تقرير مكنيك تربة

– تقرير مكانيك التربة والتوصيات

يعتبر التقرير الفني من أهم مراحل الدراسة ، ويحتوي التقرير على الحد الأدنى من المعلومات والمتطلبات التالية :

1 - وصف المشروع ، ويشتمل على العناصر التالية :

- المقدمة .

- البيانات الرئيسية عن المشروع .

- الموقع والمشاريع المقترحة عليه .

- الأعمال المطلوبة .

2 - جيولوجية المنطقة :

- المميزات والمعالم الجيولوجية .

- أنواع التربة والصخور .

- الخرائط الجيولوجية .

3 - استكشاف الموقع :

- أعمال حفر الجسات ومواقعها وعددها وأعماقها .

- المعدات المستخدمة وأنواعها وموديلاتها .

- أماكن استخراج العينات وطرق تعبئتها وحفظها .

- الاختبارات الحقلية .

- الدراسات الجيوفيزيائية .

4 - الاختبارات المعملية .

5 - النتائج وتحليل المعلومات .

6 - التوصيات ، ويجب أن تشتمل على ما يلي :

- قطاعات التربة للجسات المختلفة موضحاً عليها طبقات التربة المختلفة وسماكة كل منها .

- تحديد منسوب المياه الجوفية وتأثير ذلك على تصميم وتنفيذ الأساسات .

- نوعية التأسيس الاقتصادي الملائم لتربة الموقع وأحمال المبنى المقام عليها .

- الأعماق المختلفة الصالحة للتأسيس .

- جهد التربة الآمن المسموح به عند كل منسوب تأسيس مقترح .

- الهبوط الكلي المسموح به ، وكذلك الهبوط المتفاوت المسموح به وتأثير ذلك على تصميم الأساسات .

- التوصيات اللازمة لحماية خرسانة الأساسات وأية إنشاءات تحت منسوب سطح الأرض من الأملاح والكبريتات .

- التوصيات اللازمة للحفر والردم بالموقع والمواد المستخدمة وأماكن وجودها .

- التوصيات الخاصة في حالة وجود مشاكل في التربة .

- التوصيات الخاصة لطرق نزح المياه أثناء التنفيذ .

- أية توصيات أخرى لها علاقة بالتصميم أو التنفيذ .

7 - الملاحق :

- سجلات حفر الجسات .

– نتائج الاختبارات الحقلية .

– نتائج الاختبارات المعملية .

– المذكرات الحسابية لاستنتاج معاملات التربة .

– الخرائط والمخططات والصور الفوتوغرافية .

- المقدمة :

الحمد لله  رب العالمين والصلاة والسلام على سيدنا محمد حبيب رب العالمين وعلى آله وأصحابه أجمعين  ومن والاهم بإحسانٍ إلى يوم الدين .

تعتبر دراسة وتصميم الأساسات من المراحل المهمة في إعداد المشاريع الهندسية فهي تتعلق مباشرة بدراسة التربة التي تستند عليها , ومن هنا تأتي أهمية توضيح العلاقة المتبادلة بين الأساس والتربة .

حيث أن معظم المنشآت الهنسية توضع على الأرض ( أبنية – جسور – سدود ......  ) وتتألف من جزأين أساسيين الجزء العلوي ويمثل جميع العناصر الإنشائية الحاملة ( أعمدة – جسور – جدران ......  ) والجزء السفلي من المنشأ الذي يسمى الأساسات . فالأساسات إذن هي العناصر التي تقع بين الجزء العلوي من المنشأ وبين التربة أو الصخر وتقوم بنقل كامل الحمولات من المنشأ العلوي إلى التربة أو الصخر ضامنة الاستقرار الكامل للمنشأ .

مما سبق يمكن أن نتصور مدى أهمية معرفة الخواص الجيوتكنيكية للتربة التي تستند إليها الأساسات وبالتالي أهمية ميكانيك علم التربة الذي تتطور بشكل كبير وواسع في النصف الأخير من القرن الحالي إلا أن طبيعة التربة الغير متجانسة ومشاكل التجارب يجعل اختيار وتصميم الأساسات ودراستها أمراً شاقاً ويتطلب درجة كبيرة من الفن والخبرة الهندسية مع المعرفة الكاملة بعلوم ميكانيك التربة .

2- الواجبات المهنية لمهندس التربة و الأساسات:

تتلخص الواجبات المهنية للمهندس الجيوتكنيكي في أن يستعمل ثقافته العلمية وخبرته الفنية ليقوم بدراسة موضوعية ومجردة لتعيين القيم الحسابية والعلاقات الكمية والكيفية لوصف التربة وتعريف قوة احتمالها ومن ثم القيام بالتوجيهات الفنية اللازمة لتصميم وتنفيذ منشآت أمينة وخالية من العطب ، بحيث لا تعرض حياة المواطنين للخطر أو أملاكهم للضياع أو الصحة العامة للمرضى والحفظ على الهيئة وعدم إتلافها أو تشويهها ...

