کتاب راهنمای جامع آزمایشگاه مکانیک خاک، مهندسی خاک و ژئوتکنیک

مقدمه و پیشگفتار کتاب راهنمای جامع آزمایشگاه مکانیک خاک، مهندسی خاک و ژئوتکنیک:

اغلب، ۲ تا ۳ درصد هزینۀ کل پروژه­های عمرانی، صرف مطالعات ژئوتکنیک و آزمایش‌های کنترل کیفی می­گردد، که در صورت صحت و سلامت نتایج، ۹۸ درصد الباقی را با اطمینان، بیمه و ضمانت می ­نماید. برج پیزا، نمونه کاری بود که بدون مطالعات و انجام آزمایش­های کنترلی، کج شد!

این کتاب، عمدتاً، با هدف نوعی بومی­­سازی در استانداردها و دستورالعمل ­ها، به عنوان ابزاری برای مهندسین اجرایی، محققین صحرایی، دانشجویان و دانش ­آموختگان مهندسی عمران، تهیّه، تألیف و تدوین گردیده است. واژۀ بومی­ سازی استاندارد، به صورت کاربردی، در تمامی زوایای نوشتاری این کتاب، مشاهده می­ گردد.

به طور کلی، در این کتاب، بر روی جزئیات نکاتی که معمولاً به آسانی، برداشت غلطی از آنها در آزمایشات صحرایی و آزمایشگاهی می ­شود، تأکید فراوانی به عمل آمده است. بنابراین، مؤلّف تلاش کرده است تا روش­ها و نکاتی را برای اصلاح این­گونه خطاها، به نحوی ارائه دهد که از طریق آنها بتوان نتایج غلط را مرتفع نمود.

اگرچه کتب و نشریات متعددی در ارتباط با مسائل تئوری آزمایشات صحرایی و آزمایشگاهی خاک، به طور مستمر، تهیه و ارائه می­گردد، لیکن، اکثر آنها، به ویرایش ترجمۀ تحت­الّفظی مطالب و استانداردها پرداخته ­اند و تاکنون، شاهد اثری که مبتنی بر دخالت تجربۀ تخصصی آزمایشات و صنعت بومی­ سازی دستورالعمل­ ها و استانداردها باشد، نبوده­ایم. لذا، هنوز هم، مسائل ناگفتۀ بسیاری در این زمینه ­ها وجود دارد.

کتاب حاضر، علاوه بر ارزش و مزایایی که برای خوانندگان دربردارد، بر اساس همین دیدگاه اخیر تهیه شده است، به نحوی که تجربۀ ۲۶ سال عملیات آزمایشگاهی، در کنار استانداردهای بین­المللی بومی­ شده تخصصی، با انطباق تجهیزات موجود، منجر به حصول نتایج قابل اعتماد در حوزۀ فنی و مهندسی می­شود. انتظار می­رود که کتاب حاضر، برای دانشجویان، دان­آموختگان مهندسی عمران، کارشناسان مکانیک خاک و پی (ژئوتکنیک)، شرکت­های ارائه ­دهندۀ خدمات آزمایشگاهی و مطالعات ژئوتکنیک، مهندسین مشاور و پیمانکاران مرتبط با عملیّات خاکی و …، مفید واقع گردد و گامی مؤثر در پیشبرد فعالیت‌های آنها بردارد.

جهت حصول نتایج درست و معتبر از توده ­های متنوّع رفتاری، مانند خاک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها، نیاز به رعایت فلوچارتی خاص، به نام استاندارد یا دستورالعمل می‌باشد. التزام رعایت استاندارد نیز، نیازمند تدارک تجهیزات با مشخصات ویژه و کالیبره می­ باشد. تلفیق تجربیات عملی آزمایشات با دانش آکادمیک، می‌تواند قضاوت درستی در مهندسی عمران و به ویژه، نتایج آزمون عایدمان کند. در این کتاب، از اصل بومی­ سازی دستورالعمل­ های آزمایشات، به نحوی که از تمامی عوامل ایجاد خطا پرهیز شود، پیروی می ­گردد. برای روشن شدن موضوع، اشاره می­دارم که صرفاً انجام عملی آزمایش، معیار نمی­باشد و توجه به تمامی زوایای یک گزارش در اعلام نتیجه، می­بایست مدنظر قرار گیرد. به عنوان مثال:

