آزمایش دیلاتومتری

آزمایش دیلاتومتری یا دایلاتومتری (Dilatometer)، نوعی آزمایش صحرایی ژئوتکنیکی می‌باشد که با وارد کردن فشار جانبی، رفتار خاک در آن مورد بررسی قرار می‌گیرد. با انجام این آزمایش اطلاعات مفیدی درباره رفتار خاک تحت بارگذاری و فشار افقی بدست می‌آید.

این اطلاعات البته از آزمایش پرسیومتری نیز بدست می‌آید اما این تست معایبی داشت که محققین با ابداع روش دیلاتومتری این نواقص را رفع کردند. شخصی به نام مارچتی برای اولین بار آزمایش دیلاتومتری را در سال 1980 در ایتالیا انجام داد و از آن پس به دلیل مزایای بسیار این روش برای بررسی رفتار خاک تحت فشار، از آن استفاده می‌شود. در ادامه با آرمیکو همراه باشید تا شما را با تست دیلاتومتری، مزایا، معایب و کاربرد آن آشنا کنیم.

دیلاتومتری (DMT) چیست؟

همانطور که اشاره کردیم در تست ژئوتکنیکی دیلاتومتری (DMT) رفتار خاک تحت بارگذاری افقی بررسی می‌شود. در این آزمایش ابزار اصلی، تیغه‌ای تخت است که روی آن یک غشاء لاستیکی وجود دارد.

تیغه تخت به یک منبع فشار بر روی زمین متصل است و سیستم کنترل جابجایی غشا نیز روی زمین است و از طریق سیستم اعمال فشار، این غشا لاستیکی با باد پر می‌شود، در ادامه فشاری که در غشا لاستیکی وجود دارد منجر به تحت تنش قرار گرفتن خاک اطراف تیغه می‌شود و آن را جابجا می‌کند. محقق میزان جابجایی خاک تحت فشارهای مختلف را ثبت می‌کند و از این طریق اطلاعات ژئوتکنیکی متفاوتی از خاک منطقه کسب خواهد کرد.

یکی از مهمترین مزایای آزمایش دیلاتومتری، این است که برای انجام آن کافی است تیغه را داخل خاک فرو کنیم و مانند تست پرسیومتری نیازی به حفر گمانه نیست. اما نکته‌ای که وجود دارد این است که در هر خاکی نمی‌توان تیغه دیلاتومتر را فرو برد زیرا در برخی خاک‌ها مانند شن یا خاک بسیار سخت، امکان آسیب دیدن لبه‌های تیغه وجود دارد.

لذا بهتر است از این آزمایش خاک، تنها در محل‌هایی که خاک نرم با دانه‌های ریز دارند، استفاده شود.

مزایای آزمایش دیلاتومتری

انجام آزمایش دیلاتومتری دارای مزایای زیاد است که در ادامه آن‌ها را مرور می‌کنیم:

• اجرا و انجام آسان
• هزینه اجرای نسبتا کمتر از سایر تست‌های خاک
• داشتن قابلیت تکرار پذیری و ارائه نتایج یکسان در شرایط مختلف
• عدم نیاز به سنسورهای پیچیده
• کسب پیوسته اطلاعات ستونی از خاک
• ارائه نتایج قابل اعتماد و دقیق
• قابل استفاده برای طیف گسترده‌ای از خاک‌ها

معایب تست دیلاتومتری

در برابر مزایای ذکر شده برای آرمایش دیلاتومتری باید به معایب آن نیز اشاره کنیم:

• دستگاه در مصالح و خاک‌های متراکم به سختی نفوذ می‌کند.
• این تست به روابط تجربی وابسته است.
• برای تفسیر روابط تجربی آن مبنای نظری وجود ندارد.
• این تست بر مبنای زمین‌شناسی هر محل نیاز به واسنجی اطلاعات دارد.

مطلب پیشنهادی: جهت تعیین میزان فشار سنجی خاک، می‌‍‌توان آزمایش پرسیومتری انجام داد.

