بررسي عوامل تأثيرگذار بر نتايج آزمون‌هاي نفوذي ژئوتكنيك با كمك دستگاه نفوذگر ضربه‌اي دستي در خاك ماسه‌اي

Experimental Investigation of Effective Parameters on the Results of Geotechnical Penetration Tests Using Manual Dynamic Penetrometer in Sand

آزمون‌هاي نفوذي يكي از مهم‌ترين آزمايش‌هاي برجا هستند كه با كمك آن‌ها، پارامترهاي ژئوتكنيكي متنوعي را مي‌توان تخمين زد. از ويژگي‌هاي آزمون‌هاي نفوذي، سرعت و سهولت انجام و تكرارپذير بودن نتايج اين آزمون‌ها است. در اين پژوهش، با استفاده از يك ابزار نفوذي به نام «دستگاه نفوذگر ضربه‌‌اي دستي»، آزمايش‌هايي بر روي ماسه فيروزكوه با تراكم نسبي‌هاي مختلف انجام شده است. اساس كار اين دستگاه مشابه دستگاه هاي نفوذي موجود در مهندسي ژئوتكنيك بوده و تفاوت آن در ابعاد و انرژي است. هدف از اين پژوهش، بررسي اثر هندسه مخروط نفوذ و انرژي‌هاي كوبش مختلف بر نتايج آزمون بوده است. بدين منظور، از سه قطر مختلف مخروط، سه زاويه راس مختلف و سه جرم مختلف چكش‌ استفاده شد. جهت مطالعه عملكرد دستگاه از شاخص نفوذ ديناميكي و مقدار ميانگين وزني آن نسبت به عمق نفوذ بهره گرفته شد. بررسي نتايج نشان مي دهد كه زاويه راس مخروط نقشي در نفوذ دستگاه نداشته، بلكه قطر مخروط است كه مي تواند مقدار نفوذ را تغيير دهد. همچنين، مشاهده شد رابطه اي خطي مستقيمي ميان انرژي ضربات و ميانگين شاخص نفوذ وجود دارد. بر اساس مشابهت مكانيزم نفوذ مخروط به زمان با شمع كوبشي، از رابطه مايرهوف جهت تخمين زاويه اصطكاك داخلي خاك استفاده شد. از مقايسه نتيجه حاصل شده با مقدار حاصل از آزمون برش مستقيم، مي توان گفت كه با آزمون نفوذي مي توان با دقت مناسبي، اين پارامتر را بدست آورد.

Penetration tests are one of important geotechnical insitu tests by which, different soil parameters can be estimated. The advantages of these tests are easiness, high speed, and repeatability. In this research, a penetrometer called as “Manual Dynamic Penetrometer (MDP)” is utilized to perform tests on dry Firoozkuh Sand with three different relative densities. The MDP is similar to other penetrometers used in geotechnical engineering, but the dimension is different which causes to generate more power to penetrate into the soil with deeper layers. The aim of this research is to investigate the effect of cone geometry as well as applied energy on test results. To do so, three different cone diameters and cone apex are considered. In addition, the mass of the hammer is also changed in three different values. The comparison of results indicate that the come apex does not influence the penetration value; however, the cone diameter plays the role. It is also seen that the applied energy has direct relationship with the penetration. Since the mechanism of the cone penetration is similar to that of pile driving, it was also shown that it is possible to estimate the residual internal friction angle of the soil by using empirical formula proposed by Meyerhof.