3- الغرض من دراسة التربة والأساسات :

إن الغرض من الدراسة هو تحقيق المتطلبات التالية لأساسات أي منشأة :

‌أ ) تعيين قوة تحمل التربة بحيث دوماً أقل من قوة أو قدرة تحمل التربة النهائية   (الحدية) أي قدرة التحمل المسموحة تساوي قدرة التحمل الحدية مقسومة على عامل الأمان يقوم المهندس الجيوتكنيكي باختياره بحيث يتلاءم مع مقتضيات الدراسة والحلول الاقتصادية .

‌ب )    حساب الهبوط الكي أو النسبي للمنشأة بحيث يكون ضئيل بشكل كافي لضمان سلامة البناء من أي تشقق أو تصدع .

دراسة مدى تأثير البناء أو طريقة تنفيذه على الأبنية المتجاورة وضرورة اتخاذ

- البيانات الرئيسية عن المشروع .

المشروع هو مبنى كليه الطب البيطري بجامعه ذمار

وهو عباره عن كتل خرسانيه متعدده

- الموقع والمشاريع المقترحة عليه .

يقع هذا المبنى في محافظه ذمار وهو احد مباني الجامعهيحيط بلموقع مناطق سكنيه وزراعيه

- الأعمال المطلوبة .

اقامه عده مباني (مبنى كليه +مبنى مستشفى الطب البيطرى)

2 - جيولوجية المنطقة :

- المميزات والمعالم الجيولوجية .

من معالم هذا المنطقهانهامنطقه زلزاليه وارضي زراعيهكماتتصفبعدمن العوامل الجويه(البروده والامطار)

- أنواع التربة والصخور .

1-     تحتوى هذا المنطقه على تربه متماسكه ( مزيجيه )على اعماق تصل الى2.5متر                                          اما الصخور المتواجده فهيصخور رسوبية (Sedimentary rocks) وتُقسم الى:

        أ‌.          الصخور الجيرية (Calcareous rocks) ومنها الطباشير (Chalk) والحجر الجيري (Limestone)، الصخورالرملية (Arenaceous rocks) ومنها الحجر الرملي (Sandstone)،

      ب‌.        الصوّان (Chert)،

      ت‌.        الحجر الطيني (Mudstone)،

- الخرائط الجيولوجية .

لاتتوفر لدنيا أي خرائط

3 - استكشاف الموقع :

- أعمال حفر الجسات ومواقعها وعددها وأعماقها .

تم اخذ ثلاث عينات من مراكز القواعد وعلى عمق 1.5متر

- المعدات المستخدمة وأنواعها وموديلاتها .

لاتوجد معدات با استخدام الطرق اليدويه(الحفر المكشوفة)وتم في الموقع عمل حفره الاختبار test pits  بالأدوات التقليدية للحفر بشكل مستطيل و دائري.

- أماكن استخراج العينات وطرق تعبئتها وحفظها .

1-   اماكن استخراج العينه من مراكز القواعد الخرسانيه

 وهذه العينات  تم استخراجها دون إحداث خلخلة لتركيبها الطبيعي. وتم استخراج بواسطه الحفر التجريبية على شكل قطع أو كتل من التربة بتركيبها الطبيعي (Blocksamples)

وتم تغليف العينات السليمة فور استخراجها لضمان استقرار خصائصها الطبيعية وأهمها الرطوبة، وذلك ريثما يتم نقلها للمختبر. وتم التغليفبلبرافين (Paraffin) الذي يستعمل لهذا الغرض بعد تذويبه. وتم لف العينة بقطعة من القماش الخفيف مما يضمن عدم تعرضها للجو الخارجي.

- الاختبارات الحقلية .

لم يتم اجر اختبارات حقليه وذلك بسب عدم توفر الاجهزهالمطلوبه مثل :

1.          تجارب الاختراق بأنواعها ( تجربة الاختراق النظامية – اختراق المخروط )

2.          تجارب التحميل بأنواعها ( ومنها تجربة التحميل الكلفورنيةC.B.R )

3.          تجارب مقاييس الضغط

4.          تجربة المروحة الدوارة لقياس مقاومة القص

4 - الاختبارات المعملية .

تم عمل هذا الاختبارات في معمل مكنيك التربه تحت اشرف المهندس نبيل السنباني

سوف نجري التجارب المخبرية على عينة ومختارة بعناية من أجل التعرف على خواص التربة من الناحية الهندسية وتحديد قدرة التحمل

    I.          العينة: وهي مبينة بالشكل المجاور رقم { 1 }

   وصفها :تربة حمراء

   التجارب المجراة على هذه العينة

1 )   تجربة المحتوى المائي ( كمية الرطوبة w )

2 )   تجربة الكثافة الرطبة

3 )   تجربة الوزن النوعي

4 )   تأثير الماء على التربة الناعمة ( حدود أتربرغ )                  الشكل رقم {1}

5 )   تجربة القص المباشر (نظري ومكتبس من تجارب)

6 )   التحليل المنخلي

7 )   تجربة التشديد(الانظغاطيه)

*  *   *   * *

1- تجربة المحتوى المائي أو كمية الرطوبة :

وهي نسبة وزن الماء في العينة w_w إلى الوزن الجاف w_s أي :

يعين المحتوى المائي بوزن جزء من التربة وهي في حالتها الطبيعية ثم يجفف هذا الجزء بفرن درجة حرارته ((105—110 c^o ، بحيث لا تزيد درجة حرارة الفرن عن 110 c^o حتى لا تحترق بعض المواد العضوية ، ويتم التجفيف لمدة لا تقل عن 16 ساعة بالنسبة للترب الرملية و 24 ساعة بالنسبة للترب الغضارية .

