثال، مناطق نگهداری آب، خاک‌ریزها، گودال ها و غیره) به دست آیند. نمونه های آزمایش خوردگی (درصورتی‌که سازه ای نصب شود) باید با حداقل یک نمونه در هر لایه به ازای هر 1500 فوت (450 متر) گرفته شوند. برای طراحی یک روسازی صلب باید برای انجام آزمایش های نفوذپذیری، نمونه های کافی تهیه شود.
9. گمانه‌زنی در مناطقی با تغییر شیب کم یا بدون تغییر، باید حداقل 5 فوت (1.5 متر) تا زیر شیب، لوله زهکشی یا سطح انحراف آبگذر هرکدام که عمیق تر است ادامه یابد. هر 500 فوت (150 متر)، یک گمانه باید تا عمق اسمی 20 فوت (6 متر) زیر شیب ادامه یابد. گمانه های 20 فوتی (6 متری) برای پروژه‌های دارای سیستم فاضلاب مدفون اعمال می شود. بسته به یک پروژه خاص و موقعیت آن، گمانه ها ممکن است تحت تست های نفوذ استاندارد (SPT) قرار گیرند.
10. در خاک‌برداری‌ها، گمانه ها باید حداقل 10 فوت (3 متر) از زیر شیب پیشنهادی امتداد داشته باشند. اگر در این عمق شرایط نامناسبی از خاک مشاهده شود، گمانه ها باید تا رسیدن به مصالح سفت یا تا زیر شیبی برابر با عمق برش ادامه یابند که در آن‌ها هرکدام از آزمایش‌های Bag، SPT، نمونه های دست‌نخورده و مغزه گیری که برای تجزیه‌وتحلیل مناسب است انجام می‌شود.
11. در خاک‌ریزها، گمانه ها باید تا رسیدن به مصالح سفت یا عمق دو برابر ارتفاع خاک‌ریز ادامه یابند. در صورت لزوم باید نمونه های Bag، SPT و نمونه های دست‌نخورده تهیه شوند.
12. مناطق باتلاقی برای تعیین مرزهای عمودی و افقی باید موردبررسی قرار بگیرند.

سازه ها

گمانه های سازه ای اطلاعاتی راجع به مواد زیرسطحی ارائه می دهند که با استفاده از آن‌ها می توان پی ها و سازه‌های ژئوتکنیکی را طراحی کرد. در بیشتر پروژه ها می توانید از معیارهای کلی زیر استفاده کنید. بااین‌حال، وظیفه مهندس بررسی مناسب هر پروژه است.

روش کار و جزئیات مربوط به انواع مختلف سازه به شرح زیر است:

سوراخانی با مته را مطابق توصیه های ذکرشده در زیر برای انواع مختلف سازه ها پیش ببرید. سوراخانی با مته ممکن است با کیسینگ، گل حفاری یا پره های پیوسته انجام شود.

• عمق گمانه را از داده های موجود به‌دست‌آمده در مراحل شناسایی زمین یا از داده های مقاومت گمانه تخمین بزنید.
• نمونه های کفه‌ای استاندارد را در فواصل مناسب یا با تغییر مصالح به دست آورید.
• داده های تست نفوذ استاندارد را در هر سوراخ زنی با مته مطابق با ASTM D 1586 ثبت کنید. صرف‌نظر از ضعف های ذکرشده اغلب این اقتصادی ترین روش موجود برای تهیه داده های مفید است.
• کارگران حفاری را برای انجام تجزیه‌وتحلیل بصری صحیح از نمونه های خاک و ثبت تمام داده های مربوطه بر روی فرم استاندارد لوگ های سوراخ شده با مته، آموزش دهید. نمونه های کفه‌ای دست خورده باید با دقت در کیسه های پلاستیکی پیچیده، در شیشه قرار داده و برای آزمایش به آزمایشگاه ارسال شود. نمونه های لوله ای دست‌نخورده باید به‌صورت ایستاده در محفظه ای عایق‌بندی شده که به‌طورمعمول از تخته سه لا ساخته‌شده و با مواد ضربه گیر پرشده، بسته بندی شود.
• سطح آب هر گمانه را مشاهده و عمق زیر سوراخ و تاریخ خوانش را روی لوگ سوراخ برای موارد زیر ثبت کنید:
• نفوذ یا فشار آرتزین آب که در حین حفاری مشاهده می شود.
• سطح آب در پایان هر روز و با اتمام گمانه زنی.
• سطح آب 24 ساعته (حداقل) پس از اتمام سوراخ.
• هنگامی‌که از آب در حفاری استفاده می شود یا زمان کافی برای تثبیت سطح آب پس از اتمام سوراخ داده نشده است، ممکن است سطح آب نادرست به دست آید. در خاک هایی با نفوذپذیری کم مانند رس، ممکن است بیش از یک هفته برای به دست آوردن خوانش دقیق لازم باشد.
• برای جلوگیری از دوباره کاری در مراحل بعدی اکتشاف، یک شماره شناسایی منحصربه‌فرد برای هر گمانه تعیین کنید.

