الدراسات الجيوتقنية وتقسيم المناطق والاستكشافات الميدانية لمختبر ميكانيكا التربة والمختبر الفني

هذا القسم شرع نشاطه في الوقت نفسه مع تأسيس المختبر الفني والميكانيكي للتربة بإسم قسم البحوث المحلية. نشاط المكتب الرئيسي حاليًا، وبوصفه المسؤول عن الدراسات الجيوتقنية في شركة المختبر الفني والميكانيكي للتربة، هو في إجراء عمليات حفر تصل إلى عمق أكثر من 1500 متر باستخدام أساليب مترية ووايرلاين مع وسائل وتجهيزات حديثة؛ جمع العينات؛ إجراء اختبارات ميدانية؛ عمليات حقن تجريبية بالإسمنت؛ حفر أنفاق استكشافية؛ مختبر ميكانيكي للتربة وإجراء اختبارات ميدانية مباشرةً، يمكن الإشارة إليها.

الخدمات الهندسية الجیوتقنية

مقدمة:

مكتب الدراسات الجيوتقنية، والتصنيف الأرضي، واستكشافات الصحاري، له أكثر من 50 عامًا من الخبرة والتجربة في مجال تنفيذ عمليات الحفر الجيوتقني، وإعداد وتقديم تقارير الخدمات الهندسية، ونحن علی أتم الإستعداد لتقديم الخدمات في مجال الدراسات الجيوتقنية. يحتوي هذا المكتب على 30 جهازًا للحفر الشبه العميق والحفر الدوراني العميق، وهو ينفذ عمليات الحفر في جميع أنحاء إيران.

خدمات الدراسات الجیوتقنية

1- الدراسات الجيوتقنية

1-1- الحفر التجريبي والآبار، اختبارات في عمق الآبار (اختبار الطرد القياسي، اختبار لوفران، واختبار لوجان) واختبارات في الباطن وجوف الأرض

1-2- الإختبارات المعملية للتربة، الصخور، ومواد البناء

1-3- تفسير نتائج جميع العمليات الهندسية الجيوتقنية

1-4- الدراسات الهندسية الجیولوجية ودراسات الإهتزازت

1-5- تحديد مصادر الاهتزازات

2- تحديد طاقة التحمل آمنة وحساب الانخفاض المسموح به لأنواع المراسي السطحية، والمراسي شبه العميقة، والمراسي العميقة (الأساسات العميقة)

3- تحديد مُعامل الاستجابة العكسية لقاعدة التربة

4- تقديم معاملات الضغط الجانبي للتربة

5- تصنيف نوع التربة حسب لوائح تصميم الجسور الطرقية والسكك الحديدية في حالة الزلازل (المرجع 463)

6- تحديد نوع الإسمنت المستخدم في المراسي باستخدام نتائج اختبارات المياه والتربة الكيميائية

7- تقديم نتائج اختبارات المختبر

7-1- المنشئات والمرافق تحت الأرض مثل الأنفاق والآبار والكهوف وما شابه ذلك

7-2- حفر الأساسات والجسور والتربة والصخور

8- دراسات مواضيع خاصة في الهندسة الجيوتقنية

8-1- إجراء اختبار CPTU وتقديم النتائج الحاصل عليها من الاختبار مثل:

- تقديم بروفیل للتبرة بشكل متواصل

- تحديد قيمة N60  لالـ SPT المُعادل لـCPTU في العمق المُراد

- مقاومة القص غير المُغطاة (Su) للتربة اللاصقة (لزجة)

- الكثافة النسبية للتربة الرملية (Dr)

- زاوية احتكاك التربة الرملية (φ)

- الإجهاد الإجمالي والإجهاد الفعال

- سرعة التسرب بوحدة السنتيمتر في الثانية

8-2- استخدام نتائج اختبار CPTU وتطبيقها لأغراض مثل:

- تحديد قدرة تحمل الأساسیات للحمولات، السطحية والعميقة (الشموع)

