معرفی
آزمایش پرسیومتری یک آزمایش تنش – کرنش درجا است که درون گمانه صورت می‌گیرد و مبتنی بر اندازه‌گیری افزایش حجم و یا شعاع حفره آزمایش و ترسیم خروجی آزمایش به صورت نمودار (فشار- تغییر حجم) و یا (فشار- تغییر شعاع بالن) است. این آزمایش به دو روش کنترل تنش و کنترل تغییر شکل قابل اجرا بوده است. دستگاه آزمایش پرسیومتری دارای انواع گوناگونی است که اختلاف اساسی آنها در نحوه ایجاد و قرارگیری داخل گمانه است. انواع پرسومترها عبارتند از :
- پرسیومترهای پیش‌حفار (P.B.P)؛ متداول‌ترین نوع پرسیومترها هستند که به حفاری و ایجاد گمانه برای قرارگیری محفظه پرسیومتر نیاز دارند. این نوع از پرسیومترها در انواع خاک‌ها و سنگ‌های ضعیف که امکان ایجاد گمانه در آنها باشد قابل استفاده است. انواع مختلف پرسیومترهای منارد (M.P.M) از این نوع هستند
- پرسیومترهای خودحفار (S.B.P)؛ این نوع پرسیومترها دارای یک مکانیسم حفاری از داخل، در انتهای خود هستند. اقبال به سوی این روش برای کاهش و جلوگیری از دستخوردگی اجتناب ناپذیر عملیات حفاری گمانه است. این سیستم در خاک‌های فاقد شن و قلوه سنگ و در سنگ‌های ضعیف قابل استفاده است. پرسیومترهای خودحفار به دو دسته‌ی کمبریج و فرانسوی تقسیم می‌شوند
- پرسیومترهای رانشی (P.I.P)؛ محفظه استوانه‌ای این نوع از پرسیومترها با اعمال فشار به داخل زمین رانده می‌شوند. از این نوع پرسیومترها در زمین‌های نرم وسست استفاده می‌شود
به حداقل رساندن دستخوردگی دیواره گمانه‌ها بسیار با اهمیت است و برای بدست آوردن نتایج قابل اعتماد، دستخوردگی حداقل دیواره گمانه یکی از شاخص‌های کلیدی است.
مزایا
- آزمایش پرسیومتری در انواع مختلف خاک و سنگ‌های ضعیف قابل اجرا است
- مناسب برای مطالعات ژئوتکنیکی در اعماق زیاد ساختگاه
- آزمایش پرسیومتری نسبت به سایر آزمایش‌های برجا پرامترهای بیشتری از خاک را بدست می‌دهد واز پایه نظری و تئوریک قوی‌تری برخوردار است
- نسبت به سایر آزمایش‌های برجا و آزمایشگاهی حجم بیشتری از خاک را تحت آزمایش قرار می‌دهد و به همین دلیل حجم نمونه، انطباق بیشتری با شرایط واقعی دارد
- دستخوردگی کمی در اثر انجام آزمایش پرسیومتری درخاک ایجاد می‌شود
- آزمایش در محدوده‌ی کرنش‌های بزرگ و نزدیک به واقعیت انجام می‌شود و لذا مدول برشی خاک برای کرنش‌های بزرگ قابل سنجش است
- منحنی کاملی از رفتار تنش – کرنش خاک بدست می‌دهد و پارامترهای رفتاری نظیر مدول شکل‌پذیری که در تحلیل نشست اهمیت ویژه‌ای دارد به طور مستقیم از آزمایش بدست می‌آید
- قابلیت تخمین فشار جانبی خاک درشرایط ایزوتروپ
- در انواع اتوماتیک دستگاه‌های پرسیومتری، نتایج تا حد زیادی تحت تاثیر اپراتور نیست
معایب
- اجرای آزمایش پرسیومتری با توجه به تجهیزات خاص آن نیازمند افراد متخصص و با تجربه است
- آزمایش پرسیومتری در زمره‌ی آزمون‌های صحرایی پرهزینه است
- اعمال بار در محیط آزمایش در جهت افقی صورت می‌گیرد، در حالیکه بار واقعی وارده به پی سازه در جهت قائم است
- تجهیزات این آزمایش ظریف و حساس هستند و نیاز به نگهداری ویژه و کالیبراسون مرتب دارند
- در اکثر دستگاه‌های پرسیومتری انجام آزمایش همراه با نمونه‌گیری نیست
- وجود بخش درشت‌دانه در کاربرد این آزمایش ایجاد محدودیت می‌کند و نتایج آزمایش پرسیومتری در این نوع خاک‌ها اعتبار لازم را نخواهد داشت
- وابستگی شدید نتایج حاصل از آزمایش به میزان دستخوردگی جداره‌ی گمانه آزمایش
مراحل اجرا
- انتخاب روش آزمایش و دستگاه پرسیومتری متناسب با روش انتخابی
- حفاری و تامین گمانه آزمایش با کمترین میزان دستخوردگی و محافظت جداره گمانه در برابر ریزش، هوازدگی و نرم‌شدگی به روش‌های استاندارد. قطر حفره ایجاد شده باید بسیار نزدیک به قطر غشای استوانه‌ای باشد
- کالیبراسیون دستگاه پرسیومتری
- قرارگیری محفظه‌ی انبساط دستگاه (Probe) به صورت استاندارد درون گمانه
- با توجه به روش انتخابی؛ افزایش گام به گام فشار و یا حجم محفظه تا رسیدن خاک به حد تسلیم خاک و یا ظرفیت حدی دستگاه و تشکیل حلقه‌های باربرداری – بارگذاری مجدد
- ثبت خروجی آزمایش به صورت نمودار (فشار- تغییر حجم) و یا (فشار- تغییر شعاع بالن)
- اصلاح نتایج ، تجزیه و تحلیل و استخراج پارامترهای مهندسی مورد نظر
کاربرد
- ظرفیت باربری پی‌های سطحی و شمع‌ها (Qu)
- محاسبه‌ی مدول برشی (G) و مدول یانگ (E) بستر ساختگاه
- مقاومت زه‌کشی نشده (Cu) خاک‌های رسی اشباع و سنگ‌های ضعیف
- فشار جانبی خاک (K0)، در شرایط ایزوتروپ
- زاویه اصطکاک خاک‌های ماسه‌ای و رسی (´ɸ)
- زاویه اتساع ماسه‌ها (ψ)
- ضریب تحکیم افقی (Ch)
آیین نامه ها
- ASTM-D4719
- سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی، نشریه شماره ۲۲۳، دستورالعمل آزمایش پرسیومتری