توزن العينة بعد التجفيف وتحدد قيمة المحتوى المائي بحساب وزن الماء الموجود في التربة ومقارنته مع وزن الحبات الصلبة       

حيث :: وزن العلبة

: وزن العينة الطبيعية الرطبة مع العلبة

: وزن العينة الجافة مع العلبة

رقم العلبة	1	2	3
وزن العلبة فارغة W1 gr	15.15	15.1	23.31
وزن العلبة مع العينة الرطبة W2 gr	70.74	63.22	70.944
وزن العلبة مع العينة الجافة W3 gr	65.41	58.06	66.42
وزن العينة الرطب (W2-W1) gr	55.09	48.12	47.634
وزن العينة الجاف (W3-W1) gr	50.26	42.96	43.11
نسبة الرطوبة  w %	10.6	10.84	10.96

حيث أن

w=10.8 %    الرطوبة الوسطية

2- تعيين الكثافة الرطبة ( بالشمع ) أو وزن واحدة الحجم الرطب ( Unit weight U.W)

 تعرف الكثافة بأنها وزن واحدة الحجم من التربة ، وتعتمد على كمية الماء المجود في التربة وكمية الفراغات أيضاً لذلك يمكن أن نميز بين ( Bulk U.W)

1 )         الكثافة الكلية أو الرطبة ():وتعرف على أنها الوزن الكلي للتربة W ما في ذلك وزن الماء مقسوماً على حجمها الإجمالي V مع الفراغات

2 )         الكثافة الجافة(): وهي الوزن الجاف للتربة W_s مقسوماً على

الحجم الإجمالي            . V

فإذا قلت عن 15 kn/m₃ كانت التربة ضعيفة وقابلة لحصول هبوطات كبيرة

     العلاقة مابين و

3 )    الكثافة المشبعة :( Saturated U.W ): ويرمز لها بـ وهي نسبة الوزن الكلي للتربة  ( مع الماء الذي يشغل كل الفراغات ) إلى الحجم الكلي V . وتكون التربة الموجودة تحت البساط المائي مشبعة عادةً

4 )    الكثافة المغمورة( Submerged U.W) :ويرمز لها بـ عندما تكون التربة مغمورة بالماء فإنها تعاني من دفع أرخميدس الشاقولي وينقص حجمها بمقدار وزن الحجم المزاح وبالتالي فإن :     

تفيد  في حساب الإجهادات الفعالة ودفع التربة على الجدران الاستنادية وحساب تحمل التربة للطبقات الواقعة تحت البساط المائي .

5 )    الكثافة الصلبة ( وزن واحدة الحجم الصلب ) (Solid U.W): ويرمز له وهو نسبة الوزن الصلب (الجاف) للتربة إلى الحجم الصلب V_s أي

طريقة العمل ( الكثافة بالشمع ) :

تتم التجربة وفق المراحل التالية باختصار :

1.     نأخذ عينة ( قطعة متماسكة ) من التربة شكلها منتظم ونزنها .

2.     نقوم بتغليف العينة بالشمع ونزنها بعد وضع الشمع عليها .

3.     نزن العينة وهي مغمورة بالماء وموضوعة ضمن شبكة معدنية .

4.  فرق وزني المجموعة بالهواء والماء يعطي حجم المجموعة ثم نطرح منه حجم الشمع والشبكة فنحصل على حجم التربة ثم كثافتها .

رقم العينة		1	2
وزن العينة الرطب في الهواء W	gr	55.15	68.32
الوزن الرطب مع الشمع في الهواء B	gr	67.25	77.1
وزن المجموعة في الماء W2	gr	30.5	35.5
كثافة الشمع   D	gr/cm3	8.5	8.5
حجم الشمع	cm3	10.285	7.463
الحجم الكلي	cm3	43.7	48.55
حجم التربة V=V1-V2	cm3	33.415	41.087
كثافة التربة الرطبة	gr/cm3	1.65	1.663

الكثافة الرطبة الوسطية          

   الكثافة الجافة

حساب الخواص الفيزيائية للتربة :

1.    نسبة الفراغات (Void ratio) (e)

      e = 53.5  %    

2.    المسامية (n) :                         

3.    درجة الإشباع (s) :                    

ملاحظة ( G الوزن النوعي تم حسابه من تجربة الوزن النوعي )

ملاحظات :

1- وجد أن :

التربة ضعيفة وسوف يحصل هبوطات كبيرة 

*  *   *   * *

    تجربة الوزن النوعي ( الثقل النوعي ) Specific gravity :

- يرمز له G وهو نسبة وزن واحدة الحجم الصلب إلى وزن واحدة الحجم للماء المقطر في الدرجة +4^oc أي   .