آیا می­دانید اگر نمونه ­گیری مصالح جهت آزمایشات، طبق استانداردهای AASHTO-T2 و ASTM-D75 انجام نشود، نتیجۀ آزمایش دومیلیون تومانی سه­ محوری CD، اعتباری ندارد؟ آیا اطلاع دارید که نمونه ­گیری از دپوی خاک ماسه‌ای، با خاکریز دپو شده تفاوت دارد؟ آیا اشراف دارید که نمونه‌گیری از روی تسمه نقاله، با نمونه­گیری از محل تخلیۀ تسمه نقاله، اختلاف دارد؟ آیا می­دانید نمونه ­گیری از معادن، باید به چه صورتی باشد که نمونه، معرف حجم واقعی معدن باشد؟

آیا می­دانید در امور ژئوتکنیک، برای برخی آزمایشات، نباید خاک را در دمای ۵±۱۱۰درجۀ سانتیگراد خشک نمود؟

آیا برای یک بار هم که شده، ابعاد چشمه­ های الک را با مندرجات استاندارد انطباق داده ­اید؟

آیا اطلاع دارید که آزمایش هیدرومتری به روش ASTM-D422، از سال ۲۰۱۶ منسوخ شده و استاندارد ASTM-D7928، جایگزین آن شده است؟

آیا اطلاع دارید که پس از تغییر استاندارد آزمایش هیدرومتری، از ASTM-D422، به ASTM-D7928، استاندارد جدید دانه‌بندی با الک نیز، به شمارۀ ASTM-D6913 تدوین شده است؟

آیا از شرایط فاسد شدن پودر هگزامتافسفات‌سدیم در آزمایش هیدرومتری که منجر به نتایج غیرواقعی می­شود، خبر دارید؟ آیا یک بار، فرمول شیمیایی پودر را آنالیز کرده­اید (مخصوصاً پودرهای ارزان‌قیمت فلّه­ای)

آیا تاکنون فلاسک مخصوص آزمایش هیدرومتری مضاعف را مشاهده نموده­اید؟

آیا مشخصات دستگاه و تجهیزات آزمایشات حدود آتربرگ را با جداول مربوطه کنترل نموده­اید؟

آیا از حذف روش D در استاندارد ASTM تراکم خاک و همچنین، عملیّات جابجایی، اطلاع دارید؟

آیا از توصیه ­های آزمایش خاک­های ریزدانه (به طور مثال، در آزمایش تحکیم) آگاهی دارید؟

آیا از تغییرات نمونه­ گیری آزمایش SE باخبر هستید؟

آیا از ملاحظات الزامی آزمایش چاله دانسیته اطلاع دارید؟

آیا فیلم کامل فارسیِ آزمایش سوراخ سوزنی (Pin Hole) را مشاهده نموده ­اید؟

آیا می­دانید اندازه­ گیری پتانسیل رمبندگی با دستگاه تحکیم، به دو روش انجام می­شود؟

آیا می­دانید تدارک مقدمات آزمایش نفوذپذیریِ بار ثابت، چند ساعت و انجام آزمایش آن، چند دقیقه طول می­کشد؟

آیا می­دانید در آزمایش تورم، روش آزمایش، بر اساس مجهول موردِ درخواست، تعیین می­گردد؟

آیا می­دانید ملاحظات آزمایش تک­ محوری و سایر موارد، از خود آزمایش، مهمتر می­باشند؟

آیا می­دانید استاندارد برش مستقیم، تغییرات اساسی و قابل توجهی پیدا کرده است؟

آیا می­دانید در صورت استفاده از مصالح مسلّح‌کننده مانند ژئوسینتتیک‌ها در خاک، آزمایش برش مستقیم، مطابق استاندارد ASTM-D5321 انجام می­شود؟

آیا می­دانید که سه روش آزمایش سه­محوری UU، CU و CD با جزئی­ترین نکاتی که تاکنون نشنیده­اید، در این کتاب، عنوان شده است؟

