دانلود تحقیق آزمایش هیدرومتری

آزمایش هیدرومتری مقدمه : تجزیه هیدرومتری برپایه اصل رسوب دانه های خاک در آب می باشد .

وقتی نمونه خاکی درداخل آب پراکنده می شود ، ذرات بسته به شکل ، اندازه و وزنشان با سرعت های متفاوت رسوب می کنند .

در آزمایش زیر به بررسی اصول و روش آزمایش هیدرومتری خاک می پردازیم .

تئوری آزمایش : با توجه به رابطه روبه رو و با دانستن L و tمی توان درصد وزنی خاک ریزتر از قطر داده شده را محاسبه کرد : D : درصد وزنی رد شده خاک ریزتر از قطر داده شده ( قطر ذرات خاک ) K : عدد ثابت L : عمق اندازه گیری شده از سطح آب تا مرکز ثقل حباب هیدرومتری t : زمان مقدار k تابع توده ویژه خاک (Gs ) و ویسکوزیته می باشد که در دماهای مختلف با توجه به جدول به دست می آید : وسایل و مواد لازم : مزور 1000 سی سی و 500 سی سی هیدرومتر ( چگالی سنج ) خاک ریز دانه ( عبور کرده از الک نمره 200) هگزا متا فسفات سدیم دماسنج روش آزمایش : 20 گرم هگزامتا فسفات سدیم را در مزور 1000 ریخته و به آن آب اضافه می کنیم و خوب هم می زنیم .

چون محلول به دست آمده 20 گرم در cc1000 است ، 250 گرم از محلول را جدا می کنیم و در مزور می ریزیم و آن قدر آب می افزاییم تا به cc1000 برسد .

در این حالت دمای محلول را اندازه می گیریم که حدود 20 درجه سلسیوس است و k مربوط به دمای 20 و Gs=2.65 را از جدول استخراج می کنیم که برابر است با k = 0.01365 .سپس چگالی سنج را در درون مزور قرار می دهیم و پس از ثابت شدن آن عدد چگالی سنج را قرائت می کنیم .

چگالی سنج عدد 5.5 را نشان می دهد .

مقدار cc 250 از محلول را جدا می کنیم و در داخل ظرف هیدرومتری می ریزیم و خاک را به آن می افزاییم .

سپس آن قدر به آن آب می افزاییم تا این که آب به پره های ظرف برسد .

ظرف را در دستگاه هیدرومتری قرار می دهیم تا دستگاه به طور کامل خاک را در آب مخلوط کند .

مخلوط را در مزور cc1000 می ریزیم و آب را تا cc1000 پر می کنیم .

سپس چگالی سنج را در درون آن قرار می دهیم و در زمان هایی که در جدول مشخص شده عدد چگالی سنج را ثبت می کنیم .

اگر آزمایش در دمای C 20 ادامه پیدا می کرد ، عدد چگالی سنج کمی بالاتراز عدد 5.5 که از نمونه شاهد حاصل شد ، متوقف می شد .

به دلیل آن که آزمایش برای بار دوم در دمای 17 درجه انجام شد چگالی سنج نهایتا عدد 5 را نشان داد که k مربوط به دمای C 17 برابر 0.01417 می باشد .

(جدول 1 و 2 ) آزمایش ترکم مقدمه : خاک در حالت معمولی شامل منافذی است که در آن هوا وجود دارد ، به همین خاطر برای به دست آوردن وزن مخصوص خاک نمی توانیم از نمونه غیر متراکم استفاده کنیم .

لذا برای به دست آوردن وزن مخصوص خاک باید خاک را خوب متراکم کرد .

هدف از انجاماین آزمایش به دست آوردن درصد رطوبت بهینه برای حداکثر تراکم است .

تئوری آزمایش : تراکم با چکش های کوچک و بزرگ صورت می گیرد و بر دو نوع است : 1- تراکم معمولی 2- تراکم مصالح سدی تراکم معمولی خود به دو بخش تقسیم می شود : الف ) در قالب 4 اینچ ، سه لایه ، 25 ضربه در هر لایه ، چکش کوچک 5.5 پوندی ، ارتفاع سقوط cm 12 .

ب ) در قالب 6 اینچ ، سه لایه ، 56 ضربه در هر لایه ، چکش کوچک 5.5 پوندی ، ارتفاع سقوط cm 12 .

تراکم مصالح سدی نیز به دو بخش تقسیم می شود : الف) در قالب 4 اینچ ، پنج لایه ، 25 ضربه در هر لایه ، چکش بزرگ 10 پوندی ، ارتفاع سقوط cm 18 .

ب ) در قالب 6 اینچ ، پنج لایه ، 56 ضربه در هر لایه ، چکش بزرگ 10 پوندی ، ارتفاع سقوط cm 18 .

پس از تراکم ، وزن م خصوص تر خاک را به راحتی می توان به دست آورد .

وزن مخصوص خشک خاک هم از رابطه مقابل قابل محاسبه است : : وزن مخصوص خشک خاک : وزن مخصوص تر : درصد رطوبت وسایل و مواد لازم : مزور ، خاک ، وسایل تراکم معمولی نوع الف از قبیل قالب 4 اینچ و چکش 5.5 پوندی ، الک ، ترازو ، قوطی درصد رطوبت ، بیلچه ، کاردک ، سینی و استانبولی .

روش آزمایش : به میزان 5 کیکوگرم خاک عبور کرده از الک را با ترازو اندازه گیری می کنیم .

این خاک را در سه لایه در قالب ریخته و 25 ضربه در هر لایه با چکش 5.5 پوندی می زنیم ، سپس قسمت بالای قالب را برداشته ، سطح خاک متراکم شده در قالب را با کاردک صاف کرده و قالب را با خاک وزن می کنیم .

مغزی نمونه متراکم را برداشته و وزن آن را اندازه می گیریم ، سپس در قوطی درصد رطوبت در گرمکن قرار می دهیم .

در چندین مرحله این عمل را با افزودن 1 الی 2 درصد ( 50 الی 100 سی سی ) آب تکرار می کنیم و در هر مرحله نتایج را یادداشت می کنیم .

این آزمایش را آن قدر تکرار می کنیم تا خاک اشباع شود و وزن خاک داخل قالب کمتر شود .

به میزان 5 کیکوگرم خاک عبور کرده از الک را با ترازو اندازه گیری می کنیم .

نتایج به دست آمده : نتایج به دست آمده در جدول3 نشان داده شده است .

ابعاد و وزن قالب هم به صورت زیر است : ارتفاع قالب : 11.60 سانتی متر قطر داخلی : 10.09 سانتی متر وزن قالب : 3.545 کیلوگرم حجم قالب : 4- 10 * 9.3 متر مکعب ..............................................................................................................................................................................

آزمایش نفوذ پذیری مقدمه : دو روش استاندارد برای تعیین نفوذ پذیری خاک در آزمایشگاه وجود دارد : الف- آزمایش هد ( انرژی ) ثابت : برای خاک های درشت دانه ب - دیگری هد ( انرژی) متغیر یا افتان : برای خاک های ریزدانه ما در این آزمایش ، هد متغیر را مورد بررسی قرار دادیم : وسایل و لوازم : آب جاری ، دستگاه آزمایش نفوذ پذیری ، زمان سنج ، نمونه خاک روش آزمایش : آب از داخل یک لوله قائم به داخل خاک جریان می یابد .

اختلاف انرژی اولیه h1 در زمان t = 0 یادداشت شده و به آب اجازه داده می شود تا از داخل نمونه خاک عبور کند به طوری که اختلاف انرژی نهایی در زمان t = tf برابر h2 شود .

میزان آب عبوری از نمونه خاک در زمان t می تواند با رابطه زیر بیان شود : که در آن q میزان جریان و a سطح مقطع لوله و A سطح مقطع نمونه خاک است .

با مرتب کردن این معادله داریم : چنانچه از سمت چپ معادله بالا از صفر تا t برای زمان و از سمت راست از h1 تاh2 برای انرژی انتگرال بگیریم ، خواهیم داشت : و به عبارتی : آزمایش هد (انرژی) افتان بیشتر برای خاک های ریز دانه که دارای نفوذپذیری کمی هستند مناسب می باشد .

نتایج آزمایش : A=4in2=81cm2 و L=11.5cm و d=6mm و a=0.28cm2 و t=185s ..............................................................................................................................................................................

آزمایش تک محوری این آزمایش حالت خاصی از آزمایش UU بوده و معمولا بر روی خاک رس انجام می شود .

در این آزمایش فشار همه جانبه صفر است .

بار قائم به سرعت اعمال و نمونه گسیخته می شود .

در هنگام گسیختگی تنش کل اصلی کوچکتر برابر با صفر و تنش کل اصلی بزرگتر برابر با می باشد .

به دلیل آن که مقاومت حالت حالت زهکشی نشده مستقل از فشار همه جانبه (محیطی) است ، لذا : qu مقاومت فشاری محصور نشده یا ساده نامیده می شود .

نتایج حاصل از این آزمایش در جدول 4 اورده شده است .

آزمایش دانه بندی خاک مقدمه : دانه بندی در مکانیک خاک از اهمیت فراوانی برخوردار است .

از دانه بندی در طبقه بندی خاک استفاده می شود .