- ليس للثقل النسبي واحدات ، وتتراوح قيمته للمواد الصلبة في التربة مابين 2 إلى 3 إلا أن غالبية الترب لها ثقل نوعي يتراوح ما بين 2.68 و 2.80 ، وإذا قل الثقل النوعي النسبي عن 2.3 فإن التربة تحوي على مواد عضوية ويتم تعيين الثقل النوعي بتجربة مخبرية بسيطة .

ويبين الجدول التالي قيم الثقل النوعي النسبي لبعض أنواع الترب والمعادن المكونة لها :

نوع التربة أو المعدن	الثقل النوعي النسبي	نوع التربة أو المعدن	الثقل النوعي النسبي
حصى أو رمال	2.65 – 2.68	جبس	2.32
سيلت	2.66 – 2.70	كالسيت	2.70
غضار	2.68 – 2.80	دولوميت	2.82
كاولينات	2.6	ميكا بيضاء	2.80 – 2.90
إللايت	2.8	ميكا سوداء	3.00 – 3.10
مونتوريللونايت	2.65 – 2.8		2.56
كلورايت	2.60 – 3.00		2.62 – 2.76
تالك	2.70	أوكسيد الحديد	4.9 – 5.3

تعيين الوزن النوعي من التجربة :

الشكل المجاور يبين عملية تسخين الحوجلة

 وفي داخلها التربة والماء وذلك لتخلص من الفقاعات الهوائية .

لحساب الوزن النوعي نتبع ما يلي :

تربة غضارية : وصف التربة

افتراضي : الموقع

100 ml : حجم القارورة

-	-	-	رقم التجربة
3	2	1	رقم الحوجلة
39	36.67	36.16	وزن الحوجلة فارغة
138.31	136.25	136.03	وزن الحوجلة وهي مملوءة بالماء  W2 gr
149.83	145.88	147	وزن الحوجلة والتربة والماء  W2 gr
18.33	17.07	19.29	وزن التربة جافة  W3 gr
20	20	20	درجة حرارة التجربة ( مخبر )  T1 co
2.308	2.294	2.319
1	1	1	A ثابت يتعلق بدرجة الحرارة
2.308	2.294	2.319

وبالتالي بأخذ المتوسط :

  الوزن النوعي  

* * * *  *

تأثير الماء على الترب الناعمة ومفهوم القوام ( تجربة حدود أتربرغ ) :

يختلف تأثير الماء على التربة الناعمة حسب نسبة وجوده فيها ، فقد تكون التربة الناعمة

( صلبة أو لدنة أو سائلة ) وذلك حسب نسبة الرطوبة فيها ، فعندما تزداد نسبة الرطوبة فإن التربة تتمكن من الجريان كسائل لزج وهذا ما يحصل أحياناً عند انهيار بعض المنحدرات .

     وقد اتفق العلماء على وضع حدود للقوام بشكل اصطلاحي ، فقسموا ذلك إلى أربعة مراحل وهي:

v                    مرحلة السيولة .

v                    مرحلة اللدونة .

v                    المرحلة نصف الصلبة .

v                    المرحلة القاسية .

وقد أطلقوا على الحد الفصل بين مرحلتي السيولة و اللدونة اسمحد السيولة

( Liquid Limit ) ويرمز له LL أو W_p .

وعلى هذا الحد الفاصل بين المرحلة اللدنة والمرحلة نصف الصلبة اسمحد اللدونة

(Plastic Limit ) ويرمز له PL أو W_p.

أما الحد الفاصل بين المرحلة نصف الصلبة والمرحلة الصلبة فقد سمي بحد التقلص (Shrinkage Limit) ويرمز له W_sh .

اقترح العالم أتربرغ عام 1911 طرق مبسطة لتعيين حدي السيولة و اللدونة ثم جاء بعد ذلك العالم كاساغراندي وطور جهازاً سمي باسمه لتحديد حد السيولة . وتجرى هذه التجارب على المواد الناعمة المارة من المنخل ذي الفتحة((425mm بعد تجفيفها وطحنها بمطرقة بلاستيكية أو خشبية ..

أولاً – حد السيولة( Liquid Limit ) :

يعرف حد السيولة بأنه كمية الرطوبة الأصغرية التي تجري عندها التربة تحت تأثير وزنها الذاتي ، ويعين بواسطة جهاز كاساغراندي المبين بالشكل :والمؤلف من طاسة بشكل قطاع نصف كروي متمفصلة من طرفها وتستند على قاعدة من مطاط قاس وللجهاز ذراع يدار فترتع الطاسة بمقدار 1 cm لتسقط حرة على القاعدة.

* توضع عجينة التربة في الطاسة بحيث يكون سطحها أفقياً ، وتشق قطرياً بمحز خاص .إن حد السيولة هو الرطوبة التي يلتحم عندها شطرا العينة مسافة(1Cm) عندما يكون عدد الدقات 25 دقة

تجري التجربة على ( 4—5 ) عينات متزايدة الرطوبة بحيث يكون عدد الدقات (50 – 10 ) دقة

نمثل النتائج على مخطط محوه الأفقي يمثل عدد الدقات على مقياس لغارتمي ومحوره الشاقولي يمثل كمية الرطوبة على مقياس عادي

تجربة رقم ( 1 ) :

حساب حد السيولة من نتائج التجربة :

رقم العلبة	1	2	3	4
وزن العلبة فارغة Wc gr	15	13.85	15.3	14.28
وزن العلبة مع العينة الرطبة W1 gr	66	56.45	63.65	75.25
وزن العلبة مع العينة الجافة W2 gr	47	40.13	46	52.3
وزن الماء  W3 gr	19	16.32	17.65	22.95
نسبة الرطوبة   W %	59.4	62.1	57.5	60.4
عدد الدقات	27	19	47	36

_­­

W_L = 60 %من التمثيل البياني نجد أن حد السيولة

تجربة رقم (2 ) :

رقم العلبة	1	2	3	4
وزن العلبة فارغة Wc gr	12.25	12.25	12.56	15.34
وزن العلبة مع العينة الرطبة W1 gr	75.43	48.5	52.58	55.51
وزن العلبة مع العينة الجافة W2 gr	51.4	34.25	37.4	39.65
وزن الماء  W3 gr	24.03	14.25	15.58	15.86
نسبة الرطوبة   W %	61	65	64	66
عدد الدقات	48	29	33	36

حساب حد السيولة من نتائج التجربة :

W_L =64 %

WL = (WL1 + WL2 ) / 2 = 62 %

ثانياً – حد اللدونة ( Plastic Limit

وهو كمية الرطوبة في التربة عندما تنتقل بسلوكها من الحالة اللدنة إلى الحالة الشبه الصلبة .

ويحدد بمزج التربة بالماء ( المقطر ) حتى تصبح عجينة لدنة يمكن تشكيلها بشكل كرة ، تؤخذ قطعة منها ( 2.5 gr) مثلاً ويصنع منها فتيل يدرج على صفيحة زجاجية برؤوس أصابع يد واحد وبضغط منتظم حتى يصبح قطرها بحدود (3 mm ) فإذا لم يتشقق الخيط أو ينكسر يعاد عجنه ( فتقل رطوبته) ويعاد صنع الفتيل حتى يتشقق طولياً وعرضياً عندما يصبح قطره ( 3 mm ) .تعين رطوبة الفتائل المتشققة بعد تجميع فتائل من عدة محاولات .

ملاحظة 1 : هناك بعض أنواع الترب لا يمكن درجها بشكل فتائل كالرمل مثلاً أو يتجاوز حد اللدونة قيمة حد السيولة .إن مثل هذه التربة توصف بأنها غير لدنة ( Non – Plastic )

ملاحظة 2:تتعلق قيمة حدي السيولة و اللدونة بنعومة حبات التربة ، فكلما كانت ناعمة كان سطحها النوعي أكبر وزادت كمية الماء اللازمة لتغليفها وبالتالي زاد حد السيولة وحد اللدونة وازداد الفرق بين الحدين ( دليل اللدونة ) يرمز لدليل اللدونة بـ I_P .

لذلك فإن إضافة الرمل أو السلت إلى الغضار يؤدي إلى إنقاص حد السيولة W_L وحد اللدونة W_P ودليل اللدونة أيضاً .

نتائج تجربة حد اللدونة :

رقم العلبة	1	2	3
وزن العلبة فارغة WC gr	15.16	15.57	15.03
وزن العلبة مع العينة الرطبة Wa gr	20.74	27.38	24.66
وزن العلبة مع العينة الجافة WB gr	19.38	24.51	22.31
وزن الماء  WW	1.36	2.87	2.35
نسبة الرطوبة  Wn %	32.2	32.1	32.3

·   من التجربة نجد أن حد اللدونة   W_P=32.2 %   الوسطي

·   أما دليل اللدونة I_PI_P=62-32.2=29.8 %  

هناك جدولاً يعطي وصفاً للدونة التربة اعتماداً على قيم دليل اللدونة

> 40	15 – 40	5 – 15	0 – 5	IP
عالية اللدونة	لدنة	متوسطة اللدونة	غير لدنة	درجة اللدونة

نلاحظ أن  الناتج . فالتربة لدنة ...

· أما دليل السيولة ( Liquidity Index ) : وهو الفرق بين الرطوبة الطبيعية وقيمة حد السيولة منسوباً إلى دليل اللدونة   .

· أما دليل القوام ( Consistency Index )I_C فهو الفرق بين حد السيولة والرطوبة الطبيعية منسوباً إلى دليل اللدونة  حيث I_L+I_C=1

غير أن هذين الدليلين لا يستعملان بكثرة لأنهما لا يكفيان للتربة عن خواص التربة ....

5- تجربة القص المباشر (نظري)

1.    الغاية من التجربة :

هدف التجربة : تحديد زاوية الاحتكاك  (j) للتربة المدروسة وكذلك تماسكها (C) .

تعرف مقاومة التربة على القص بأنها أكبر إجهاد تتحمله التربة حيث تنهار بعدها وتعطي سطح انزلاق واضح . وتحدد مقاومة القص مخبرياً على عينات سليمة الهيكل ومماثلة لطبيعة التربة المدروسة ، ونتوخى قدر الإمكان أن تكون شروط التجربة مطابقة لشروط التحميل ولحالة التصريف في الموقع ، ويمكن أن نعين ثوابت القص وفق التجارب التالية :

                                1-     تجربة القص المباشر .

                                2-     تجربة الضغط ثلاثي المحاور .

                                3-     تجربة الضغط الحر .

مبدأ التجربة : يقوم مبدأ التجربة على تطبيق قص خطي للحصول على مستوى انهيار وفق مستو محدد هو المستوي الأفقي .

التربة المجربة : عينات سليمة من تربة منطقة المشروع مغمورة لمدة (24 ساعة) في الماء

آلة التجربة : جهاز القص المباشر ، ويتألف الجهاز من :

  1-   علبة ذات مقطع دائري مقطعها A=32 cm²  وارتفاعها H=2.4 cm  (حجم الحلقة 78cm³ وزنها فارغة 98.2 gr ) والعلبة مقسومة أفقياً إلى نصفين متناظرين علوي متحرك وسفلي ثابت (ويجوز العكس) ويوضع أسفل و أعلى علبة القص شبك معدني لإحكام إمساك العينة إضافة لأقراص مسامية في حالة التجربة المصرفة ، ويملأ الفراغ بين العلبة الداخلية والخارجية بالماء في حالة التجربة لعينة مغمورة . ولمنع تأثير الاحتكاك يترك فراغ بين فكي العلبة وذلك بواسطة مسامير تخترق النصف العلوي وتستند على حواف نصف العلبة السفلي ويحدد هذا الفراغ بقطر أكبر الحبات في العينة المجربة .

     2-        علبة مسننات .

     3-        محور عمودي لتطبيق حمولة ناظمية ثابتة (P_v) بواسطة ذراع التحميل .

   4-    ذراع تطبيق القوة المماسية أي قوة القص الأفقية (P_h) .مقياس للإزاحة الأفقية /DL/ يستند على جدار العلبة الخارجية المتحركة

  5-   .حلقة مرنة مع مقياس للقوة المماسية(P_h) حيث أن قراءة مقدار التغير في حلقة القياس وضربها بعامل الحلقة يعطينا القوة (P_h)

آلية التجريب :

     1-        نأخذ العينة بواسطة حلقة معدنية ونسوي سطحها جيداً                                           ( أحياناً يتم دهن الحلقة بالزيت ) ثم نغمرها بالماء لمدة (24ساعة) .

     2-        نطبق القسم العلوي من العلبة على القسم السفلي ونثبته بالمسامير .

  3-   نضع الحلقة المعدنية المملوءة بالتربة فوق العلبة ونضغط العينة بالمكبس فتنزل العينة إلى العلبة ، ثم نضع غطاء العلبة .

  4-   نضع علبة القص على الجهاز ( بحيث لا يمس برأس المحور ولكن تكون قريبة منه ) ، ثم نطبق قوة ناظميةشاقولية .

     5-        نرفع المسامير من مكانها .

      6-        نصفر كل من عدادي الإزاحة الأفقية وعداد القوة الأفقية المطبقة .

     7-        نجعل ذراع مقياس التغيرات الأفقية يمس الجزء العلوي من علبة القص ثم نصفره .

     8-        ندور ذراع القوة حتى يمس رأس المحور علبة القص .

  9-   نطبق قوة مماسية (أفقية) على النصف العلوي للعلبة ونزيد هذه القوة حتى الحصول على قص كلي في العينة الترابية ، ويتم قياس القوة الأفقية (P_h) بواسطة حلقة فولاذية مرنة ، حيث نقرأ مقدار التغير فيها بواسطة قرص خاص ونضرب هذه القراءة بعامل الحلقة (عامل الحلقة = 0.15 ) .

 10-  تعاد التجربة ثلاث مرات من أجل الأوزان (16 , 32 , 48 kg) ، أي نطبق إجهادات شاقولية(0.5 , 1 , 1.5 kg/cm²)  ونرسم العلاقة بين الإجهادين إجهاد القص والإجهاد الناظمي ونستنتج C, j للتربة المدروسة .

النتائج والحسابات المطلوبة

-       نرسم العلاقة بين الأزاحةΔL على المحور الأفقي و τ إجهاد القص على المحور الشاقولي

-       نرسم مستقيم كولومب وذلك لتعيين Φ و C

-       نرسم دائرة مور لتعيين مستوي الاتهيار .

C=20 Kpa  , Φ =24

التحليلالمنخليللتربة :- 

-الغرضمنالتجربه:

تبينهذهالتجربةطريقةتحديدالتدرجالحبيبيللتربةاباستخداممناخلذاتفتحاتمربعةأودائرية.

-الأجهزة : -

أ – موازينذاتحساسيةتصلإلى 0.1٪ منوزنالعينة .

ب - مناخلقياسية .

جـ- فرنيعطيدرجةحرارة 110± 5مْ .

د –هزازميكانيكي.

طريقةالفحص : -                                                                                                                     

أ-يتمتنصيفالمناخلمنأيموادمتبقيةأوعالقهباستخدامفرشاةتنظيف.

ب-يتمأخذعينهمنالرملوزنها( 400)غرامبعدتجفيفهاعلىدرجةحرارة 110± 5مْ .

جـ-تؤخذالعينةوتوضععلىمنخلرقم(200) إلاإذالميكنتحديدالموادالمارةمنمنخلرقم (200) مطلوباًيتمالتجفيفإلىوزنثابتعلىدرجةحرارثابته

د- تفصلالعينةعلىمجموعةالمناخلالتيتعطيحدودالمواصفاتالخاصةبالغرضالمزمعاستخدامهالأجلهوتكونعمليةالهزعلىالمناخلمنحركةعرضيةورأسيةلكيتبقيالعينةفيحالةحركةمستمرةعلىسطحالمنخل،ولايسمحباستعمالالأيديلإمرارالموادمنفتحاتالمناخل،ويستمرالهزحتىلايمرمنالمنخلأكثرمن 1٪ منوزنالمتبقيخلالدقيقةكاملة،وفيحالةاستخدامالهزازالميكانيكيتختبرالعينةبالطريقةاليدويةكماتموصفه . 

ز- بعدانتهاءالهزوالنخيليتموزنالموادالمتبقيـةعلىكلمنخلويجبألايختلفمجموعالأوزانعنالوزنالأصليللعينةبأكثرمن 0.3٪ .

-الحسابات :

يتمحسابالنسبةالمئويةلكلجزءمتبقٍّعلىكلمنخلبقسمةهذاالوزنعلىالوزنالكليللعينةثميتمحسابالنسبيالمئويهالماره ورسم العلاقه بين الاقطار المناخل والنسبهالمئويهالمارهوا   يجاد معامل التدرج والقطر الفعال ومعامل الانتظام.                                                                                                                            

,

	D10 =	0.4	mm
	D60 =	1.7	mm
	D30=	1.1	mm
	Cc=	2.11
	Cu =D60/D10=	4.25
	Cc=(1.1^2)/(0.4)*(1.7)=

الاستنتاج:وفقا للمواصفات السوفيتيه اذا كان  Cu>3فان التربه غير متجانسه ،أي جيده التدرج

وفقا للمواصفات الامريكيه ذا كان6Cu>(1<Cc< 3)     and     تكون التربه جيده التدرج

 وعلى حسب الموصفات السابقه تصنف التربهالمختبره جيده التدرج

ملاحظات حول التجربه

            إن افتراض كثافة الماء = الواحد هو خطأ وذلك لان الماء المستخدم هو في الدرجة 20C^oبينما تكون كثافة الماء = الواحد في حال الماء المقطر في الدرجة 4c^oكما أننا نأخذ لم بعين الاعنبار كثافة السائل المضاف وهو (ما فوق فوسفات الصوديوم السداسية ) .

            إن استخدام الخلط اليدوي بدلاً من الخلط الآلي وللمدة المعينة سيبقى بعض الحبات ملتصقة ببعضها مما يؤدي إلى خطأ في تعيين أقطار الحبات .

            تجربة الانظغاطيه:

           هدف التجربة : تحديد مدى استجابة التربة لعملية.الانضغاط

           آلة التجربة : جهازانضغاط وهو مبين بالشكل

الانظغاطيه: هو انضغاط التربة تحت تأثير ضغط هادئ منتظم مما يؤدي إلى خروج الماء من مسامات التربة وحصول تناقص تدريجي في حجم التربة تبعاً لخروج الماء .

يعتمد مقدار التناقص الحجمي (الهبوط) بشكل رئيسي على قابلية التربة للانضغاط وسرعة هذا التناقص يعتمد على نفوذية التربة .

كما وأن الانضغاط إذا تم بسرعة نتيجة وسائل مكانيكية كما في الدحل والطرق فإن الانضغاط يسمى بالرص وليس التشديد .

لذلك وبما أن مقدار التناقص في الحجم (الهبوط) يعتمد على قابلية النفوذ في التربة فإنه من المناسب جمع هاتين الخاصتين للتربة بعانل يسمى عامل التشديد .

إن تجربة التشديد تنفذ على الترب الغضارية والسلتية لأن الترب الرملية لا تحتاج إلى زمن طويل للتشديد . إذ أن حالة الترب الرملية يمكن اعتبار التشديد يجاري بشكل عام أعمال الانشاء وذلك نظراً لنفوذيتها العالية وسرعة خروج الماء من المسامات .

                      جهاز التشديد (الضغط)

آلية التجربة : تؤخذ عينة سليمة ضمن قالب اسطواني ( قطره 7 cm وارتفاعه 2.4 cm ) موجود ضمن علبة التشديد والتي تتألف من قاعدة الارتكاز على الجهاز في القسم السفلي من العلبة ، أما القسم العلوي من العلبة فهو عبارة عن اسطوانتين بقطريين مختلفين ومتحركين بحيث تتحرك احداها ضمن الأخرى مما يمكن من ضبط ارتفاع العينة على الارتفاع المطلوب ( 2.4 cm) .      وتتم هذه الحركة بواسطة برغي في أحد الثقبين في كلا الاسطوانتين ، على أن نضع فوق العينة وتحتها أقراص مسامية لكي لا تسمح بمرور الماء من وإلى العينة .

