آزمایش نفوذ استاندارد یا Standard Penetration Test (SPT)

ASTM D1586-11  

شماره استاندارد آزمایش :

به­ دست آوردن معیاری از تراکم لایه‌های خاک و تخمین برخی از پارامترهای مقاومتی و تغییر شکل­ پذیری خاک.

هدف آزمایش :

این آزمایش در لایه‌های سنگی انجام نمی‌شود.

 موارد کاربرد :


آزمایش نفوذ استاندارد در سال 1958 معرفی شد و در حال حاضر یکی از پرکاربردترین آزمایش صحرایی می‌باشد. دلیل محبوبیت این آزمایش، سادگی، ارزانی و وجود مطالعات بسیار گسترده جهت تخمین پارامترهای متعدد خاک بر اساس نتایج این آزمایش می‌باشد. آزمایش نفوذ استاندارد با نفوذ یک نمونه گیر قاشقی استاندارد با ضربات ناشی از سقوط چکشی به وزن 63/5 کیلوگرم و از ارتفاع 760 میلی‌متری انجام می شود. مراحل انجام آزمایش به شرح زیر است:
1- حفر گمانه با قطر 2/5 تا 18 اینچ تا عمق مورد نظر،
2- جدا کردن میله از سرمته حفاری در عمق مورد نظر و اتصال نمونه گیر SPT. شکل زیر نمونه گیر SPT را نشان می دهد که از یک استوانه تو خالی تشکیل شده است و می تواند در امتداد طول خود به دو نیم تبدیل شود.
3- سقوط آزاد چکش 63/5 کیلوگرمی از ارتفاع 76 سانتی متری با استفاده از مکانیزم اتومکانیک و یا با مکانیزم قرقره و طناب.
4- به دست آوردن عدد N از جمع تعداد ضربات لازم برای نفوذ 15 سانتی متر دوم و سوم. نتایج به دست آمده برای 15 سانتی متر اول به دلیل اینکه خاک محدوده مذکور در عملیات حفاری دست خورده شده است و یا به علت ریزش جدار گمانه مورد اعتماد و توجه نیست.
5- جدا کردن نمونه گیر SPT از میله حفاری و برداشتن خاک درون نمونه گیر به عنوان نمونه دست نخورده.
عدد نفوذ استاندارد NSPT برای موارد مختلفی مانند فشار سربار، انرژی و... اصلاح می‌گردد. روابط همبستگی بسیاری برای تخمین پارامترهای مختلف خاک مانند تراکم، زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی، نسبت بیش تحکیمی،  مدول الاستیسیته و... برحسب NSPT ارائه شده است. اسکمپتون پیشنهاد کرده است که نتایج خام آزمون نفوذ استاندارد با استفاده از رابطه زیر اصلاح شوند:


N60=Em CB CS CR N/60

که در آن:
Em: ضریب بازدهی چکش بر حسب نوع چکش بین 0/45 تا 0/85؛
CB: ضریب اصلاح قطر گمانه بین 1 تا 1/5 هرچه قطر گمانه بیشتر باشد CB بزرگتر خواهد بود.
CS : ضریب اصلاح نمونه‌گیر برای نمونه گیرهای بدون آستری معادل 1.2در نظر گرفته می‌شود.
CR : ضریب اصلاح طول میله است و هرچه میله بلندتر باشد، مقدار این ضریب بزرگتر است.
N: عدد خام SPT بدست آمده در صحرا.
نحوه استخراج ضرایب اصلاحی در مراجع به صورت کامل بیان شده است.
معمولا آزمایش SPT بسته به شرایط در فواصل 1/5 تا 5 متری در درون گمانه انجام می‌شود. عدد خام SPT برای خاک‌های نرم به طور معمول کمتر از 5 و برای خاک‌های خیلی متراکم بالاتر از 50 است. جدول زیر محدوده مقادیر بدست آمده و تفسیر آن را نشان می‌دهد.


مراحل انجام آزمایش نفوذ استاندارد

ابعاد استاندارد و انواع نمونه‌گیر دستگاه SPT

 

 

طبقه‌بندی خاک

تشریح

N60

مقاومت زهکشی نشده
Su (kg/cm2)

خیلی نرم

انگشت شست به راحتی در آن نفوذ می‌کند و وقتی در داخل مشت فشرده می‌شود از لای انگشتان بیرون می‌زند.

2 >

0.12 >

نرم

انگشت شست حدود 25 میلی‌متر در آن نفوذ می‌کند و با فشار اندک شکل می‌گیرد.

4 - 2

0.25 - 0.12

متوسط

انگشت شست با فشار ملایم حدود 6 میلی‌متر در آن نفوذ می‌کند، با فشار زیاد انگشتان شکل می‌گیرد.

8 - 4

0.5 - 0.25

سفت

انگشت شست به راحتی در آن دندانه می اندازد (مضرس می‌کند) و با فشار زیاد 12 میلی متر در آن نفوذ می‌کند.

15 - 8

1 - 0.5

سخت

انگشت شست در آن دندانه نمی‌اندازد ولی ناخن شست به سهولت در آن دندانه می‌اندازد.

30 - 15

2 - 1

خیلی سخت

ناخن انگشت بر آن دندانه نمی‌اندازد و یا به سختی دندانه می‌اندازد.

> 30

> 2

اشکال زیر به ترتیب ارتباط بین N60 و '∅ را بر حسب تنش موثر قائم برای ماسه‌های سیمانته نشده، و نمودار تعداد ضربات نسبت به عمق را نشان می‌دهد.

 


نمونه SPT اخذ‬ شده‬ توسط‬ شرکت‬ مهندسین‬ مشاور‬ باران‬ خاک و پی

 


نمونهSPT اخذ‬ شده‬ توسط‬ شرکت‬ مهندسین‬ مشاور‬ باران‬ خاک و پی

 


نمونهSPT اخذ‬ شده‬ توسط‬ شرکت‬ مهندسین‬ مشاور‬ باران‬ خاک و پی

 


نمونهSPT اخذ‬ شده‬ توسط‬ شرکت‬ مهندسین‬ مشاور‬ باران‬ خاک و پی