مطالعات ژئوتکنیک، پهنه بندی و کاوشهای صحرایی شرکت ازمایشگاه فنی و مکانیک خاک

این دفتر همزمان با تاسیس آزمایشگاه فنی و مکانیک خاک با عنوان بخش تحقیقات محلی فعالیت خود را آغاز نمود. عمده فعالیت دفتر در حال حاضر و بعنوان متولي مطالعات ژئوتكنيك در شركت آزمايشگاه فني و مكانيك خاك انجام عملیات حفاری تا اعماق بيش از 1500 متر به روش هاي متريك و وايرلاين با امکانات و تجهیزات مدرن؛ نمونه برداری؛ انجام آزمایشات صحرائی؛ عملیات تزریق آزمایشی سیمان؛ حفر گالریهای اکتشافی؛ آزمایشگاه مکانیک خاک و انجام آزمایشات برجا را می توان نام برد.

خدمات مهندسی ژئوتکنیک

معرفی

دفترمطالعات ژئوتکنیک، پهنه‌بندی و کاوشهای صحرایی با بیش از 50 سال سابقه و تجربه در امور انجام عملیات حفاری ژئوتکنیک، تهیه و ارائه گزارش خدمات مهندسی آماده خدمات در امور مطالعات ژئوتکنیک می‌باشد. این دفتر دارای 30 دستگاه حفاری نیمه عمیق و عمیق‌زن دورانی بوده و در سراسر ایران مشغول به انجام عملیات حفاری می‌باشد.

خدمات مطالعات ژئوتکنیک

1- مطالعات ژئوتکنیک

1-1-  حفاری گمانه و چاه، آزمایشهای درون گمانه‏ای (SPT، لوفران و لوژان) و درون چاهی و ژئوفیزیک

2-1-  آزمایش های آزمایشگاهی خاک و سنگ، مصالح ساختمانی

3-1-  تفسیر نتایج کلیه عملیات مهندسی ژئوتکنیک

4-1-  مطالعات زمین شناسی مهندسی و لرزه‌خیزی

5-1-  شناسایی منابع قرضه

2- تعیین ظرفیت باربری ایمن و محاسبه میزان نشست مجاز انواع پی‌های سطحی، نیمه عمیق، عمیق (شمع)

3- تعیین ضریب عکس العمل بستر خاک

4- ارائه ضرایب فشار جانبی خاک

5- طبقه بندي نوع زمين براساس آيين نامه طرح پلهاي راه و راه آهن در برابر زلزله (نشريه 463)

6- تعيين نوع سيمان مصرفي در پي‌ها با استفاده از نتایج آزمایش‌های شیمیایی آب و خاک

7- ارائه نتایج آزمایش‌های آزمایشگاهی

1-7-  سازه‌ها و تأسیسات زیرزمینی نظیر تونل، شفت، مغار و نظایر آن‌

2-7- گودبرداری ها و شیروانی های خاکی و سنگی

8- مطالعات مباحث ویژه مهندسی ژئوتکنیک

1-8- انجام آزمایش CPTU و ارائه نتایج حاصل از آزمایش نظیر:

- ارائه پروفيل خاك به صورت پیوسته

- تعیین مقدار N60 عدد SPTمعادل با CPTU در عمق مورد نظر

- مقاومت برشی زهکشی نشده (Su) خاك‌هايچسبنده

- دانسیته نسبی خاک‌های ماسه‌ای (Dr)

- زاویه اصطکاک خاک‌های ماسه‌ای (φ)

- تنش کل و تنش موثر

- سرعت نفوذ برحسب cm/s

2-8- استفاده از نتايج آزمايش CPTU و کاربرد آن جهت

- تعیین ظرفیت باربری پي‌هاي سطحي و عميق (شمع)

- تخمین میزان نشست پي‌هاي سطحي

- کنترل تراكم و بهسازي زمين

- بررسی پدیده روانگرایی

3-8- تعیین مدول الاستیک برجای خاک با استفاده از آزمایش پرسیومتری (Pressueremeter) و تحلیل نتایج

