آزمایش نفوذ مخروط با قابلیت اندازه گیری فشار آب منفذی (CPTu)

آزمایش نفوذ مخروط یا CPTu یکی از مهمترین آزمایشهای صحرایی میباشد، که برای شناسایی لایههای زیرسطحی به کار میرود. نمای این دستگاه در شکل 1 نشان داده شده است، همانطور که مشخص است تجهیزات اصلی این دستگاه شامل مخروط نفوذ و یک جداره استوانهای میباشد. این آزمایش به دلیل سرعت، دقت و تکرارپذیری بالا و همچنین پیوستگی نتایج خروجی، کمک شایانی به برآورد مشخصات لایههای زیرسطحی نموده و در سالهای اخیر استفاده از این آزمایش در پیشبرد مطالعات ژئوتکنیکی در سراسر دنیا رواج یافته است. مبنای این آزمایش بر اساس نفوذ مخروط با سرعت ثابت به درون زمین میباشد. مخروط نفوذ به قسمت انتهایی بخش استوانهای دستگاه متصل شده و با اتصال به رادهای حفاری و به کمک جک هیدرولیکی با سرعت ثابت (طبق استاندارد 2) به اعماق زمین نفوذ کرده و در حین نفوذ مقاومت نوک و جداره مخروط با استفاده از سنسورهای تعبیه شده به طور پیوسته یا متناوب قرائت میگردد. نمای شماتیک این آزمایش در شکل 2 ملاحظه میگردد.
این آزمایش در خاکهای نرم، تا عمق بیش از 100 متری از سطح زمین (به شرط حفظ قائم بودن نفوذ) قابل انجام بوده و حضورلایههای شنی، تخته سنگ، زونهای سیمانی و ماسهی متراکم میتواند نفوذ مخروط را محدود کرده و موجب آسیب دیدن و انحراف مخروط و رادها گردد. به طور کلی آزمایش CPTu سه کاربرد اصلی در روند ارزیابی محل پروژه دارد که عبارتند از:
– تعیین لایهبندی و تشخیص مصالح زیرسطحی.
– تعیین پارامترهای ژئوتکنیکی خاک محل.
– ارائه نتایج به منظور طراحی مستقیم ژئوتکنیکی.


آزمایش نفوذ مخروط بر اساس استاندارد ASTM-D5778 ، انجام میگردد و با استفاده از آن میتوان مقاومت نوک مخروط، مقاومت اصطکاکی جدار استوانهای و فشار آب منفذی ایجاد شده در حین نفوذ را به صورت پیوسته اندازهگیری نمود. در این دستگاه، نیروی مقاوم وارده بر نوک مخروط و نیروی اصطکاکی وارده بر جداره دستگاه، توسط دو نیروسنج که درون نفوذسنج قرار دارند اندازهگیری میشود. طبق استاندارد ASTM امکان استفاده از لودسلهای مستقل یا نوع تفریقی میسر میباشد. شماتیک این دو نوع لودسل در شکل 3 نشان داده شده است. همانطور که در شکل سمت راست مشخص است، برای قرائت نیروی فشاری نوک و اصطکاک جداره دو لودسل مجزا و غیر وابسته درون دستگاه قرار دارد و ذر شکل سمت چپ، یکی از لودسلها نیروی فشاری نوک مخروط و لودسل دیگر مجموع نیروی فشاری وارده بر نوک مخروط و نیروی اصطکاک جداره را قرائت نموده و از تفریق این دو مقدار، نیروی اصطکاک جدار بدست میآید. فارغ از نوع لودسل مورد استفاده، نیروسنج مورد استفاده برای اندازهگیری اصطکاک جداره باید فقط به تنشهای برشی اعمال شده به جداره حساس باشد.
