مکانیک خاک شاخه‌­ای از مهندسی عمران می‌­باشد که هدف آن مطالعه مصالح طبیعی موجود در لایه‌­های سطحی زمین می­‌باشد. از سال 1925 و به واسطه روابط تجربی ارائه شده توسط ترزاقی، روش‌­های نوین پژوهش در بخش مکانیک خاک مطرح گشت و امروزه با استفاده از دستگاه­‌های پیشرفته و استانداردهای معتبر، امکان بررسی و شناخت لایه­‌های خاک فراهم شده است.به منظور شناخت لایه­‌های سطحی می‌­توان از آزمون­‌های صحرایی (برجا) یا آزمون­‌های آزمایشگاهی استفاده نمود. آزمون­‌های صحرایی در محل پروژه انجام می­‌گردند ولی برای انجام آزمون­‌های آزمایشگاهی، لازم است نمونه خاک از اعماق زمین در محل مورد نظر برداشت شده و در آزمایشگاه تحت آزمایش قرار گیرند. اخذ نمونه برای انجام آزمون­‌های آزمایشگاهی، با استفاده از مغزه‌­گیرها و در حین عملیات حفاری در خشکی یا دریا انجام می‌گیرد. این مهندسین مشاور مفتخر است با در اختیار داشتن تجهیزات نوین حفاری و با کمک کادر مجرب، امکان حفاری و اخذ انواع نمونه در خشکی، ساحل و دریا را دارا می‌­باشد. همچنین با در اختیار داشتن کادر آزمایشگاهی مجرب و دستگاه­‌های مجهز و و با تکیه بر استانداردهای معتبر از قبیل استاندارد ASTM و ASHTO قابلیت انجام انواع آزمایش‌­های آزمایشگاهی بر روی خاک، سنگ و آب را دارا می‌­باشد. امکان انجام آزمون­‌های آزمایشگاهی در چهار بخش، آزمون­‌های فیزیکی خاک، آزمون­‌های مکانیکی خاک، آزمون­‌های شیمیایی آب و خاک و آزمون­‌های آزمایشگاهی سنگ را دارا می­‌باشند.
- در آزمایش‌های فیزیکی خاک، آزمایش طبقه‌بندی خاک، درصد رطوبت، حد روانی و خمیری، چگالی جامد دانه‌­های خاک­‌ها ، هیدرومتری و نفوذپذیری انجام می­‌گیرد.
- در آزمایش‌های مکانیکی خاک، آزمایش تک­‌محوری، سه‌محوری (UU، CU، CD)، آزمایش برش مستقیم، آزمایش تراکم، آزمایش CBR و آزمایش تحکیم و پتانسیل تورم و واگرایی (تغییر شکل‌پذیری) انجام می­‌گردد.
- در آزمایش‌های شیمیایی، میزان کلر، سولفات کل و محلول در آب، کربنات موجود، مواد آلی، مقدار ژیپس و PH خاک تعیین می‌­گردد.
- در آزمایش‌های مربوط به سنگ، تعیین مقاومت فشاری سنگ، سه‌محوری سنگ و برش مستقیم سنگ انجام می‌گیرد.

آزمایش دانه‌بندی

* آزمایش دانه­‌بندی (Particle Size Analysis):     

     این آزمایش با هدف تعیین درصد وزنی دانه­‌های خاک با اندازه­‌های مختلف برای ذرات کوچکتر از 3 اینچ بصورت دانه­‌بندی آزمایشگاهی و برای ذرات بزرگتر از 3 اینچ، بصورت دانه­‌بندی صحرایی انجام می­‌گیرد. در روش آزمایشگاهی، برای تعیین دانه‌بندی خاک­‌های درشت دانه (بزرگتر از 0/074 میلیمتر)، از سیستم الک کردن و برای خاک­‌های ریزدانه از روش هیدرومتری استفاده می­‌گردد. در نهایت با استفاده از این دو آزمایش و نتایج آزمایش حدود اتربرگ می‌­توان نام­گذاری خاک بر اساس سیستم متحد[1] USCS را انجام داد.

 * آزمایش با سیستم الک کردن (Sieve Analysis):

 این آزمایش بر مبنای استاندارد ASTM، به شماره­‌ی D-422 و با هدف تعیین نسبت اندازه ذرات بین 0/074 تا 7/5 میلیمتر انجام می­‌گیرد. در این روش وزن مشخصی از خاک بر روی یکسری الک قرار داده شده و به مدت 20 دقیقه درون دستگاه لرزانده می‌­شود و در انتها بر اساس جرم باقیمانده روی هر الک، منحنی دانه‌بندی رسم می­‌گردد. اندازه قطر دانه‌­ها بر اساس شماره الکی که ذرات خاک روی آن باقی مانده‌­است تعیین می­‌گردد. تجهیزات این آزمایش و منحنی دانه‌بندی رسم شده بر اساس نتایج این آزمایش در شکل‌های زیر نشان داده شده است.

     

 * آزمایش هیدرومتری (Hydrometer Analysis):

این آزمایش بر مبنای استاندارد ASTM، به شماره­‌ی D-421 و به منظور تعیین اندازه ذرات ریزتر از الک نمره 200 و بزرگتر از 0/2 میکرون به کار می­‌رود. این روش مبتنی بر اندازه‌­گیری تغییرات وزن مخصوص مخلوطی از خاک و آب و ماده‌­ی پراکنده ساز می­‌باشد. ماده جداساز که عموما هگزامتافسفات سدیم می‌باشد، برای جلوگیری از فولوکوله شدن ذرات خاک به یکدیگر استفاده می­‌شود. در این آزمایش وزن مخصوص مخلوط در زمان‌­های مشخص با استفاده از هیدرومترسنج اندازه­‌گیری می‌­شود و سپس با استفاده از قانون استوکس که رابطه بین سرعت ته­‌نشینی ذرات با اندازه قطر ذرات می‌­باشد، منحنی دانه­‌بندی برای ذرات کوچکتر از الک نمره 200 و در ادامه منحنی دانه­‌بندی با الک رسم خواهد شد.

 

 

  

 

 

[1] Unified Soil Classification System

[2] Liquid Limit

[3] Casagrande

[4] Plastic Limit

[5] Pycnometer

[6] Oven