آزمایش خاک چیست؟
آزمایش خاک به مجموعه آزمایش‌هایی گفته می‌شود که برای بررسی دقیق ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک زمین در جغرافیاهای متفاوت انجام می‌شود. انجام این آزمایش برای ساختن یک ساختمان مقاوم در برابر خطرات مختلف همچون زلزله، نشست و… ضروری است و از سویی قوانینی الزام‌آور برای انجام آن نیز وجود دارد. البته همه پروژه‌ها نیازی به انجام این آزمایش ندارند که در قسمت بعدی به تفصیل این موضوع را بررسی خواهیم کرد.
این آزمایش که علاوه بر صنعت ساختمان در صنعت کشاورزی نیز اهمیت فوق‌العاده‌ای دارد، اطلاعاتی بسیار مهم نظیر اسیدیته، مقاومت برشی، دانه‌بندی، حد تحمل وزن، چگالی، میزان نفوذپذیری خاک و بسیاری عوامل دیگر را استخراج خواهد کرد. داده‌های حاصل از این آزمایش می‌تواند مهندسان عمران را به سوی طراحی بهترین مدل برای ساخت یک ساختمان استاندارد و مقاوم در برابر زلزله راهنمایی کند. اما این تنها کاربردهای تست خاک نیست؛ با ما همراه باشید تا مهم‌ترین کاربردهای این آزمایش را بررسی کنیم.
کاربردهای آزمایش خاک
• از جمله مهم‌ترین کاربردهای آزمایش خاک می‌توان به این موارد اشاره کرد:
• تعیین کردن میزان و نوع مصالح مورد نیاز شما برای ساخت یک ساختمان مقاوم و استاندارد
• کمک به مهندسین طراح و محاسب برای تعیین دقیق مشخصات پروژه شما
• تعیین مسیر برای مقاوم‌سازی ساختمان در برابر زلزله
• مشخص شدن عناصر سازنده خاک و تیپ خاک
و…
در مجموع می‌توان گفت در پروژه‌های بزرگ راهی جز انجام تست خاک برای ساخت یک سازه استاندارد وجود نخواهد داشت.
• زمین‌هایی که از قبل آزمایش خاک در آن‌ها و یا در همسایگی آن‌ها انجام شده و داده‌های کافی برای تحلیل شرایط خاک آن وجود داشته باشد.
• ساختمان‌هایی که زیربنای آن‌ها کمتر از ۳۰۰ متر مربع باشد.
• ساختمان‌های با اهمیت کم؛ نظیر سوله‌ها، انبارها و دیگر مکان‌هایی که خسارت خرابی آن زیاد نیست؛ مخصوصاً از لحاظ خسارت جانی.
• ساختمان‌های دارای حداکثر ۴ طبقه (با احتساب پارکینگ و انباری)
• ساختمان‌هایی که در مناطق اطراف خود سازه‌های کمی وجود داشته باشد؛ با این شرط که وضع خاک آن مساعد باشد.
• در هر صورت اگر پروژه عمرانی شما متوسط یا بزرگ است، به شما پیشنهاد می‌کنیم این آزمایش را انجام دهید؛ چراکه در استفاده شما از مناسب‌ترین نوع مصالح و به بهترین میزان، تأثیر بسیار زیادی خواهد داشت.
در چه صورت به انجام آزمایش خاک نیاز است؟
همان‌طور که گفتیم همه پروژه‌های ساخت و ساز نیاز به انجام تست خاک ندارند. در صورتی که پروژه شما مشمول موارد زیر است، نیازی به انجام این تست نخواهید داشت:
• زمین‌هایی که از قبل آزمایش خاک در آن‌ها و یا در همسایگی آن‌ها انجام شده و داده‌های کافی برای تحلیل شرایط خاک آن وجود داشته باشد.
• ساختمان‌هایی که زیربنای آن‌ها کمتر از ۳۰۰ متر مربع باشد.
• ساختمان‌های با اهمیت کم؛ نظیر سوله‌ها، انبارها و دیگر مکان‌هایی که خسارت خرابی آن زیاد نیست؛ مخصوصاً از لحاظ خسارت جانی.
• ساختمان‌های دارای حداکثر ۴ طبقه (با احتساب پارکینگ و انباری)
• ساختمان‌هایی که در مناطق اطراف خود سازه‌های کمی وجود داشته باشد؛ با این شرط که وضع خاک آن مساعد باشد.
• در هر صورت اگر پروژه عمرانی شما متوسط یا بزرگ است، به شما پیشنهاد می‌کنیم این آزمایش را انجام دهید؛ چراکه در استفاده شما از مناسب‌ترین نوع مصالح و به بهترین میزان، تأثیر بسیار زیادی خواهد داشت.
مراحل اداری انجام آزمایش خاک
1. بازدید از محل
2. توافق قیمت با آزمایشگر و عقد قرارداد
3. انجام حفاری و برداشت خاک
4. مستقر شدن کارشناس ژئوتکنیک
5. انجام فرآیندهای آزمایشگاهی
6. صدور دفترچه نتایج آزمایش خاک
7. ارسال مدارک به نظام مهندسی
8. دریافت پاسخ از نظام مهندسی
آزمایش SPT یا آزمایش نفوذ استاندارد
به دلیل شکل ساده انجام این آزمایش هزینه آن بسیار پایین است. روش انجام آن به این صورت است که یک وزنه با جرم ۶۳.۵ کیلوگرم را از فاصله ۷۶ سانتی‌‌متری سطح خاک رها می‌کنند. در ادامه تعداد ضرباتی که منجر به نفوذ وزنه در عمقی مشخص از خاک می‌شود را شمارش می‌کنند و بدین ترتیب می‌توان نرخ نفوذپذیری خاک را مشخص کرد. همچنین خروجی این آزمایش اثر زیادی در تعیین تیپ خاک خواهد داشت. در ادامه مقاله با معنای تیپ خاک و انواع آن آشنا خواهید شد.