آیا می­دانید اگر از دستگاه تحکیم که کالیبره نشده است، استفاده گردد، نتایج آزمایش، به هیچعنوان مورد قبول نمی‌باشند؟

آیا می­دانید با یک نگاه به منحنی دانه­بندی، می‌توان نتایج دانه‌بندی با الک، دانه‌بندی هیدرومتری و حدود آتربرگ، همراه با طبقه­بندی را کنترل نمود؟

آیا می­‌دانید که چندین سال است، ضرایب تصحیح، کالیبراسیون و غلظت محلول آزمایش هیدرومتری، تغییر کرده است؟

آیا می­دانید موضوعات تهیۀ نمونه، تجهیزات مناسب و انجام صحیح آزمایش، در آزمایش­های حدود آتربرگ، رعایت فنّی و مهندسی نمی­گردد؟

آیا از روش ترسیمی حد انقباض و نتیجه‌گیری انقباض خطی و حجمی آگاهی دارید؟

آیا در آزمایش تراکم، از جدول دیکته ­کننده روش آزمایش استفاده می­ کنید؟ از روش استاندارد جایگزین مصالح درشت­دانه، اطلاع دارید؟

آیا از فرآیندهای صحیح و مهندسیِ تهیه نمونه، تورّم­ سنجی، گسیختگی، رسم منحنی و کنترل نتایج آزمایش CBR، آگاهی دارید؟

آیا از جزئیات کامل سه بخش مختلف آزمایش ، به همراه روش­ها و تجهیزات مربوطه اطلاع دارید؟

آیا می­دانید به چندین علّت فنی و مهندسی، می­توان آزمایش چاله دانسیته را انجام نداد، ولیکن، گزارش نمود؟

آیا می­دانید با ترکیب ۴ آزمایش آزمایشگاهی و صحرایی، می­توان در خصوص واگرایی خاک رس نتیجه گرفت؟

آیا می­دانید امتیازات فراوان آزمایشات صحراییِ CBR، لوفران (نفوذپذیری آبرفت) و لوژان (نفوذپذیری سنگ­های درزه­دار)، نسبت به آزمایشات آزمایشگاهی چیست؟

آیا می­دانید روش­های UU، CUو CD آزمایش سه­محوری، در کدامین مقاطع پروژه­های عمرانی مصداق دارند؟

آیا تاکنون فیلم کامل فارسی فازهای نمونه­گیری، کاشت نمونه، اشباع، تحکیم و بارگذاری آزمایش سه­محوری را مشاهده نموده­اید؟

آیا از ایرادات رایج آزمایش­های SPT، CPT و PLT در ایران، که با استاندارد مغایرت دارند، اطلاع دارید؟

آیا از ملاحظات فنی و شرایط انطباق و نتیجه­ گیری صحیح آزمایش برش برجا، آگاهی دارید؟

آیا از تفاوت­های روش استاندارد آزمایشات PLT، V.S.S و مدول عکس­العمل بستر، اطلاع دارید؟

آیا آگاهی دارید که چندین سال است استانداردهای جدید آزمایش­های لوفران (ASTM-D4631) و لوژان (ASTM-D4630)، جایگزین دستورالعمل­های آزمایشات نفوذپذیری صحرایی شرکت مهاب قدس وزارت نیرو شده­ اند؟

آیا از انتخاب فنّی روش اصولی آزمایش پرسیومتری و دیلاتومتری مرتبط با مقطع، باخبر می­باشید؟

در کتابی که پیش رو دارید، به پاسخ تمام این سؤالات دست خواهید یافت. در این کتاب، قریب به ۵۰۰۰ نکتۀ فنّی، همراه با لوح فشرده، شامل فیلم­های آموزشی، تصاویر، جداول فنّی و مهندسی، فایل‌های استاندارد و    Power Pointهای علوم مختلف مهندسی عمران، آزمایشگاه مکانیک خاک، مهندسی خاک و ژئوتکنیک ارائه شده است که ماحصل ۲۶ سال سابقۀ تخصّصی در این حوزه می­باشد.

