آزمایش نفوذ استاندارد(SPT)
آزمایش نفوذ استاندارد (SPT) یکی از قدیمی ترین و معمول ترین آزمایش های صحرایی ژئوتکنیک می باشد که از آن برای تخمین مقاومت خاک کف گمانه استفاده می گردد.
برای انجام این آزمایش ابتدا گمانه ای با قطر ۲.۵ تا ۱۸ اینچ تا عمق مورد نظر، حفر می شود. سپس میله از سرمته حفاری در عمق مورد نظر جدا گردیده و نمونه گیر (SPT) که از یک استوانه توخالی تشکیل شده و می تواند در امتداد طول خود به دو نیم تقسیم گردد، متصل می شود.
نمونه گیرSPT توسط سقوط آزاد چکشی به وزن Kg 5/63 از ارتفاع cm 76 تا عمق cm 45 در خاك کف گمانه کوبیده می شود و تعداد ضربات به ازاي هر cm 15 ثبت میشود. از مجموع شمارش ضربات در دو فاصله cm 15 پایانی به عنوان عدد نفوذ N استفاده می شود. عدد SPT با توجه به اثر سربار، انرژي وارده، طول میله، روش نمونه گیري و قطر گمانه اصلاح می شود.
در انتها نمونه گیر نفوذ استاندارد (SPT) از میله حفاری جدا گردیده و خاک درون نمونه گیر به عنوان نمونه دست نخورده به آزمایشگاه ارسال می گردد. دقت شود نمونه های دریافتی در ظروف هوابندی شده برای جلوگیری از تغییر رطوبت، به همراه اطلاعات نام پروژه، شماره گمانه، عمق نمونه و شمار ضربه ها برای هر ۱۵ سانتی‌متر، به آزمایشگاه ارسال خواهد شد.
مهمترین دلایل استفاده از این آزمایش، سهولت انجام، هزینه کم، رایج بودن در کشورهاي مختلف، سادگی تجهیزات آزمون و ارتباط گسترده پارامترهاي ژئوتکنیکی با مقاومت نفوذ است
از این آزمایش میتوان جهت تخمین پارامترهایی مثل وزن مخصوص ، تراکم نسبی ، زاویه اصطحکاک ، مقاومت فشاري زهکشی نشده ، ظرفیت باربري پی (q) مدول تنش – کرنش ، استفاده کرد.
تصحيح نتايج آزمايشSPT
به منظور همسان نمودن شيوه هاي استفاده از نتايج آزمون SPT برخي از محققين ضرائب اصلاح و اصلاحاتي براي نتايج آزمون نفوذ استاندارد معرفي كرده اند . در واقع اين اصلاحات تا حدودي از تاثيرات برخي از نواقص عمده آزمون نفوذ استاندارد كاسته و متغيرهاي موثر در نتيجه آزمون را كمتر مي نمايد.
از مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر روی نتایج SPT انرژی ضربه ی وارد شده به میله، تنش سربار، طول میله ، قطر گمانه و شیوه ی نمونه گیری می باشد. رابطه ی اصلاح SPT در ازای عوامل ذکر شده به صورت زیر است:
که در آن:
: ضریب اصلاح برای نسبت انرژی چکش (ER)
: ضریب تصحیح برای قطر گمانه
:ضریب تصحیح برای طول میله
: ضریب اصلاح روش نمونه گیری.
N: عدد خام SPT به دست آمده در صحرا می باشد
Em : ضریب بازدهی چکش بر حسب نوع چکش
از طرف ديگر مقدار تنش قائم در اعماق مختلف زمين متفاوت است و لذا ميزان سربار وارده بر محيطي كه مورد ضربات SPT واقع می شود در هر نقطه تابع ارتفاع خاك روي آن مي باشد . بر همين اساس برخي از محققين معتقدند كه لازم است نتايج SPT براي عمق آزمون هم اصلاح شود . اين اصلاح تحت عنوان اصلاح سربار مطرح مي شود. همچنين آزمايش هاي انجام شده در نزديكي انتهاي لايه هاي خاك عدد SPT را بالاتر از نقاط آزمايش شده در بالاي لايه هاي مذكور نشان مي دهد. محققين توصيه كرده اند كه اصلاح سربار براي شرايطي كه فشار سربار غير از 100 کیلو پاسکال است بايد انجام شود . بر همين اساس ضريب اصلاح سربار را براي خاكهاي ماسه اي به صورت زير معرفي مي نمايند.
پارامترهاي سختی خاک براي قشرهاي موجود در محل از طريق آزمايشهاي صحرايي و آزمايشگاهي قابل اندازه گيري مي باشد. یکی از بهترین راه ها برای تعیین پارامتر های سختی خاک استفاده از روابط تجربی بین نتایج آزمایش SPT و پارامتر های سختی از جمله مدول عکس العمل بستر و مدول الاستیسیته می باشد. روابط زیادی در کتب مکانیک خاک توسط محقیقین مختلف در این خصوص ارائه شده است که در جدول زیر به تعدادی از آنها اشاره می شود.