4-8- تحلیل و طراحی پی‌های عمیق (شمع) با استفاده از نرم افزار AllPile

5-8- تعیین ظرفیت باربری ایمن و میزان نشست مجاز برای پی‌های سطحی واقع بر سنگ

6-8- تعیین ظرفیت باربری و میزان نشست مجاز برای شمع‌های مدفون در سنگ (Piles socketed into rock)

عملیات حفاری و آزمایشهای برجا

خدمات حفاری در اعماق بالا

باتوجه به نياز کارفرمايان و مشاوران مختلف در حوزه ژئوتکنيک و معادن و درخواست حفر گمانه هاي عميق پس از بررسي هاي فني و جامع به عمل آمده، اين دفتر به سه دستگاه حفاري تمام هيدروليک با قابليت حفاري تا عمق 1500 متر به روش وايرلاين مجهز گرديده است.

دستگاه هاي حفاري فوق ضمن شني بودن و قابليت حرکت داراي وينچ وايرلاين 25 تن با ظرفيت 1500 متر حفاري و سرعت بالاي وينچ (119 متر در دقيقه) و موتور ولوو سوپردار با 262 اسب بخار مي باشد که توانايي حفاري با سايز PQ تا 600 متر و HQ تا 1000 متر و NQ تا 1500 متر داشته و در مناطق صعب‎العبور بدون جرثقيل در محدوده کارگاه جابجا خواهد شد.

لازم به ذکراست بجز دستگاه‎هاي تمام هيدروليک فوق دستگاههاي مکانيکي SKB و لانگير(Longyear) دفتر نيز توانايي حفر گمانه هاي عمق تا عمق 300 متر را دارا مي‎باشد. 

آزمایش پرسیومتری

آزمايش پرسيومتري يکي از آزمايش هاي برجا در مهندسي ژئوتکنيک مي باشد که بوسيله آن مي توان تخمين مناسبي از رفتار تنش-کرنش خاک بدست آورد. اين آزمايش قابليت انجام در انواع خاک ها را با در نظر گرفتن ملاحظات اجرايي دارا مي باشد.

نحوه انجام آزمايش با حفاري گمانه و انتقال پکر و شیلنگ‌های مربوطه به داخل گمانه و استفاده از فشار آب و گاز نيتروژن جهت انبساط بخش اندازه گيري و اعمال نيرو به صورت جانبي به خاک ديواره گمانه مي باشد. پارامتر هايي چون مقاومت نهايي خاک و مدول پرسيومتري از اين آزمايش بدست مي ايد که با توجه به آن ميتوان در طراحي شالوده هاي سطحي و عميق از آنها استفاده کرد.

این دفتر مجهز به 2 دستگاه پرسیومتر منارد (مدلAPAGEO ) بوده که یک از آنها مجهز به دیتالاگر (سیستم ثبت داده‌ها) بوده و قابلیت رسم منحنی تغییرات حجم به فشار جهت بررسی نقاط تنش – کرنش خاک پس از انجام آزمایش در محل را دارا می باشد.

پارامترهای قابل استخراج از نتایج حاصل از دستگاه:

1- مدول منارد (Em)

2- فشار اوليه (Po)

3- فشار خزش (Pf)

4- فشار نهايي(PL)

آزمایش CPTU

یکی از انواع آزمایش های صحرایی که در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از مهندسین ژئوتکنیک قرار گرفته است آزمایش نفوذ مخروط(ConePenetration Test)  می باشد که به اختصار (U)CPT نامیده می‌شود.از این آزمایش می‌توان در موارد مختلف نظیر شناسایی لایه های خاک، تخمین ظرفیت باربری، نشست پی وهمچنین برآورد پتانسیل روانگرایی ماسه‌هااستفاده نمود.این آزمایش یکی از آزمایش های کارآمد در ایران بوده که در خشکی و دریا قابل انجام می‌باشد. این آزمایش برای رس‌های نرم، سیلت‌های نرم و رسوبات ماسه‌ای نرم تا متوسط قابل استفاده می باشد.آزمایش CPTU مطابق با استاندارد ASTMD 5778 انجام می‌گردد.

