آزمایش تحکیم (Consolidation Test)
شماره استاندارد آزمایش
AASHTO T 216-83 و ASTM D 2435-90
هدف آزمایش
تعیین پارامترهای موثر در پیش بینی شدت نشست و میزان آن.
موارد کاربرد
صرفا بر روی خاک های رسی انجام می گیرد.
این آزمایش بر مبنای استاندارد ASTM، به شماره ی D-2435 برروی خاک های ریزدانه و به منظور تعیین پارامترهای نشست خاک انجام می گیرد. زمانیکه نمونه ی اشباع تحت بارگذاری قرار گیرد، به دلیل سختی بیشتر آب نسبت به خاک، بار وارده به ذرات آب اعمال می گردد. در این حالت طبق اصل تنش موثر ترزاقی، تنش موثر وارد شده بر خاک صفر می باشد. حال اگر امکان زهکشی در نمونه وجود داشته باشد، بسته به نفوذپذیری خاک، آب در طی زمان از نمونه خارج می گردد که در این حالت بدلیل ثابت بودن تنش اعمالی و با کاهش فشار آب منفذی، تنش موثر اعمال شده بر ذرات جامد خاک در طی زمان افزایش می یابد. این اعمالی بر ذرات جامد خاک سبب ایجاد نشستی در طی زمان در نمونه خاک می گردد که به آن نشست تحکیمی اطلاق می گردد. لازم به ذکر است بدلیل نفوذپذیری بالای خاک های درشت دانه، خروج آب از داخل نمونه تابع زمان نبوده و به همین دلیل اهمیت عملی نداشته و نشست تحکیمی یا نشست آنی در این نوع خاک ها رخ می دهد.
دستگاه مربوط به این آزمایش در شکل زیر نشان داده شده‌است. این آزمایش نخستین بار توسط ترزاقی مطرح گردید. نمونه مورد نظر برای این آزمایش، استوانه ای از خاک مورد نظر می باشد که در داخل یک حلقه فلزی یا یک رینگ قرار دارد و در قسمت بالا و پایینی آن سنگ متخلخل و کاغذ صافی برای امکان زهکشی و جلوگیری از شسته شدن خاک قرار داده شده است. بار اعمالی برروی بازوی دستگاه، توسط کلاهک بارگذاری بر نمونه اعمال می گردد و میزان نشست های ایجاد شده در نمونه با استفاده از گیج با دقت 0/001 قرائت گشته و میزان نشست در زمان های مشخص برای هر نمونه ثبت می‌شود.
آزمایش تحکیم یک‌بعدی معمولاً بر روی خاک‌های ریزدانه انجام می‌شود. در این آزمایش نمونه خاک داخل یک رینگ فلزی مهار شده و بین دو سنگ متخلخل و درون یک ظرف استوانه‌ای پر از آب قرار می‌گیرد. یک صفحه بارگذاری فولادی که روی سنگ متخلخل قرار می‌گیرد، بار قائم وارده را به نمونه وارد می‌کند. این بار باعث نشست خاک می‌گردد. بار به‌صورت تدریجی افزایش داده می‌شود و توالی‌های بارگذاری و باربرداری به نمونه اعمال شده و نشست‌های نمونه تحت هر مرحله بارگذاری در زمان‌های مشخصی برداشت می‌شود. هر مرحله، بارگذاری تا زمانی که نشست نمونه قابل چشم‌پوشی بوده و اضافه فشار به وجود آمده تحت آن بار حذف شود، ادامه می‌یابد.
داده‌های خام اندازه‌گیری شده در این آزمایش عبارتند از:
- ارتفاع اولیه نمونه
- ارتفاع نمونه تحت هر بارگذاری و در بازه‌های زمانی مشخص
- رطوبت نمونه در ابتدا و انتهای آزمایش
از نتایج آزمایش تحکیم برای اندازه‌گیری پارامترهای مهم زیر استفاده می‌شود:
شاخص تحکیم (Cc) و شاخص تورم خاک یا شاخص فشردگی مجدد (Cr)
ضریب تحکیم ثانويه و خزش Cα
ضریب تحکیم قائم Cv
مدول تغییر حجم