آزمایش تعیین ضریب CBR (کد1514)

1. مقدمه

از این آزمایش در طراحی ضخامت لایه ها در راهسازی استفاده می شود. و هدف از آن تعیین ظرفیت باربری مقطع میباشد.

2. تئوری آزمایش

برای هر مقدار از نفوذ سنبه به داخل خاک، نسبت مقدار بار به بار استاندارد برای همان مقدار نفوذ سنبه در نمونه استاندارد شده بنام نسبت باربری کالیفرنیا یا عدد CBR نامیده می شود

معمولا مقدار بار برا ی نفوذ 2.5 میلیمتر قرائت می شود تا به عنوان معیار سنجش قرار گیرد ولی چنانچه در فاصله نفوذ 2.5 میلیمتر تا ٥ میلیمتر مقادیر بزرگتری از آنچه که برای نفوذ 2.5 میلیمتر بدست آمد نتیجه شود. بزرگترین مقدار بدست آمده به عنوان عدد CBR در نظر گرفته می شود. تراکم نمونه در 5 لایه و با چکش 4.5 کیلوگرم و با 56 ضربه انجام میشود.

3. شرایط و وسایل مورد نیاز

4. دستگاه CBR

5. قالب تراکم اصلاح شده

6. چکش 10 پوندی

7. تیغه آهنی

8. جک

9. روغن

10. کولیس

4. شرح انجام آزمایش

آزمایش به دو روش خشک و اشباع انجام می گیرد که روش زیر، خشک می باشد.

برای تهیه نمونه خاک ابتدا مقداری از خاک به میزان 5.5 کیلوگرم را برداشت می کنیم. با توجه به درصد رطوبت بهینه تعیین شده در آزمایشات قبل ( 10% )، این مقدار رطوبت را اضافه کرده و سپس خاک را در داخل قالب پراکتور که قبلاً روغن زده شده است در 5 لایه ریخته و هر لایه را تحت 56 ضربه متراکم می کنیم. حجم قالب قبل از ریختن خاک بوسیله کولیس اندازه گیری می شود. حال قالب را زیر جک قرار داده و دیسک را طوری روی قالب قرار می دهیم که ستون اعمال بار از سوراخ میان این دو دیسک عبور کرده و به سطح خاک برسد. سپس به ازای مقادیر دلخواه تغییر طول میزان بار وارده بر حسب پوند را قرائت می کنیم، زمان پایان آزمایش هنگامی است که عقربه گیج در این میان برگردد. سپس با توجه به مقادیر بدست آمده منحنی تنش – تغییر طول را رسم کرده و آن را به این صورت اصلاح می کنیم که به ازای 1/0 اینچ میزان تنش را خوانده و سپس CBR را از رابطه زیر بدست می آوریم:

: فشار اصلاحی در 1/0 اینچ

: فشار استاندارد که برابر  است.

علت اصلاح تنش به خاطر وجود تقعر ویا وجود شکستگی در منحنی است که باعث تغییراتی در مبدأ می شود.

در واقع CBR :

• مقایسه محاسبات انجام شده با حالت استاندارد

• میزان فرورفتگی و سطح مقطع در مقایسه با حالت استاندارد

5. محاسبات

قطر قالب:          6    اینچ

ارتفاع قالب:       12 اینچ

میزان آب اضافه شده به خاک:

درصد رطوبتهای دو نمونه گرفته شده:

6. تفسیر نتایج

با توجه به  اینکه در رابطه ها و نمودارهای موجود و همانگونه که مشاهده شد با افزایش فشار نفوذ تقریبا بطور خطی افزایش می یابد. این روند تا جایی ادامه دارد که نیرو به ظرفیت باربری خاک برسد. از آن پس بار وارده باعث افزایش بسیار زیاد نفوذ شده عملا خاک دیگر نمیتواند آن را تحمل کند،از این پس خاک با بار کمتر به نفوذ خود ادامه می دهد. که با توجه به نمودار رسم شده میتوان این اثر را مشاهده کرد.

در مورد عدد CBR نیز هر چه این عدد به 1 نزدیکتر باشد این خاک از عملکرد بهتری برخوردار خواهد بود.

7. خطاهای موجود در آزمایش

8. عدم دقت در کوبیدن مناسب خاک درون قالب

9. عدم دقت در قرائت گیجها

10. یکسان نبودن سرعت بارگذاری با سرعت بارگذاری استاندارد

11. عدم دقت در تمیز کردن قالب قبل از آزمایش

12. خطا در اندازه گیری ابعاد قالب و همچنین توزین خاک

8. کاربرد آزمایش در محل

تمامی آزمایشهای مکانیک خاک اصولا برای تعیین ظرفیت یک نمونه می باشند، آزمایش CBR نیز یکی از این آزمایشات است که بواسطه آن می توان برای خاک یک قرضه یا خاک محل حداکثر فشار وارده را محاسبه کرد. مثلا برای احداث پی یک ساختمان لازم است بدانیم که حداکثر فشاری که می توانیم به خاک وارد کنیم چقدر است، تا بتوانیم ابعاد پی را تعیین کنیم.

9. نتیجه گیری

با توجه به اینکه عدد CBR برای خاکهای تحکیم یافته اندازه گیری میشود، و ما به روش استاندارد این نمونه را تحکیم کردیم، این نمونه برای بارگذاری مناسب میباشد.

10. منابع

    دستور العمل آزمایش های مکانیک خاک دانشجویان دوره کارشناسی مهندسی عمران

    ASTM D1883 , D2166