از مزایای آزمایش CPTU می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

1- سرعت بالا و پیوستگی در تعیین پارامترهای خاک

2- تکرارپذیری و کسب داده های قابل اطمینان

3- اقتصادی بودن انجام آزمایش

4- داشتن پایه تئوری قوی برای تفسیر نتایج

5- عدم دخالت اپراتور در نتایج ارائه شده توسط دستگاه (کلیه نمودارها و دیتاهای ثبت شده)

6- مجهز به سنسور کنترل زاویه انحراف حداکثر 15 درجه

7- مجهز به نرم‌افزار اندازه‌گیری پارامترها

8- انجام آزمایش محو فشار آب منفذی testDissipation در اعماق مختلف

پارامترهای قابل اندازه گیری توسط دستگاه:

1 – ثبت گرافهای qc، fs و u2 بطور مجزا و با دقت تفکیک cm1 نفوذ در محیط Excel قابل ارائه می باشد.

2- ارائه پروفيل خاك به صورت پیوسته

3- مقدار N60 عدد SPTمعادل با CPT در عمق مورد نظر

4- مقاومت برشی زهکشی نشده (Su) خاكهايچسبنده

5- دانسیته نسبی خاک های ماسه ای (Dr)

6- زاویه اصطکاک خاک های ماسه ای (φ)

7- تنش کل و تنش موثر

8- سرعت نفوذ برحسب cm/s

آزمایش دیلانومتر

نتـایج آزمـایش ­هـاي دیلاتـومتري دربررسی ­هاي ژئوتکنیکی پی­ها، سدها، تونل­ها، مغارها و ... استفاده می­شود.  با انجام این آزمایش که یک لوله منبسط شونده (پروب) براي اعمال فشار بر روي دیوارهاي گمانه استفاده شده و انبساط (تساع) به­ وجود آمده در گمانه توسط یک سنسور اندازه گیریی جابجائی در گمانه اندازه­ گیري می­شـود. محدوده گسترش تنش در آزمایش دیلاتومتر معمولا در مقایسه با محدوده تـنش ایجـاد شـده توسـط دیگـر روش­هـا ماننـد بارگذاري صفحه ه­اي یا آزمایش جک شعاعی کوچکتر است. ولی نتایج آن در مقایسه با نتایج یک نمونه آزمایشگاهی بدون درزه به واقعیت نزدیکتر است. این آزمایش در سنگ‌های با درزه و شکستگی کم (RQD بالا) قابل اجرا می‌باشد.

پارامتر قابل اندازه گیری:

در این آزمایش می­توان مدول تغییرشکل پذیری توده سنگ را از روابط بین فشار و اتساع محاسبه نمود.

آزمایش بارگذاری صفحه ای

در آزمـایش بارگـذاري صـفحه ه­اي از بارگـذاري سـطحی اسـتفاده مـی­شـود. در این آزمـایش دو ناحیـه، هرکدام با قطري بین 4/0 تا 1 متر به­ طور همزمان با اسـتفاده از جـک­هـاي مسـتقر در یـک نقطـه از تونـل بارگـذاري می­شوند. تغییر شکل توده سنگ در طول گمانه­ هایی که در پشت ناحیه بارگذاري و وسـط صـفحات مربـوط حفـر شـده­، اندازه­گیري می­شود. اثرات ناهمسانگردي را می­توان با استفاده از تغییر راستاي بارگذاري در هر جهت دلخواه تعیین کـرد. بـا وجود این توصیه می­شود که بار جک ­ها در صفحه ه­اي عمود بر محور تونل آزمایشی اعمال شود.