فهرست کتاب راهنمای جامع آزمایشگاه مکانیک خاک، مهندسی خاک و ژئوتکنیک:

مقدمه

پیشگفتار

بخش اول / آزمایشات آزمایشگاهی

فصل اول / نمونه‌برداري از مصالح سنگي

۱. محدودۀ کاربرد

۲. دستورالعمل‌هاي نمونه‌برداري

۳. تعداد و وزن نمونه‌های صحرایی

۴. نحوۀ انتقال نمونه‌ها

۵. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل دوم / روش آزمون استاندارد برای تعیین آزمایشگاهی درصد رطوبت وزنی خاک و سنگ

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. گزارش

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل سوم / روش آزمون استاندارد برای تحلیل اندازۀ ذرّات خـاک‌هـا (دانه‌بندی)

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. گزارش

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل چهارم / روش آزمون استاندارد برای توزیع اندازۀ ذرّات خاک‌های ریـزدانه با استفاده از تحلیل رسوب‌گذاری (هیدرومتری)

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. خلاصه‌ای از روش آزمون

۴. اهمّیّت و کاربرد

۵. آماده‌سازی نمونۀ آزمون

۶. رابطۀ کالیبراسیون

۷. شرح روش آزمون

۸. محاسبات

۹. گزارش

۱۰. دقّت و خطا

فصل پنجم / روش آزمون استاندارد برای تعیین مشخّصات واگرایی خاک رس با استفاده از هیدرومتری دوگانه (مضاعف)

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. گزارش

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل ششم / روش‌های آزمون استاندارد برای تعیین حد روانی، حد خمیری و شاخص خمیری خاک‌ها ۶۰

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. گزارش

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل هفتم / روش آزمـون استـانـدارد برای تعیین مشخّصات تراکم آزمایشگاهی خاک

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. گزارش

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل هشتم / روش آزمـون استـاندارد بـرای تعیین CBR (نسبـت باربری کالیفرنیا) خاک‌های متراکم شده در آزمایشگاه

۱. محدودۀ کاربرد

۲. شرح مختصری از روش آزمون

۳. محاسبات

۴. گزارش

۵. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

۶. نکات فنّی و کارشناسی برای ارزیابی آزمایش و گزارش CBR

فصل نهم / روش آزمـون استـاندارد بـرای تعیین چـگالی ویـژه (وزن مخصوص نسبی) ذرّات جامد خاک با استفاده از پیکنومتر

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. گزارش

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل دهم / روش آزمـون استـانـدارد بـرای تعییـن ارزش ماسه‌ای خاک‌ها و مصالح سنگی ریزدانه

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. گزارش

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل یازدهم / روش آزمـون استـاندارد بـرای تعیین دانسیته و وزن مخصوص خاک در محل، با استفاده از روش بطری ماسه

۱. محدودۀ کاربرد

۲. شرح مختصری از روش آزمون

۳. محاسبات

۴. گزارش

۵. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل دوازدهم / روش آزمون استاندارد برای شناسایی و طبقه‌بندی خاک‌های رس واگرا با استفاده از آزمایش Pin Hole (سوراخ سوزنی)

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. گزارش

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل سیزدهم / روش آزمون استاندارد برای اندازه‌گیری پتـانسیـل رمبنــدگـی خـاک‌هـا

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. گزارش

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل چهاردهم / روش آزمـون استـانـدارد بــرای تعییـن نفوذپذیری خاک‌های دانه‌ای (بار ثابت) و دستورالعمل تعیین نفوذپذیری خاک‌های ریزدانه (بار افتان)

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. گزارش

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل پانزدهم / روش آزمـون استـاندارد بـرای تعیین تورّم یا نشست یک‌بعدی خاکهای چسبنده

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. گزارش

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل شانزدهم / روش آزمون استاندارد برای تعیین مقاومت فشـاری محصورنشـدۀ خـاک چسبنـده

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. گزارش

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل هفدهم / روش آزمون استاندارد برای آزمایش برش مستقیم خاک‌ها

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. گزارش

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل هجدهم / روش آزمون استاندارد برای تعیین ضریب اصطکاک خاک و ژئوسینتتیک یـا ژئـوسینتتیـک و ژئـوسینتتیـک بـا استفاده از دستگاه برش مستقیم

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. تجهیزات آزمایش

۵. محاسبات

۶. گزارش

۷. دقّت و خطا

فصل نوزدهم / روش آزمون استاندارد برای آزمایش فشاری سه‌محوری در خاک‌ها به روش‌های CD، CU و UU

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. گزارش

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل بیستم / روش آزمون استاندارد برای تعیین ویژگی‌های تحکیم یک‌بعدی خاک‌ها با استفاده از روش بارگذاری افزایشی

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. گزارش

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

بخش دوم / آزمایشات صحرایی

فصل اول / مقدمه‌ای بر آزمایش‌های صحرایی مطالعات مکانیـک خـاک و خـدمـات ژئوتکنیک

۱. محدودۀ کاربرد

۲. پیوست‌ها

فصل دوم / روش آزمون استاندارد برای تعیین CBR (نسبت باربری کالیفرنیا) خاک‌ها در محل

۱. محدودۀ کاربرد

۲. شرح مختصری از روش آزمون

۳. محاسبات

۴. گزارش

۵. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل سوم / روش آزمون استاندارد برای آزمایش ضـربـه و نفـوذ استـانـدارد SPT

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. گزارش

۵. محاسبات

۶. تکرارپذیری آزمون SPT

۷. بهره‌برداری‌های مستقیم از نتایجSPT در ژئوتکنیک

۸. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با

فصل چهارم / روش آزمون استاندارد مربوط به آزمایش‌های نفوذ مخروط اصطکاکی و مخروط شبه استاتیکی در خاک

۱. محدودۀ کاربرد

۲. اصطلاحات مرتبط با آزمون

۳. ملاحظات

۴. گزارش

۵. دقّت و خطا

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل پنجم / روش آزمون استاندارد برای آزمایش بارگذاری صفحه‌ای

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. آزمایش تعیین مدول عکس‌العمل لایه‌های بستر

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل ششم / روش آزمون استاندارد برای تعیین مقاومت برشی نمونه‌های سنگی با شرایط طبیعی محل (برش برجا) و مصالح خاکی

۱. اهمّیّت و محدودۀ کاربرد

۲. محل و تعداد انجام آزمایش

۳. عمق انجام آزمایش

۴. ابعاد گالری

۵. ابعاد و تعداد جعبۀ آزمایش

۶. خروجی و تجهیزات انجام آزمایش

فصل هفتم / روش آزمون استاندارد برای آزمایش برش پرّۀ صحرایی در خاک چسبنده

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. گزارش

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل هشتم / روش آزمون استاندارد برای اندازه‌گیری صحرایی مقاومت الکتریکی خاک، با استفاده از روش چهار الکترودی وِنِر

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. محاسبات

۵. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل نهم / روش آزمون استاندارد برای آزمایش پرسیومتری در خاک‌ها

۱. محدودۀ کاربرد

۲. ملاحظات مهم

۳. شرح مختصری از روش آزمون

۴. گزارش

۵. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل دهم / روش آزمون استاندارد برای آزمایش دیلاتومتری تخـت (اتّسـاعسنـجـی یـا انبسـاط‌سنجـی)

۱. محدودۀ کاربرد

۲. شرح مختصری از روش آزمون

۳. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل یازدهم / روش آزمون استاندارد برای تعیین نفوذپذیری خـاک‌ها و مصالح آبرفتی با روش لوفران

۱. محدودۀ کاربرد

۲. شرح مختصری از روش آزمون

۳. محاسبات

۴. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

فصل دوازدهم / روش آزمون استاندارد تعیین نفوذپذیری در توده‌های سنـگی درزه‌دار با آزمـایش فشـار آب (لـوژان)

۱. محدودۀ کاربرد

۲. تعاریف

۳. ملاحظات مهم

۴. شرح مختصری از روش آزمون

۵. محاسبات

۶. نکات فنّی و کارشناسی مرتبط با آزمون

پیوست الف / نکـات فنّی و مهنـدسـی عمومـی در مکانیک خاک و مهندسی ژئوتکنیک

پیوست ب / جداول کـاربـردی در آزمــایـش‌هـای مکانیک خاک و مهندسی ژئوتکنیک