إن وضع العينة ضمن هذا القالب يؤدي إلى قياس التشديد في اتجاه البعد (الارتفاع) بسبب التطويق الجانبي المطبق من قيل القالب .

· توضع علبة التشديد (بعد إحكام إطباق  قسميها العلوي والسفلي بواسطة الشرار الموجود على الغطاء السفلي ضمن جهاز التشديد في مكانها).

·   نطبق الحمولات على العينة عن طريق وضع أوزان على قاعدة متصلة بذراع عاتقخ أفقي مستند على سطح العينة .

·   يتم قياس مقدار الانضغاظ عن طريق عدادين أيمن وأيسر

ملاحظات

v                        تتدرج الحمولات المطبقة بالأوزان التالية ( 2 – 4 – 8 -16 – 32 – 64 – 128 ) .

v          يفضل أخذ القراءات الزمنية خلال فترات متقاربة في البداية ومتباعدة فيما بعد (لأن الهبوط الكلي يكون سريعاً في البداية ثم يأخذ بالتباطؤ) .

حساب عامل التشديد بطريقة جذر الزمن .

1.  نمدد من المخطط الخط المستقيم من المنحني التجريبي للتشديد حتى يلتقي مع الخط الأفقي المماس لنهاية منحني التشديد في النقطة H .

2.    ناخذ من النقطة G مسقط H على المحور الشاقولي الطول Gj = 1.15 GH .

3.  نصل الخط ( OJ ) فيتقاطع مع المنحني التجريبي للتشديد في النقطة C تنتمي إلى المنحني النظري وترتيبها هو D ويمثل 90% من التشديد النظري .

4.    بعد رسم الخط الأفقي (CD)  نأخذ الطول (OA)  بحيث يكون \ OA = OD/0.9\ وبذلك يكون

(AG) : مساوياً إلى مقدار التشديد الثانوي (الانضغاط الثانوي )

(OA) :مساوياً إلى مقدار التشديد النظري (الأولي)

(OG) :مساوياً إلى مقدار التشديد التجريبي

* لايجاد الزمن اللازم لحدوث تشديد كامل نظري (t₁) نرسم المستقيم الأفقي من A فيقطع امتداد المرحلة الخطية في B حيث  ومنه نوجد t₁.

5.    نحسب عامل التشديد من العلاقة .

حيث T₉₀ :عامل الزمن وقيمته حسب الجدول / 0.848 /

و t₉₀ : الزمن اللازم لحدوث تشديد قدره 90% وهو مساوياً للطول  ومنه نوجد /t₉₀/ .d : طول مسار التصريف ويساوي نصف ارتفاع العينة باعتبار أن التصريف من الأعلى والأسفل أي  حيث H = 2.4 cmوهوارتفاع العينة .

ملاحظات :

1.  الانضغاط البدائي : يعود لانضغاط فقاعات الهواء في التربة التي لا يصل اشباعها إلى 100% تماماً ( ناتج عن مرونة التربة ) .

2.  الانضغاط الثانوي : لا تعرف الأسباب الحقيقية له ولكن يعزى إلى القوى بين الحبات وإلى إعادة توضع الحبات بفعل الحمولات .

النتائج :

Cc =0.18   دليل الانضغاط    ,         Cs =0.04 دليل الأنتفاخ

6 - التوصيات ، ويجب أن تشتمل على ما يلي :

- قطاعات التربة للجسات المختلفة موضحاً عليها طبقات التربة المختلفة وسماكة كل منها .

- تحديد منسوب المياه الجوفية وتأثير ذلك على تصميم وتنفيذ الأساسات .

منسوب المياه الجوفيه على اعماق تصل الى 250متر

- نوعية التأسيس الاقتصادي الملائم لتربة الموقع وأحمال المبنى المقام عليها .

نوع الاساسات اساسات سطحيه وهي عباره عن قواعد مشتركه وقوعد منفصله مستطيله

- الأعماق المختلفة الصالحة للتأسيس .

الاعماق الصالحه هي1متر1.5متر 1.7متر

- جهد التربة الآمن المسموح به عند كل منسوب تأسيس مقترح .

300كيلو نيوتن/م2

- الهبوط الكلي المسموح به ، وكذلك الهبوط المتفاوت المسموح به وتأثير ذلك على تصميمالأساسات .

اقصى هبوط مسموح به للاساساتالسطحيه

نوع الاساس	نوع التربه	اقصى هبوط(مم)
قواعد منفصله	متماسكه (طينيه)	70

- التوصيات اللازمة لحماية خرسانة الأساسات وأية إنشاءات تحت منسوب سطح الأرض من الأملاح والكبريتات .

لاتوجد املاح كبريت واذا وجد املاح يجب استخدام اسمنت مقاوم للااملح, اما الحمايهالمستخدمه  طبقه نظافه من الخرسانهالعاديه

شارك هذه الصفحة وتابعنا على صفحاتنا الرسمية

شارك الموضوع →

تويت

تابعنا →

إنشر الموضوع →