آزمایش تراکم خاک



گزارش کار آزمایشگاه مکانیک خاک
(آزمایش تراکم خاک)

هدف از آزمایش:
هدف از انجام عملیات تراکم, کاهش میزان تخلخل خاک است. وجود آب تا میزان مشخصی, سبب تسهیل این عملیات می گردد. به دست آوردن این حد رطوبت و وزن مخصوص خشک بیشینه خاک پس از به کار بردن میزان معینی انرژی کوبشی, هدف مهم آزمایش تراکم است.
وسایل آزمایش:
1. قالب مخصوص
2. چکش تراکم
3. ترازوی دیجیتالی و ترازوی معمولی
4. دستگاه گرمخانه ( اون )
5. ظروف فلزی
6. آب به مقدار لازم
7. 5 کیلوگرم خاک
تئوری مساله:
گرچه اصول تراکم هنوز به طور کامل شناخته نشده است, این نکته قابل درک است که آب در خاک, مخصوصاً در خاکهای ریزدانه, نقش مهمی را بازی می کند؛ وقتی آب به خاک خشک اضافه می شود, ذرات خاک یک لایه نازک از آب (فیلم) را جذب سطحی می کنند. در اثر اضافه کردن بیشتر آب, این لایه های نازک ضخیم تر شده, اجازه می دهند تا ذرات خاک راحت تر روی یکدیگر بغلتند. این مرحله اغلبِ روغنکاری نامیده می شود. تا وقتی که ضخامت این لایه نازک آب روی ذرات درشت, در مقایسه با قطر ذرات قابل توجه نباشد, تاثیر عمل روغنکاری تنها به ذرات ریزدانه خاک محدود می شود. به همین خاطر, اضافه کردن مقدار کمی آب به خاک خشک به عمل متراکم کردن خاک کمک می کند.
در عمل متراکم کردن, آب اضافه شده جایگزین هوایی می شود که در خلل و فرج خاک وجود دارند. ولی بعد از رسیدن به درصد بالایی از اشباع, آب فضاهایی که می تواند توسط ذرات خاک پر شود, اشغال می کند و مقدار هوای محبوس شده در خاک اساساً ثابت می ماند.
روش انجام آزمایش:
1. قالب خالی را همراه با ته آن و بدون حلقه دور قالب وزن کنید.
2. یک نمونه نماینده از خاکی که باید آزمایش شود, آماده کنید. همه کلوخه های خاک را در یک هاون توسط چکشی که سر آن لاستیکی است خرد کنید و خاک را با الک شماره 4 سرند نمائید.
3. با خاکی که از الک شماره 4 عبور داده شده, یک لایه 5 تا 8 سانتیمتری در قالب درست کنید.
4. به ملایمت خاک را فشار دهید تا سطح آن صاف شود و بعد با 25 ضربه یکنواخت و پخش شده در تمام سطح توسط ضربات چکش, خاک را متراکم کنید. ارتفاع سقوط چکش را ft 1 بگیرید. بین هر سقوط چکش, هم قالب و هم چکش باید بخاطر پخش یکنواخت ضربات در تمام سطح نمونه به آرامی چرخانده شوند.
5. آزمایش را برای لایه های دوم و سوم تکرار کنید, ارتفاع سقوط چکش را ft 1 بالاتر از سطح خاک مورد آزمایش تنظیم کنید. وقتی عمل متراکم کردن سومین لایه خاک را نیز به اتمام رساندید, دور و سطح قالب را از زواید پاک کنید.
6. حلقه دور قالب را بردارید. در برداشتن حلقه دور قالب, آن را بچرخانید تا اتصالی که بین حلقه وخاک ایجاد شده, قبل از آنکه آن را از روی قالب بردارید, جدا شود. این عمل باعث می شود به هنگام برداشتن حلقه از دور ستون قالب از جابجایی و حرکت مقدرای از خاک متراکم شده جلوگیری شود. عمل صاف کردن روی نمونه درون قالب می بایست توسط خراشیدن روی نمونه بوسیله خط کش لبه فلزی صورت گیرد. عمل را از محور مرکزی شروع کرده, تا لبه های قالب کار را ادامه دهید.
7. هنگامی که نمونه از نظر سطح بالایی آماده شد و تمام خاکهای شل از اطراف آن پاک گردید, سیلندر و نمنه را وزن کنید.
8. خاک را از درون سیلندر خارج کرده, یک نمونه نماینده برای تعیین درصد رطوبت آن آماده کنید. مقدار باید از روی نمونه هایی که از قسمتهای بالا, وسط و ته خاک متراکم شده به دست آمده, تعیین شود.
9. خاکی را که از داخل سیلندر خارج کرده اید, با دست خرد کرده, آن را با نمونه اصلی آن دوباره مخلوط کنید و مقدار آب آن را تا حدود3% با اضافه کردن آب بوسیله اسپری افزایش دهید. مراقب باشید که آب را بطور یکسان پخش کرده, خاک را کاملاً مخلوط کنید. دانستن مقدار آب اضافه شده کمک می کند تا مقدار رطوبت را کنترل کنید.
10. دوباره عمل متراکم کردن را تکرار کنید. هر بار مقدار آب را در حدود 3% افزایش دهید. باید چندین بار این کار را انجام دهید تا وقتی که خاک خیلی مرطوب و چسبنده شود،اما به علت رطوبت خاک مورد آزمایش ما به 2 بار آزمایش اکتفا می کنیم.

محاسبات:
وزن ظرف با نمونه خشک(gr)
وزن ظرف با نمونه تر(gr)
وزن ظرف نمونه خالی(gr)
شماره ظرف نمونه
6/107
8/123
1/34
113
4/148
176
3/34
314
6/393
455
5/155
105

ω=[((W_1-W_2 ))/((W_2-W_C ) )]×100=W_W/W_S ×100
ω_1=22.04 %
ω_2=24.19 %
ω_3=25.79 %

با توجه به این که حجم قالب 〖cm〗^3944 است پس داریم :

γ=w/v=(نمونه با قالب وزن-خالی قالب وزن)/(قالب حجم)

γ_d=γ/(1+ω)

γ_1=(5.27-3.44)/(944×10^(-6) )=1938.56 Kg⁄m^3

γ_(d_1 )=1938.56/(1+22.04/100)=1588.46

γ_2=(5.22-3.44)/(944×10^(-6) )=1885.59 Kg⁄m^3

γ_(d_2 )=1885.59/(1+24.19/100)=1518.31

γ_3=(5.23-3.44)/(944×10^(-6) )=1896.19 Kg⁄m^3
γ_(d_3 )=1896.19/(1+25.79/100)=1507.42

رسم منحنی :

6