- تقدير معدل الاندثار (التراجع) للأساسیات السطحية

- التحكم في الترسب وتحسين التربة

- دراسة ظاهرة التدفق

8-3- تحديد الوحدة المعيارية المرنة للتربة باستخدام اختبار الضغط (Pressueremeter) وتحليل النتائج

8-4- تحليل وتصميم الأساسیات العميقة (الشموع) باستخدام برنامج AllPile

8-5-حديد قدرة تحمل آمنة ومعدل الاندثار(التراجع) المسموح به للأساسیات السطحية الموجودة فوق الصخور

8-6- تحديد قدرة تحمل ومعدل الاندثار(التراجع) المسموح به للأساسیات المدفونة في الصخور (الشموع المغروسة في الصخور)  (Piles socketed into rock)

عمليات الحفر واختبارات الاستقامة

خدمات حفر الأعماق الكبیرة

بُناءًا لاحتياج أصحاب العمل والمستشارين المختلفين في المجالات الجيوتقنية والمعادن، وبناءًا على طلب حفر الآبار العميقة بعد التقييمات الفنية والشاملة، تم تجهيز هذا المكتب بثلاثة أجهزة حفر هيدروليكية كاملة القدرة، تستطیع الحفر حتى عمق 1500 متر بطريقة الوايرلاين.

تتضمن أجهزة الحفر المذكورة أعلاه وينش(رافعة) وايرلاين بسعة 25 طن وبسعة حفر تصل إلى 1500 متر وسرعة وينش(رافعة) عالية (119 متر في الدقيقة) ومحرك Volvo بقوة 262 حصان، مما يتيح القدرة على حفر بحجم PQ حتى 600 متر وHQ حتى 1000 متر وNQ حتى 1500 متر، ويمكن نقلها في المناطق الصعبة دونال حاجة إلى رافعة في نطاق موقع العمل.

يجدر بالذكر أنه بالإضافة إلى الأجهزة الهيدروليكية المذكورة أعلاه، لدی المكتب أيضًا  القدرة عل حفر آبار عمقية تصل إلى عمق 300 متر باستخدام أجهزة SKB و Longyear الميكانيكية.

اختبار الضغط (اختبار البريسوميتر)

اختبار البريسوميتر هو أحد اختبارات الاستقامة في الهندسة الجيوتقنية، يمكن من خلاله تقدير سلوك الإجهاد-التشوه للتربة بشكل مناسب. يمكن تنفيذ هذا الاختبار في أنواع مختلفة من التربة بناءًا على الملاحظات التنفيذية.

طريقة تنفيذ الاختبار تشمل حفر البئر ونقل المكونات المُرادة إلى داخل البئر واستخدام ضغط الماء وغاز النيتروجين لتوسيع المقاس وتطبيق القوة جانبيًا على جدار البئر. من خلال هذا الاختبار يمكن الحصول على مُعامِلات مثل مقاومة التربة النهائية ووحدة الضغط البريسوميتري، وبناءًا على هذه المُعَمِلات يمكن استخدامها في تصميم الأساسات السطحية والعميقة.

هذا المكتب مجهز بجهازين بريسومتر منارد (طراز APAGEO)، حيث أن أحدهما مجهز بجهاز تسجيل البيانات وبالتالي يمكن رسم منحنيات التغيُّرات في الحجم بالنسبة للضغط وذلك لدراسة نقاط الإجهاد-التشوه للتربة بعد إجراء الاختبار في الموقع.