همچنین از دانه بندی در اختلاط بتن نیز استفاده می شود .

منحنی های دانه بندی اطلاعات زیادی را در مورد خاک در اختیار ما قرار می دهند ، از جمله می توان نوع خاک ، همگن بودن یا نبودن آن و ...

را نام برد .

در آزمایش زیر دانه -بندی خاک مورد بررسی قرار می گیرد .

تئوری آزمایش : پس از دانه بندی خاک و رسم منحنی دانه بندی می توان مقادیر D10 ، D30 و D60 را به دست آورد .

به وسیله این مقادیر Cu ( ضریب یکنواختی ) و Cc ( ضریب انحنا ) از طریق روابط زیر محاسبه می شوند : و D10 : اندازه ای که 10 درصد وزنی خاک از آن اندازه کوچک ترند .

D30 : اندازه ای که 30 درصد وزنی خاک از آن اندازه کوچک ترند .

D60 : اندازه ای که 60 درصد وزنی خاک از آن اندازه کوچک ترند .

اگر و خاک خوب می باشد .

وسایل لازم : سری کامل الک ها ، ترازو ، مقدار معینی خاک روش آزمایش : مقدار Kg2 خاک را به وسیله ترازو اندازه گیری کرده و سپس آن را درون الک اول از سری الک ها ریخته ( با دستگاه یا بدون دستگاه ) آن را می لرزانیم ، سپس مقدار خاک مانده روی هر کدام از الک ها را وزن می کنیم و جدول و نمودار مربوطه را کامل می کنیم .

نتایج به دست آمده : پس از انجام آزمایش جدول و منحنی مربوطه را کامل می کنیم .

با توجه به نتایج چون بیش از 50% خاک روی الک نمره 4 مانده است بنابراین خاک مورد نظر شن است .

ضمنا خاک از دانه بندی پیوسته برخوردار نیست ، چون در منحنی دانه بندی جهش بزرگی بین الک و نمره 4 مشاهده می شود .

ضمنا با توجه به درشت دانه بودن بخش عمده ای از خاک می توان قضاوت کرد که خاک برای راه سازی مناسب است .

با توجه به مشخصات به دست آمده از دانه بندی ، خاک در طبقه A-1 آشتو قرار می گیرد که برای زیر اساس مناسب است .

در منحنی دانه بندی مقادیر Cc و Cu به دست آمده نوشته شده است .

با توجه به دانه بندی و مقادیر Cc و Cu ، خاک مورد آزمایش GP از طبقه بندی یونیفاید می باشد .

( جدول 5 و 6 ) آزمایش تعیین درصد رطوبت مقدمه : تعیین درصد رطوبت در بسیاری از آزمایش های مکانیک خاک کاربرد دارد .

از جمله می توان آزمایش تعیین حدود اتربرگ ، به دست آوردن درصد رطوبت بهینه در آزمایش تراکم و ...

در این آزمایش چگونگی تعیین درصد رطوبت را مورد بررسی قرار می دهیم .

تئوری آزمایش : رابطه تعیین درصد رطوبت به صورت زیر می باشد : وسایل لازم : قوطی درصد رطوبت ، خاک ، ترازو ، گرمکن روش آزمایش : مقداری خاک را به صورت خمیر در آورده و سپس آن را در داخل قوطی های درصد رطوبت قرار می دهیم ( قوطی ها را قبلا وزن کرده ایم ) .

سپس قوطی ها را با نمونه داخل آنها وزن می کنیم و آنها را در داخل گرمکن قرار می دهیم .

بعد از 24 ساعت آنها را از گرمکن درآورده و دوباره آنها را وزن می کنیم .

طبق رابطه بالا درصد رطوبت هریک از قوطی ها را به دست می آوریم .

گروه A آزمایش را با 3 قوطی انجام داد که در یکی از آنها خاک و در دو قوطی دیگر خمیر ریختیم .

آزمایش تعیین حدود اتربرگ مقدمه : حدود اتربرگ ( حد روانی ، حد خمیری ) و شاخص خمیری در شناخت نوع خاک و طبقه بندی آن نقش مهمی دارد .

درصد رطبتی که در آ، خاک از حالت نیمه سفت به حالت خمیر در می آید را حد خمیری می گویند و به درصد رطبتی که خاک در آن از حالت خمیر به حالت مایع یا روان تبدیل می شود ، حد روانی اطلاق می شود .

در آزمایش زیر روش اندازه گیری حد روانی و حد خمیری یک نمونه خاک بررسی می شود .

تئوری آزمایش : پس از تعیین حد روانی LL و حد خمیری PL خاک ، شاخص خمیری را از فرمول زیر به دست می آوریم : PI : شاخص خمیری