کاربردهای آزمایش دیلاتومتری

کاربردهای آزمایش دیلاتومتری در بررسی رفتار خاک شامل موارد زیر است:

• تست ضریب پیش تحکیمی خاک (OCR)
• تست چگالی خاک
• تست مقاومت برشی زهکشی نشده خاک رس
• بررسی ضریب فشار جانبی خاک در حالت سکون (K۰)
• آزمایش مدول الاستیسیته (E)
• تست زاویه اصطکاک داخلی در خاک ماسه‌ای
• بررسی ضریب نفوذپذیری خاک (K)
• تست مدول سختی محصور نشده در خاک (M)

آزمایش دیلاتومتر چگونه انجام می شود؟

برای انجام دادن آزمایش دیلاتومتری، ابتدا باید غشاء لاستیکی کالیبره شود که، این عمل اصولاً با فشار هوا انجام می‌شود، در ادامه تعدادی میله به انتهای این تیغه وصل شده، که تعداد آنها به عمقی که قرار است تست در آن انجام شود نیز، بستگی دارد.

در این مرحله تیغه را به آرامی داخل خاک مورد نظر فرو می‌کنیم و پس از رسیدن آن به عمق لازم، مخزن اعمال فشار را کار می‌اندازیم. این مخزن شروع به اعمال فشار می‌کند تا جایی که غشای لاستیکی به خاک متصل شده و تقعر موجود روی این غشا از بین برود، محقق این مقدار فشار را ثبت می‌کند.

اعمال فشار ادامه پیدا می‌کند تا جایی که مقدار جابجایی داخل خاک به ۱.۱ میلی‌متر برسد. در نهایت این میزان فشار را هم ثبت می‌کنند. پس از ثبت این فشارها و بررسی آن‌ها، خصوصیات مختلف رفتار خاک را بدست می‌آورند.

مطلب پیشنهادی: جهت تشخیص میزان نفوذپذیری، می‌توان آزمایش تعیین نفوذ پذیری خاک انجام داد.

تجهیزات مورد نیاز آزمایش دیلاتومتری

اجزای تشکیل دهنده یک سیستم تست دیلاتومتری عبارتند از:

• تیغه دیلاتومتر

این تیغه در واقع بخش اصلی این تست است که از جنس فولاد مقاوم با لبه‌های تیز است که این لبه‌های تیز باعث سهولت جلو رفتن تیغه در خاک می‌شوند. ضخامت تیغه 1.5 سانتی‌متر، طول آن 24 سانتی‌متر و عرض آن 9.5 سانتی‌متر است. در بدنه تیغه، غشا لاستیکی با قطر 6 سانتی‌متر متصل شده که با اعمال فشار متورم شده و به خاک فشار وارد می‌کند.

• میله‌های رابط

این میله‌ها جهت انتقال تیغه به داخل خاک به انتهای آن متصل شده‌اند و به کمک آن‌ها تیغه را داخل خاک منتقل می‌کنند.

• کابل

یکسری کابل پنوماتیک-الکتریک، تیغه درون خاک و سیستم‌های فشاری که روی سطح زمین قرار دارند را به هم مرتبط می‌کنند و در واقع این کابل‌ها رابط بین تجهیزات در سطح و عمق خاک هستند.

• واحد کنترل

قسمتی از دستگاه است که میزان فشار اعمالی و جابجایی خاک را مانیتور کرده و در حافظه خود ثبت می‌کند.

• مخزن گاز

این مخزن که پر از گاز نیتروژن است، وظیفه تامین فشار لازم برای انبساط غشا لاستیکی روی تیغه را دارد.

جمع بندی و سوالات متداول آزمایش دیلاتومتری

در مقاله فوق آموختیم که، آزمایش دیلاتومتری نوعی تست ژئوتکنیکی است که برای بررسی رفتار انواع خاک تحت اعمال فشارهای مختلف انجام می‌شود. دستگاه تست فوق شامل تیغه‌ ای فولادی است که در خاک فرو می‌کنند و پس از رسیدن آن به عمق دلخواه توسط مخزن گاز فشار به تیغه وارد می‌کنند تا حدی که غشا لاستیکی متصل به تیغه به خاک بچسبد و تورم آن خاک را فشرده کند.

این میزان فشار را ثبت می‌کنند و در فشارهای مختلف تست را تکرار می‌کنند. با ثبت نتایج متوالی به اطلاعات مفیدی درباره خاک مورد نظر از نظر میزان تحمل فشار دست می‌یابند.