پارامتر قابل اندازه گیری:

 در این آزمایش با استفاده از اطلاعات بدست آمده از بارگذاری افزایشی و سیکلی می­توان مدول های تغییرشکل پذیری و الاستیک توده سنگ در بارگذاری و باربرداری را محاسبه نمود. پارامترهاي خزشی توده سنگ نیز از نمودارهاي جاب­جایی -زمـان به­ دست می­آید.

تزریق آزمایشی سیمان

تزریق سیمان

تزریق سیمان روشی برای تثبیت و اصلاح توده خاک و سنگ بوده که در آن دوغاب سیمان با فشار مرکزی کنترل شده به داخل زمین تزریق و باعث بهبود مقاومت مصالح می گردد. عملیات تزریق باعث پرشدن درزه ها ، حفرات، شکستگیها و ... موجود در سنگ و خاک شده و در نتیجه عملیات تزریق افزایش مقاومت ، کاهش تغییر شکل و نفوذپذیری را در محل به دنبال دارد.

دفتر کاوشهای صحرائی از سال 1372 با در اختیار داشتن سه ست کامل تجهیزات تزریق سیمان مبادرت به انجام عملیات تزریق در پروژه های سد و راه و در مصالح سنگی و آبرفتی نموده است. عملیات تزریق آزمایشی در این دفتر به هر دو روش صعودی و نزولی و با استفاده از سینگل پکر و یا دبل پکر با ثبات دیجیتالی صورت می پذیرد.

پارامترهای ذیل در تزریق آزمایشی سیمان قابل بهره برداری می باشد:

1 – تعیین نوع و میزان تقریبی سیمان مصرفی در فاز اجرا

2- تعیین طرح اختلاط سلامت سیمان مصرفی

3 – تعیین فاصله و آرایش گمانه های تزریقی و پوشش آن از طریق محاسبه شعاع تزریق

4 – مشخص نمودن شرایط تزریق پرده و دیوار آب بند

5 – تعیین چگونگی وضعیت نفوذپذیری گمانه های تزریق

 تجهیزات تزریق که در این دفتر مورد استفاده قرار می گیرند شامل:

-مخلوط کننده ها (میکسر 1500 دور در دقیقه)

-همزن ها (میکسر 50 دور در دقیقه)

-پمپ تزریق با فشار 100 بار و دبی 1500 لیتر

-ثبات دیجیتالی و مکانیکی

-مسدود کننده های سینگل ودبل

و سایر لوازم شامل آب سنج ها ، فشارسنج ها ، فشارشکن ، شلنگ و .... می باشد.

آزمایشگاه مکانیک خاک

   انجام آزمایش های آزمایشگاهی

با توجه به حجم بالای پروژه‏ های مطالعاتی در دست اقدام و با هدف تسریع انجام آزمایش های آزمایشگاهی، علاوه بر آزمایشگاه‏ های مجهز دفترمرکزی شرکت؛ دفتر مطالعات ژئوتکنيک، پهنه‏بندي و کاوشهاي صحرائی نیز اقدام به راه‏اندازی آزمایشگاه خاک مجزا با محوریت انجام آزمایش ها به شرح ذیل نموده است:
•    تعیین درصد رطوبت نسبی خاک طبق استاندارد ASTM D2216
•    آزمایش دانه‏بندی خاک و مصالح‏سنگی طبق استاندارد ASTM C136
•    آزمایش هیدرومتری، حد روانی و حد خمیری خاک طبق ‏استاندارد ASTM D422 و ASTM D4318
•    آزمایش برش مستقیم خاک(خاک‏های درشت‏دانه با دستگاه برش‏بزرگ)طبق ‏استاندارد ASTM D3080