المُعاملات القابلة للتحصیل من نتائج الجهاز:

1- الوحدة النمطية (Em)

2- الضغط الأولي (Po)

3- الضغط التسللي (Pf)

4- الضغط النهائي (PL)

اختبار CPTU

أحد أنواع الاختبارات الميدانية التي لفتت أنظار العديد من مهندسي التكنولوجيا الجيوتقنية في السنوات الأخيرة هو اختبار اختراق المخروط (Cone Penetration Test) المعروف اختصارًا بـ (U)CPT. يمكن استخدام هذا الاختبار في مجموعة متنوعة من الحالات مثل تحديد طبقات التربة، وتقدير قدرة التحميل، والتنبؤ بتصرف الاندفاع، وكذلك قیاس قدرة السلوك لترسبات الرمل. هذا الاختبار هو واحد من الاختبارات المتداولة في إيران والتي يمكن إجراؤها في المناطق الجافة وعلى السواحل. يُستخدم هذا الاختبار للتُرَب اللينة، والصَمغِيات اللينة، ورسوبات الرمل اللينة إلى المتوسطة اللیونة. يتم تنفيذ اختبار CPTU وفقًا للمعيار ASTM D5778.

فوائد اختبار CPTU يمكن أن تُلخص فيما يلي:

1- سرعة وتماسك عاليين في تحديد معاملات التربة.

2- قابلية التكرار والحصول على معلومات موثوقة.

3- التكلفة المنخفضة لإجراء الاختبار.

4- وجود أُسُس نظرية قوية لتفسير النتائج.

5- عدم تدخل العامل علی الجهاز (المُشَغِّل) في النتائج المقدمة من الجهاز (جميع الرسوم البيانية والبيانات المسجلة).

6- مجهز بمستشعر لمراقبة زاوية الانحراف بحد أقصى 15 درجة.

7- مجهز ببرنامج لقياس المعاملات.

8- إجراء اختبارالتَخَلُّص من ضغط الماء النافذ Test Dissipation في الأعماق المختلفة.

المعاملات التي يمكن قياسها بواسطة الجهاز:

1- تسجيل الرسوم البيانية qc، fs و u2 بشكل منفصل وبدقة تصل إلى سم1 من النفاذ في جدول Excel.

2- تقديم ملف تعريف التربة بشكل متواصل.

3- قيمة N60 المعادلة للCPT في العمق المراد.

4- مقاومة القص الغير المشددة (Su) للتُرَب (اللاصقة) اللزجة.

5- الكثافة النسبية للتُرَب الرملية (Dr).

6- زاوية احتكاك التُرَب الرملية (φ).

7- الإجهاد الإجمالي والإجهاد الفعال.

8- سرعة النفاذ بالسنتيمتر في الثانية.

اختبار ديلاتومتر

تُستخدم نتائج اختبارات ديلاتومتر في تحليلات جيوتقنية الأساسات، والسدود، والأنفاق، والكهوف، وغيرها. يُجرى هذا الاختبار باستخدام أنبوب ممدود (یُسمی بروب) لوضع ضغط على جدران العينة، ويُقاس التمدد بواسطة مستشعر لقياس التحرك داخل العينة. يكون نطاق تمدد الإجهاد في اختبار ديلاتومتر عادةً أقل بالمقارنة مع نطاق الإجهاد الناتج عن أساليب أخرى مثل تحميل الصفحات أو اختبار المشوال الشعاعي. ومع ذلك، تكون نتائجه أكثر تقاربًا مع نتائج العينات المعملية الخالية من الشقوق. يمكن إجراء هذا الاختبار في الصخور ذات الشقوق والكسور القليلة (ارتفاع نسبة RQD).

المعامل الذي يمكن قياسه:

يمكن من خلال هذا الاختبار حساب معامل تغيُّر الشكل للصخور من خلال العلاقات بين الضغط والتمدد.

اختبار التحميل السطحي

یتم إستخدام تحمیل سطحي لإجراء هذا الإختبار. في هذا الاختبار، يتم تحميل منطقتين، كل منهما بقطر يتراوح بين 0.4 إلى 1 متر، بواسطة مَشوالات موجودة في نقطة واحدة على نفق التحمیل. يتم قياس تغيُّر شكل الصخور عبر الفتحات التي تم حفرها في الخلفية وبين الصفحات المُحَمَّلة. يمكن تحديد تأثيرات عدم التجانس من خلال تغيير اتجاه التحميل في أي اتجاه ترغب به. من الجيد أن يكون تحميل المشوالات علی الصفحات المتعامدة على محور نفق لتحمیل التجريبي.