پل ها

در هر کوله یا شمع، گمانه ای با حداقل قطر 5/2 اینچی (63.5 میلی‌متر) بزنید. الگوی سوراخ باید به‌گونه‌ای باشد تا گمانه در انتهای مخالف شمع های مجاور قرار بگیرد. پی های شمعی یا کوله هایی با طول بیش از 100 فوت (30 متر) ممکن است حداقل به دو گمانه نیاز داشته باشند. برای وسعت دادن به سازه ممکن است بسته به اطلاعات موجود برای سازه، تعداد کل گمانه ها کاهش یابد.

• اگر مکان شمع ها مشخص نباشد، موقعیت تقریبی احتمالی آن‌ها ممکن است بر اساس تجربه و یک طرح اولیه برای سازه در نظر گرفته شود. اگر چنین کاری امکان‌پذیر نباشد، گمانه ها باید در فواصل بیش از 100 فوت (30 متر) در امتداد مسیر و برای پروژه هایی با یک گذرگاه آبی که یک شمع درون آب قرار می گیرد، بسته به عرض گذرگاه، حداقل یک گمانه در آب قرار گیرند.
• گمانه باید تا نفوذ به همه مصالح نامناسب پی و جایی که تنش پیش‌بینی‌شده ناشی از بارگذاری پی کمتر از 10% فشار سربار اصلی باشد یا تا حداقل 10 فوت (3 متر) در سنگ، ادامه یابد. اگر داده ای برای پیش‌بینی تنش پی در دسترس نیست، گمانه باید تا حداقل 20 فوتی (6 متری) بستر یا سایر مصالح مقاوم (مقادیر N برابر با 50 یا بیشتر) ادامه یابد. (موارد جانبی و آب شستگی باید در نظر گرفته شود.)
• هنگام استفاده از تست نفوذ استاندارد، نمونه های کفه‌ای باید در حداکثر فاصله 2.5 تا 3.0 فوتی (یک متری) و در بالای هر لایه به دست آیند. نمونه‌برداری مداوم SPT مطابق با ASTM D 1586 بالاتر از 15 تا 20 فوت (5 تا 6 متر) توصیه می شود، مگر اینکه این مصالح برای پی مناسب نباشند. نمونه های دست‌خورده کفه‌ای معمولاً برای تعیین مقاومت و پارامترهای تحکیم آزمایشگاهی مناسب نیستند. نمونه های دست‌نخورده لوله شلبی باید از حداقل یک گمانه در فواصل 5 فوتی در خاک های چسبنده حاصل شوند. برای رسوبات چسبنده با عمق بیش از 30 فوت، فواصل نمونه لوله ای می-تواند تا 10 فوت افزایش یابد. در رسوبات رسی نرم، تست مقاومت برشی درجا در فواصل 5 تا 10 فوتی توصیه می شود.
• در هنگام مواجهه با خاک های چسبنده، نمونه درجا باید در فواصل 5 فوتی (1.5 متری) در حداقل یک گمانه به دست آید. در صورت امکان نمونه ها باید از بیش از یک گمانه به دست آیند.
• هنگام مواجهه با صخره، باید مغزه های پی‌درپی باهدف به دست آوردن بهترین مغزه تهیه شوند. به‌طورمعمول بین روند مغزه گیری باید آزمایش SPT در فواصل 5 فوتی (1.5 متری) انجام شود.
• در آزمایش پره درجا، در مواجهه با رس های نرم، تست فشارسنج یا انبساط‌سنج توصیه می شود.
• آزمایش خوردگی در تمام پروژه های جدید پل موردنیاز است. حداقل باید یکی روی خاک و دیگری روی آب انجام شود.
• در صورت عبور آب، برای تعیین قطر میانگین ذرات موردنیاز برای آب شستگی، D50، باید نمونه ای از مصالح بستر آب و هر لایه زیرین به دست آید.

خاک‌ریزها

• حداقل یک گمانه باید در بالاترین سطح خاک‌ریز زده شود. معمولاً گمانه هایی که برای کوله پل در نظر گرفته‌شده است این هدف را برآورده می کنند. اگر مشکلات نشست یا پایداری به دلیل ارتفاع پیشنهادی خاک‌ریز و یا وجود خاک ضعیف برای پی، پیش‌بینی‌شده باشد، باید در امتداد مسیر، گمانه اضافی زده شود. اولین گمانه ها نباید بیش از 15 فوت (5 متر) از محل کوله فاصله داشته باشند شود. برای آنکه ارتفاع خاک‌ریز از 5 فوت (1.5 متر) کمتر باشد، گمانه های باقی‌مانده باید در فاصله 100 فوتی (30 متری) قرار گیرند.
• گمانه ها را تا زمانی که تنش اضافه‌شده کمتر از %10 فشار سربار اصلی باشد، ادامه دهید.
•  نمونه‌گیری و معیارهای آزمایش درجا مشابه پل و آنچه در بالا گفته شد، است.

دیوارهای حائل

• در محل دیوار حائل، گمانه ها باید از حداکثر فاصله بین یک فوت در هر 150 فوت (50 متر) از دیوار، یعنی نزدیک‌ترین فاصله ممکن از دیوار در نظر گرفته شود. حداقل 2 برابر ارتفاع دیوار یا حداقل 10 فوت (3 متر) در زیر کف دیوار تا رسیدن به مصالح مناسب، گمانه را ادامه دهید. این امر در مورد همه دیوارها، دستگاه‌های پیش‌ساخته و درجا اعمال می شود.
• معیارهای نمونه‌گیری و آزمایش درجا همانند پل ها هستند.

 ساختمان‌ها

به‌طورکلی، گمانه ها باید در هر گوشه سازه و یکی در مرکز باشند. ممکن است این مورد برای ساختمان های کوچک کمتر باشد. برای ساختمان های بسیار بزرگ یا شرایط بسیار متغیر سایت، باید در هر پایه یک گمانه زده شود. معیارهای دیگر مشابه پل ها است.

 زهکش‌ها

• گمانه ها باید از مکان های پیشنهادی برای محفظه آبگذر گرفته شوند. ممکن است ترانشه ها یا گمانه های زده شده با مته دستی برای سازه های کوچک‌تر کافی باشد.
•  برای آبگذرهای جعبه‌ای، گمانه‌ها باید حداقل 15 فوت (5 متر) در زیر قسمت پایین آبگذر یا تا زمان برخورد با مصالح سخت (هرکدام از آن‌ها عمیق‌تر باشد) ‌ ادامه یابند.
• برای سازه های کوچک‌تر، گمانه ها یا ترانشه ها باید حداقل 5 فوت (1.5 متر) زیر سازه یا تا زمانی که به مصالح سخت برسند، (هرکدام که عمیق تر باشد) امتداد یابند.
•  آزمایش خوردگی باید برای هر سایت انجام شود. برای مصالح لایه های بالای ارتفاع انحراف آب و هر سطح ایستای آب در دستگاه‌های زهکشی به موازات مسیر جاده، آزمایش‌های باید در فواصل 1.5 فوتی (500 متری) در امتداد مسیر انجام شوند.

پروژکتورها، تیرهای برق و علائم

• در هر مکان تعیین‌شده باید یک گمانه زده شود.

• گمانه ها باید در عمق 50 فوت (15 متر) خاک مناسب یا 5 فوت (1.5 متر) داخل سنگ زده شوند. برای مواردی که بارهای پیچشی بزرگ‌تری دارند، ممکن است عمق بیشتری برای گمانه موردنیاز باشد.

• دیگر معیارها مشابه پل ها است.

تونل ها

با توجه به شرایط بسیار متفاوتی که تونل ها در آن ساخته می شوند، معیارها خاصی برای هر پروژه تعیین می‌شود.

مناطق قرضه

گودال های آزمایشی، ترانشه ها و انواع مختلفی از گمانه ها می توانند برای اکتشاف مناطق احتمالی قرضه استفاده شوند. در صورت نیاز، نمونه گیری باید برای طبقه‌بندی، تعیین میزان رطوبت، تراکم، تست نفوذپذیری، LBR و یا آزمایش خوردگی همه مصالح، انجام شود. وسعت کاوش بستگی به وسعت منطقه، میزان و نوع قرضه موردنیاز دارد.

حوضچه های نگهداری

در هر 40،000 فوت مربع (4000 مترمربع) حوضچه، حداقل 2 گمانه به عمق 5 فوت (1.5 متر) باید زیر بیشترین عمق حوضچه، یا تا زمان برخورد با به یک لایه محصور زده شود. حداقل در هر حوضچه دو تست نفوذپذیری میدانی انجام شود. این تعداد را برای حوضچه های بزرگ‌تر افزایش دهید.

برای بررسی اینکه آیا می توان از مواد خاک‌برداری شده برای پر کردن خاک‌ریز استفاده کرد یا خیر، باید آزمایش کافی انجام شود. علاوه بر این، اگر قرار است سنگی از حوضچه حفاری شود باید برای تخمین حجم سنگی که برداشته می شود و سختی سنگ، باید گمانه‌زنی و عمق سنجی انجام شود.

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

مطالب مرتبط:

مقاله تحلیلی: صفر تا صد یک پروژه مکانیک خاک - قسمت دوم

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.