از آنجایی که در بیشتر اوقات، آزمایش SPT یا آزمایش نفوذ استاندارد در محفظه‌های حفاری‌شده‌ای انجام می‌شود که برای مقاصد دیگر به وجود آمده‌اند، این آزمایش در رده ارزان‌ترین آزمایش‌ها قرار می‌گیرد.
آزمایش هم‌ارز ماسه‌ای (SE)
آزمایش هیدرومتری و دانه‌بندی
این آزمایش نیز در زمره آزمایش‌های ضروری قرار دارد و برای تعیین یکی از مهم‌ترین عوامل خاک، یعنی دانه‌بندی آن به کار می‌رود. این تست خاک بر اساس اندازه ذرات سازنده خاک و همچنین عناصر سازنده آن، به سه روش مختلف انجام می‌شود:
ا دسته اول: برای خاک‌هایی که بیش از ۹۰ درصد ذرات سازنده آن بزرگ‌تر از الک ۲۰۰ باشد
این دسته از خاک‌ها را به دو شیوه آزمایش می‌کنند: خشک و تر. در شیوه خشک چندین الک بر روی هم قرار می‌گیرد، سپس خاک به بالاترین الک اضافه می‌شود و دستگاه لرزاننده همه الک‌ها را به حرکت در می‌آورد. این کار تا الک کامل خاک ادامه خواهد داشت. سپس با کمک ترازوهای بسیار دقیق، باقی‌مانده در هر یک از الک‌ها اندازهگیری خواهند شد. در شیوه تر اما همین فرآیند با کمک فشار آب انجام می‌شود. آب با فشار زیادی از بالاترین الک به سمت پایین وارد می‌شود و تا زمانی که آب خروجی از آخرین الک کاملاً شفاف شود ادامه دارد. پس از اتمام کار، ذرات هریک از الک‌ها وزن می‌شوند.
● دسته دوم: برای برای خاک‌هایی که بیش از ۹۰ درصد ذرات سازنده آن کوچک‌تر از الک ۲۰۰ باشد
اصطلاح هیدرومتری در حقیقت برای این روش آزمایش خاک به کار می‌رود. در این روش از دستگاه آزمایشگر هیدرومتر که بر پایه قانون استوکس کار می‌کند برای دانه‌بندی خاک استفاده می‌شود.
● دسته سوم: برای خاک‌های مخلوط
اگر خاک یک منطقه در هیچ یک از دو دسته بالا نباشند، به این شیوه دانه‌بندی می‌شوند: ذرات ریز و درشت از یکدیگر جدا می‌شوند؛ بخش ذرات ریز با کمک دستگاه هیدرومتری و بخش ذرات درشت با شیوه الک (خشک یا تر) دانه‌بندی خواهند شد.
آزمایش حد روانی
آزمایش برش مستقیم
آزمایش سه محوری
آزمایش ضریب نفوذپذیری از طریق آزمایش بار آبی افتان یا ثابت
آزمایش تحکیم
آزمایش تراکم
تیپ خاک چیست؟
تیپ خاک برای دسته‌بندی انواع خاک‌ها بر اساس مقاومت‌شان در برابر زلزله به کار می‌رود. در تعیین تیپ نهایی یک خاک، نتایج آزمایش‌هایی نظیر برش مستقیم و برش سه‌محوری اهمیت بسیار زیادی دارد. خاک‌ها به چهار تیپ مختلف تقسیم‌بندی می‌شوند؛ تیپ یک مقاوم‌ترین تیپ خاک در برابر زلزله است و تیپ چهار، آسیب‌پذیرترین آن‌ها.
تیپ‌بندی خاک یکی از مهم‌ترین کارکردهای تست خاک است؛ چراکه نتیجه آن به طور مستقیم به میزان مصالح مورد نیاز برای مقاوم‌سازی یک بنا در مقابل زلزله وابسته است. برای مثال ممکن است هزینه مقاوم‌سازی یک آپارتمان که بر خاک تیپ سه ساخته شده است، تا چند برابر بیشتر از آپارتمان مشابهی باشد که بر خاک تیپ دو بنا می‌شود. از همین رو شما می‌توانید این موضوع را به عنوان یک مقوله موثر در خرید زمین نیز در نظر بگیرید.
تیپ خاک در هر منطقه تقریباً یکسان است و شما با دانستن تیپ خاک زمین‌های نزدیک به پروژه خودتان، می‌توانید تیپ خاک پروژه خود را حدس بزنید. برای مثال در شهر تهران مناطقی همچون نیاوران، امیرآباد (گیشا)، محدوده خیابان شریعتی و یخچال از خاک تیپ یک بهره می‌برند و مناطق ۱۶ تا ۲۰ اغلب تیپ خاک آن‌ها ۴ است.
قیمت آزمایش خاک به چه عواملی بستگی دارد؟
هم‌اکنون می‌توانیم عوامل موثر بر قیمت آزمایش خاک را بررسی کنیم. به طور کلی می‌توان گفت هزینه تست خاک به نوع روش حفاری، تعداد و عمق گمانه‌ها و همچنین موقعیت مکانی حفاری ربط دارد که هریک از آن‌ها را در ادامه بررسی می‌کنیم: