دایلاتومتری تخت (FDMT)

آزمون دایلاتومتری تخت (FDMT) مشابه آزمون پرسیومتری است با این تفاوت که در این آزمون میزان اتساع یک غشای انعطاف‌پذیر تخت واقع بر یک صفحه‌ی فولادی ضد زنگ با لبه‌های نوک تیز (تیغه‌ی دایلاتومتر) اندازه‌گیری می‌شود و تیغه دایلاتومتر برای رسیدن به تراز آزمایش معمولا توسط جک هیدرولیکی با سرعت ثابت در بستر نفوذ می‌کند. اساس FDMT بر اعمال فشار به جداره‌ی گمانه از طریق منبسط کردن غشای انعطاف‌پذیر نصب شده بر روی تیغه دایلاتومتر استوار است. از این آزمون برای مطالعه‌ی رفتار تنش - کرنش همه‌ی خاک‌ها به استثنای خاک‌های شن‌دار می‌توان بهره برد.

اجزای اصلی دستگاه FDMT عبارت است از :

• تیغه دایلاتومتر (Dilatometer Blade)
• غشای انعطاف‌پذیر دایره‌ای شکل واقع بر یک سمت تیغه دایلاتومتر؛ به قطر 60mm
• سیستم و میله‌های هدایت کننده‌ی تیغه به عمق مورد نظر برای اجرای آزمایش؛ که معمولا از تجهیزات آزمون نفوذ مخروط (CPT) استفاده می‌شود
• منبع گاز نیتروژن؛ آیین‌نامه‌ی ASTM استفاده از گاز نیتروژن خشک را برای اعمال فشار و انبساط غشا توصیه کرده است
• واحد کنترل؛ در سطح زمین قرار گرفته و تغییر مکان وسط غشای انعطاف‌پذیر و فشار اعمال شده به آن را کنترل و ثبت می‌کند. بر طبق آیین‌نامه (2007) Euro Code 7 فشارسنج‌ها باید حداقل برای فشارهای پایین‌تر از 500Kpa باید با دقت 10Kpa کنترل و کالیبره شوند. در کل گیج‌های اندازه‌گیری باید دارای دقتی معادل %0.5 ماکزیمم فشار مجاز خود باشند
• کابل‌های مخصوص ارتباطی بین (تیغه - واحد اندازه‌گیری) و (مخزن گاز - واحد کنترل)
• زنگ صوتی؛ که معرف زمان ثبت فشار و خروجی‌های خام آزمایش است

پارامترهای خام و مورد نیاز حاصل از آزمایش دایلاتومتری :

• فشار A؛ فشار برطرف کننده‌ی تقعر غشا، ناشی از نفوذ به داخل زمین و هم سطح شدن غشا با سطح تیغه (فشار بالازدگی)
• فشار B، فشار وارد بر غشا که منجر به تغییر مکان مرکز غشا به میزان 1mm می‌گردد
• فشار C؛ فشار آب حفره‌ای در تراز آزمایش
• فشار ΔA، فشار خارجی لازم در هوای آزاد(مکش)، برای بازگرداندن غشا به موقعیت A
• فشار ΔB، فشار داخلی لازم در هوای آزاد برای تغییر مکان و انبساط مرکز غشا به میزان 1mm
• Z_m، انحراف از صفر گیج‌های فشار

فشارهای ΔA و ΔB به منظور کالیبراسون فشارهای A و B، بررسی سلامت و تشخیص زمان تعویض غشا مورد نیاز است.

• آزمایش دیلاتومتری تخت در همه‌ انواع خاک‌ها به جز خاک‌های حاوی قلوه سنگ قابل اجرا است
• به کمک آزمایش FDMT پارامترهای زیادی از بستر ساختگاه قابل مطالعه بوده و از پایه نظری و تئوریک قوی‌ برخوردار است
• دستخوردگی بسیار کمی در اثر انجام آزمایش دایلاتومتری تخت درخاک ایجاد می‌شود (نسبت به آزمایش پرسیومتری)
• قابلیت تخمین فشار جانبی خاک در شرایط ایزوتروپ
• اجرای آزمایش FDMT نسبت به آزمایش پرسیومتری هزینه‌ی کمتر و سرعت بالاتری دارد

• اجرای آزمایش دیلاتومتری تخت با توجه به تجهیزات خاص آن نیازمند افراد متخصص و با تجربه است
• آزمایش FDMT در زمره‌ی آزمون‌های صحرایی پرهزینه است
• تجهیزات این آزمایش ظریف و حساس هستند و نیاز به نگهداری ویژه و کالیبراسون مرتب دارند
• توسط دستگاه‌ دیلاتومتری امکان نمونه‌گیری از خاک نیست
• استفاده از آزمایش دایلاتومتری تخت در خاک‌های حاوی درشت‌دانه توصیه نمی‌شود
• محدودیت عمق نفوذ تیغه
• در برخی موارد برای انجام این آزمایش ماشین‌آلات سنگین برای تامین نیروی عکس‌العمل (تجهیزات آزمایش CPT) مورد نیاز است

1. حصول اطمینان از بسته بودن شیر جریان میکرومتر و باز بودن شیر باد و شروع عملیات نفوذ تیغه
2. نفوذ تیغه به صورت عمودی تا رسیدن به تراز و عمق مورد نظر؛ در صورت استفاده از نیروی شبه استاتیکی، سرعت نفوذ باید در حدود 10 تا 30 میلی‌متر در ثانیه باشد.
3. پس از رسیدن به تراز آزمایش شیر باد بسته شده و به آرامی شیر جریان میکرومتر باز می‌شود تا فشار وارد بر غشا افزایش یابد. در خلال این زمان، صدای ممتد سیگنال یا مولد صوت شنیده می‌شود. در لحظه‌ای که سیگنال متوقف شد، اپراتور فشار گیج را می‌خواند (فشار A)
4. بدون توقف جریان، اپراتور به باد کردن غشا ادامه داده تا زمانی که سیگنال دوباره فعال شود (یعنی زمانی که انبساط و تغییر مکان وسط غشا به 1.1 میلی‌متر برسد)؛ در این لحظه فشار B توسط اپراتور قرائت و ثبت می‌شود
5. بلافاصله بعد از ثبت فشار B، شیر باد باز و شیر جریان میکرومتر بسته می‌شود تا از اعمال فشار بیشتر به غشا و دایلاتومتر جلوگیری شود. در صورت نیاز به قرائت C (مربوط به فشار آب حفر‌ای)، بعد از قرائت B به جای شیر باد سریع، شیر باد کند (میکرومتر) باز شده و به مدت تقریبا 1 دقیقه صبر کرده تا فشار افت کند و به صفر گیج نزدیک شود. در لحظه‌ای که سیگنال برمی‌گردد باید قرائت C انجام شود

• نرخ انبساط باید به گونه‌ای باشد که فشارهای A و B به آرامی بوجود آیند؛ طبق (2007) 7 Euro Code نرخ جریان گاز باید به گونه‌ای باشد که قرائت A طی زمان (15~20) ثانیه پس از شروع عملیات و قرائت B، شش ثانیه پس از قرائت A انجام شود
• یک دوره‌ی کامل آزمایش (قرائت A و B) عموما نیازمند حدود یک دقیقه است. زمان لازم برای یک پروفایل 30 متری متداول در حدود سه ساعت خواهد بود که در عمق به ازای فواصل 20cm تا 30cm آزمایش و ثبت فشارها صورت می‌گیرد
• عمق‌های آزمایش با توجه به موقعیت مرکز غشا باید ثبت شود
• در صورت ثبت مقاومت نفوذ تیغه (q_D)، می‌توان K₀ و ɸ در ماسه‌ها را توسط فورمول‌های ارائه شده تعیین کرد. بر اساس ASTM می‌توان در صورت انجام آزمایش CPT در محل q_D=q_C در نظر گرفت. در غیر این صورت راه حل عملی برای بدست آوردن q_D اندازه‌گیری نیروی لازم برای نفوذ تیغه و خروج تیغه است که از اختلاف این دو می‌توان q_D راتخمین زد.

گستره‌ی کاربرد آزمون دایلاتومتری تخت بسیار وسیع است و از خاک‌های نرم تا سخت و حتی سنگ‌های نرم را شامل می‌شود. با این حال استفاده از این آزمایش در خاک‌های حاوی درشت‌دانه و قلوه سنگ توصیه نمی‌شود ( هر چند تیغه دستگاه محکم و سخت باشد) (ISSMGE, 2001).

• طبقه‌بندی خاک
• محاسبه‌ی مقاومت برشی زهکشی نشده‌ی رس‌ها (Cu)
• فشار جانبی خاک (K0)، در شرایط ایزوتروپ
• تعیین فشار آب حفره‌ای در تراز  اجرای آزمایش (U)
• محاسبه‌ی غیر مستقیم وزن مخصوص خاک (ɣ)، مدول یانگ (E) و برشی (G) و زاویه اصطکاک خاک (ɸ)
• تعیین نشست پی‌های سطحی بر روی خاک‌های ماسه‌ای و رسی
• ارزیابی پتانسیل روانگرایی خاک‌های ماسه‌ای
• تعیین ظرفیت باربری شمع‌های کوبشی در خاک رسی
• تعیین پروفیل OCR ساختگاه

• ASTM D6635