المعامل الذي یُمكن قياسه:

في هذه الاختبارات، يمكن حساب معاملات المرونة والتشوه للكتلة الصخرية أثناء التحميل والإستخدام عن طریق المعلومات المُستمدّة من التحميل التدريجي والدوري. تمّ احتساب معاملات الزمن-التشوه للكتلة الصخرية أيضًا من المخططات التفاضُلية-الزمن للإزاحة.

الحقن الإختباري للإسمنت

حقن الإسمنت

حقن الإسمنت هي طریقة لتثبیت وترمیم تشوهات التربة والأحجار، حیث یتم حقن الإسمنت السائل (مخلوط مع ماءٍ وفیر) بضغط مركزي مُسَيطَر علیه إلی داخل الأرض، مما یُساعد في تحسین صلابة مواد البناء. عملية الحقن تودي إلی ملئ الفراغات، الحُفَر، التشققات والكسور و... الموجودة في الحجر و التربة، مما یتبع تقلیل إحتمال تغییر الشكل والنفاذ في المنطقة المعنية.

مكتب إستكشافات الصحاري شرع عمله منذ عام 1993 بإستخدام ثلاث أطقُم من مُعدات الحقن لإستخدامها في حقن السدود والطُرُق والمواد البنائية ومنع تسریب المیاه. عملیات الحقن المختبرية في هذا القسم یتم بالطریقتین الصعودية والنزولية وذلك بإستخدام "سینگل بكر" و "دبل بكر" بالإضافة إلی ثباته الرقمي

المُعامِلات التي یُمكن الحصول علیها جَرَّاء الحقن المختبري للإسمنت:

• تحدید نوع و المقدار التقريبي للسمنت المُستَعمَل في مرحلة التنفیذ.
• تحدید تصمیم سلامة خلط الإسمنت المُستَعمَل
• تحدید المسافة الفاصلة وتخطیط المواد المحقونة وغطاءاتها عن طریق حساب شعاع الحقن
• تشخیص شروط حقن الستائر (العوازل) وجدران العزل
• تحدید كیفیة حالة نفوذ المواد المحقونة

مُعدات الحقن المُستخدمة في هذا القسم:

• الخلَّاطات (مِكسَر1500 دورة في الدقیقة)
• مضارب (مِكسَر 50 دورة في الدقیقة)
• مضخة حقن بضغط 100 بار ومعدل تدفق 1500 لتر
• ثبات رقمي ومیكانیكی
• موانع أحادية ومزدوجة

وباقي المُعدات كجهاز قیاس الماء، قیاس الضغط، كسَّارات، أنابیب وغیرها.

المختبر المیكانيكي للتربة

تنفیذ الإختبارات المعملية

بالنظر إلی عدد المشاریع البحثية الضخم الجاري تنفیذها، وبهدف التسریع في إجراء الإختبارات المعملية، فإنه بالإضافة إلی المختبرات المُجَهَرة للفرع المركزي للشركة؛ قام قسم الدراسات الجیوتقنية، التصنیف الأرضي وإستكشافات الصحاري بإفتتاح مختبر التربة بشكل مُنفَصِل بمحورية تنفیذ الإختبارات، وذلك بالتفصیل الآتي:

• تحدید نسبة الرطوبة للتربة طبقًا لمیعار ASTN D2216
• إختبار تصنیف أنواع الحبیبات في التربة ومواد البناء الحجرية طبقًا لمعیار ASTM C136
• إختبار هیدرومتري، مقدار درجة اللزوجة ومرونة التربة طبقًا لمعیار ASTM D422 و  ASTM D4318
• إختبار القص المباشر (التُرَب ذات الحبیبات الكبیرة بجهاز القص الكبیر) طبقًا لمعیار ASTM D3080

