گزارش کار آزمایشگاه مکانیک خاک
(آزمایش تعیین حد روانی)
هدف از آزمایش:
هدف از انجام این آزمایش، تعیین درصد رطوبتی است که در آن مخلوط آب و خاک از حالت خمیری به حالت مایع در می آید.
وسایل آزمایش:
1. دستگاه حد روانی کاساگرانده
2. شیار کش
3. کاردک
4. گرمخانه ( اون )
5. ترازو دیجیتالی
6. خاک
7. آب
8. سه تا ظرف برای ریختن نمونه ها
9. الک نمره 40
تئوری مساله:
خاکهای ریزدانه با افزایش مقدار آب جذب شده حالات مختلفی به خود می گیرند. افزایش آب باعث پوشیده شدن دانه ها با یک لایه آب جذب سطحی می شود. با افزودن آب بیشتر، ضخامت لایه آب دور دانه ها اضافه شده، لغزش دانه ها روی یکدیگر راحت تر می شود. بنابراین رفتار خاک عملاً به میزان آب داخل مجموعه بستگی دارد.
کانیهای رس به علت ساختمان بلوری، دارای نیروهای سطحی زیادی هستند که وجود آب جذب سطحی نیز به علت وجود همین نیروها می باشد و این نیروها می توانند بر نیروی ثقل آب غلبه نمایند.بنابراین تنها ریزدانه بودن، برای شناخت خاک کافی نیست بلکه باید نوع ریزدانه مشخص شود، زیرا ریزدانه های مختلف دارای رفتار مشابهی از جهت آب جذب سطحی نیستند.
روش انجام آزمایش:
1. وزن سه ظرف مخصوص تعیین درصد رطوبت را تعیین می کنیم.
2. نمونه انتخابی از خاکی را که در هوا خشک شده و از الک نمره 40 عبور کرده است, در ظرف می دهیم و به آن مقداری آب اضافه کرده, خاک را چنان مخلوط می کنیم تا به صورت یک خمیر یکنواخت در آید.
3. قسمتی از نمونه خاک آماده شده را در جام کاساگرانده قرار داده, در حالی که جام روی پایه ثابت است با استفاده از کاردک, سطح خاک داخل جام را صاف می کنیم, به طوری که عمق خاک در گودترین نقطه 10 میلیمتر باشد. خاک اضافی باقیمانده را در یک ظرف جداگانه قرار دهید و روی آن را با یک دستمال خیس بپوشانید تا رطوبت خود را از دست ندهد.
4. با استفاده از شیارکش, روی خاک داخل جام شیاری در امتداد محور تقارن جام به وجود می آوریم. برای این کار, شیارکش را روی سطح خاک قرار داده, آن را روی یک منحنی حرکت می دهیم. در خاکهایی که با یک حرکت نمی توان شیار به وجود آورد, این کار را باید چندین بار تکرار نمود.
5. دسته دستگاه را با سرعتی در حدود 2 ضربه در هر ثانیه می چرخانیم. با این کار, جام بالا می رود و فرو می افتد و به این وسیله یک ضربه بر جام اعمال می شود. این کار را تا وقتی که شیار در طولی به اندازه 13 میلیمتر (5/. اینچ) بسته شود یا در ابتدای شیار شروع به بسته شدن کند ادامه می دهیم.
6. در این آزمایش اگر خاک روی سطح جام بلغزد, باید آزمایش را با درصد رطوبت بیشتر تکرار نمود. اگر بعد از چند بار تکرار با درصد رطوبت بالاتر, نمونه خاک همچنان داخل جام لغزید و برای بسته شدن شیار, همیشه تعداد ضربات کمتر از 25 بدست آمد, با این روش حد روانی خاک مورد نظر را نمی توان تعیین نمود و آن را بدون انجام آزمایش حد خمیری, به عنوان یک خاک غیر خمیری معرفی می کنیم.
7. تعداد ضربات لازم برای بسته شدن شیار را یادداشت کرده, مقداری از خاک داخل جام را که شامل قسمت بسته شده شیار است, برای تعیین درصد رطوبت, داخل ظرف مخصوص تعیین درصد رطوبت می ریزیم.سپس وزن ظرف و خاک مرطوب را تعیین می کنیم.
8. جام را خالی کرده, جام و شیارکش را تمیز می کنیم و برای مرحله بعدی آماده می کنیم.
9. به نمونه خاک, مقداری آب اضافه می کنیم تا درصد رطوبت آن بالاتر رود و تعداد ضربات لازم برای بسته شدن شیار کم شود. مراحل 3 تا 8 را مجدداً انجام می دهیم. این عمل باید برای تعدا ضربات بین 15 تا 20, 20 تا 25 و 25 تا 35 انجام شود.
10. درصد رطوبت سه نمونه باید تعیین شود. برای این کار, ظرفهای تعیین درصد رطوبت را در گرمخانه قرار می دهیم تا خاک خشک شود و به یک وزن ثابت برسد.
محاسبات:
درصد رطوبت را برای هر سه نمونه, مطابق زیر تعیین می کنیم:
خاک رطوبت درصد=[((تر نمونه ظرف وزن-خشک نمونه ظرف وزن))/((خشک نمونه ظرف وزن-خالی ظرف وزن) )]×100
جدول و نمودار:
شماره آزمایش
1
2
3
شماره قوطی
123
304
122
وزن قوطی
4/21
2/34
4/22
وزن خاک مرطوب+ قوطی
6/51
8/57
6/58
وزن خاک خشک+ قوطی
4/45
7/52
9/50
وزن آب
2/6
5
7/7
وزن خاک خشک
24
6/18
5/28
میزان رطوبت
83/25
88/26
01/27
تعداد ضربات
30
21
15
در پایان درصد رطوبت را با توجه به تعداد 25 ضربه می خوانیم.
1