آزمایشگاه سنگ

دستگاه تک محوري سنگ Uniaxial Compression Test

ASTM D2938, D4555, ISRM
ISIRI 17194

دستگاه تک محوري سنگ جهت اندازه گيري مقاومت فشاري محصور نشده نمونه سنگ استفاده مي‎شود. در اين آزمايش بار محوري، توسط جک هيدروليکي به طور مداوم و سنوات اعمال مي‎شود. جک هاي مورد استفاده در آزمايش تک محوري سنگ موجود در آزمایشگاه از نوع تمام اتوماتيک با ظرفيت هاي 2000 KN ارائه مي‎گردد. در سرعت بارگزاري توسط کاربر انتخاب مي‎شود. در جک هاي تمام اتوماتيک کنترل سرعت بارگذاري به صورت خودکار انجام مي‎شود. علاوه براين، قابليت افزودن کرنش سنج (گيج ساعتي يا LVDT) به قالب مخصوص جهت اندازه گيري مدول الاستيک و يا پواسون وجود دارد.

دستگاه برش مستقيم سنگ Rock Direct Shear Apparatus

Astm D5607, ISRM

اين روش آزمون يک روش ساده و عملي براي تعيين قدرت و پايداري دامنه‎ هاي سنگي مي‎باشد. دستگاه برش مستقيم جهت آزمايش نمونه‎ هايي با سطح رويه حداکثر 125×115 mm و يا نمونه‎ هاي کرگيري شده تا قطر 101mm مناسب مي‎باشد. جعبه برش داراي دوقسمت بوده که جعبه بالايي شامل يک بازوي انتقال نيروي عمودي براي بارگذاري فشاري و نيمه پاييني داراي دوبازوي انتقال نيرو براي ايجاد برش برگشت پذير مي‎باشد. نيروي اعمال شده توسط بازوي افقي هم تراز با مرکز جعبه و ناحيه گسستگي نمونه مي‎باشد. فشارهاي وارد شده به بازوي انتقال نيرو با استفاده از پمپ‎ هاي هيدروليکي دستي انجام مي‎شود. نيروي عمودي توسط گيج نيرو به ظرفيت 50KN، دقت 1KN و جابجايي افقي توسط ساعت اندازه گيري با کورس 25mm و دقت 0.01mm اندازه گيري مي‎شود.

دستگاه سه محوري سنگ ROCK TRIAXIAL APPARATUS

ASTM D2664, ISRM 

دستگاه تک محوري سنگ جهت تعيين مقاومت نمونه‎ هاي استوان ه‎اي سنگی تحت بارگذاري فشاري سه محوري به کار برده مي‎شود. جک هاي سه محوري آزمایشگاه از نوع RO100 – جک 2000 KN تمام اتوماتيک، همراه با تظيم خودکار فشار همه جانبه همگام با فشار سربار و کنترل خودکار، با پمپ کمکي دستي 60MPA ، شيلنگ، کوپلينگ، گيج 600BAR و يک عدد سل هوک به همراه غشاء که قابليت اتصال به کامپيوتر و ترسيم نمودار تنش کرنش، نمودار موهر کولمب و محاسبه پارامترهاي مقاومت برشي در آن وجود دارد.

مشخصات جک هيدروليکي :

• سرعت يکنواخت بارگذاري به صورت پيش تنظيم اوليه.
• قابليت ثبت ابعاد نمونه و محاسبه تنش محوري
• ارسال اطلاعات به کامپيوتر و ذخيره آنها با فرمت PDF و XLS
• برنامه OVERLOAD نرم افزاري جهت قطع سيستم
• داراي درجه مقدار باک روغن
• صفحات فشار فولادي و سنگ خورده تا سختي 60HRC
• امکان کاليبراسيون نرم افزاري (در این مدل دستگاه، تنظيم خودکار فشار همه جانبه در طي آزمايش به صورت يکنواخت به وسيله سيستم پايدار کننده هوشمند صورت می پذیرد.)
• در صورت نياز به محاسبه مدول الاستيسيته و ضريب پواسون سنگ، دستگاه قابليت نصب STRAIN GAUGE را دار مي‎باشد.