إختبار الحجر

جهاز الحجر الأُحادي المحور Uniaxial Compression Test

ASTM D2938, D4555, ISRM

ISIRI 17194

جهاز أالحجر الأُحادي المحور یُستخدم لقیاس مقاومة الضغط الحُر علی عينة الحجر. في هذا الإختبار یتم تحمیل حمل محوري عن طریق إستخدام مشوال هیدرولیكي بشكل مستمر. يتم توفير مِشوالات الاختبار الأحادية المحور المستخدمة في المختبر بنوعية  تلقائية بالكامل بسعة 2000 كيلونيوتن. يتم اختيار سرعة التحميل من قِبَل المستخدم. في مشوالات الاختبار الأحادي المحوري ذات النوع التلقائي، يتم التحكم في سرعة التحميل تلقائيًا. بالإضافة إلى ذلك، يتوفر إمكانية إضافة مستشعر انحناء (جيجاهرتز أو LVDT) إلى القالب المخصص لقياس معامل المرونة أو معامل بواسون.

جهاز القص المباشر لحجر Rock Direct Shear Apparatus

Astm D5607, ISRM

هذه الطريقة الاختبارية بسيطة وعملية لتحديد قوة وصلابة رُكام الصخور. يتم استخدام جهاز القطع المباشر لاختبار العينات بمقدار 125 × 115 مم كحد أقصی و/أو العينات ذات القطر الأقصى 101 مم بعد تغليفها. تتألف غرفة القطع من قسمين، حيث يتضمن الجزء العلوي ذراع نقل القوة الرأسية لتحميل الضغط، والجزء السفلي يحتوي على ذراعين لنقل القوة لإجراء القطع القابل للعكس. القوة المطبقة بواسطة الذراع الأفقي موازية لمركز الصندوق ومنطقة قص العينة. يتم تحمیل الضغوط على ذراع نقل القوة باستخدام مضخات يدوية هيدروليكية. يتم قياس القوة الرأسية بواسطة مقياس القوة بسعة 50 كيلونيوتن، بدقة 1 كيلونيوتن، ويتم قياس الإنزلاق الأفقي باستخدام مؤشر قياس بمدى 25 مم ودقة قراءة 0.01 مم.

جهاز الحجر الثلاثي المحاور ROCK TRIAXIAL APPARATUS

ASTM D2664, ISRM

جهاز الحجر الأُحادي المحور، یُستخدم لتحدید مدی صلابة عینات القطع الإسطوانية الحجرية تحت تحمیل ضغط ثلاثي المحاور. المِشوالات الثلاثية الأبعاد هي من طراز RO100- مشوال KN 2000 التلقائي بالكامل، مع تعدیل ضغط متزامن علی جمیع الجوانب بالتزامن مع الضغط الجانبي والتحكم التلقائي ، مع مضخة یدوية مُساعِدَة من طراز 60MPA، وخراطیم، وتوصیلات، ومجس 600BAR ، وسیل هوك واحد مُزَوَد غشاء یُمكن توصیله بالحاسوب وتخطیط رسومات بیانية للإجهاد – الإنبساط، مخطط موهر كولامب، وحساب مُعاملات قص المقاومة.

مواصفات المشوال الهیدرولیكي:

• سرعة تحمیل متجانسة علی هیئة التنظیم المبدئي.
• إمكانية تسجیل أبعاد العینة وحساب الإجهاد المحوري.
  إرسال البیانات إلی الحاسوب وحفظها علی شكل ملفات PDFوXLS
• برنامج OVERLOAD البرمجي لقطع النظام
• ذات مقدار من الزیت
• صفحات ضغط فولاذية و ركام صخري حتی صلابة 600HRC
• إمكانية المعایرة بطریقة برمجية
• في حالة الحاجة إلی محاسبه مدیول المرونة ومُعامِل بواسون للحجر،كما یُمكن تركیب STRAIN GUADE.

هذا الطراز، یتم تطبیق الضغظ تلقائیًا علی جمیع الجهات خلال المختبر