Επιτόπια δοκιμή

Η επιτόπια δοκιμή αναφέρεται σε μεθόδους δοκιμών που πραγματοποιούνται απευθείας στο έδαφος, στο βράχο ή στο έδαφος σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία. Αυτές οι δοκιμές πραγματοποιούνται για τη συλλογή πληροφοριών σχετικά με τις γεωτεχνικές ιδιότητες της τοποθεσίας, όπως η αντοχή, η ακαμψία, η διαπερατότητα και τα χαρακτηριστικά παραμόρφωσης. Οι επιτόπιες δοκιμές είναι ένα σημαντικό συστατικό της διερεύνησης της τοποθεσίας, καθώς επιτρέπει στους μηχανικούς και τους γεωλόγους να αξιολογήσουν τις υπόγειες συνθήκες και την καταλληλότητα της τοποθεσίας για διάφορους τύπους κατασκευαστικών έργων.

Οι μέθοδοι επιτόπιων δοκιμών χωρίζονται συνήθως σε δύο μεγάλες κατηγορίες: (1) δοκιμές διείσδυσης, που περιλαμβάνουν οδήγηση ενός εργαλείου ή οργάνου στο έδαφος και μέτρηση της αντίστασης ή του ρυθμού διείσδυσης, και (2) δοκιμές μη διείσδυσης, που περιλαμβάνουν μέτρηση διαφόρων φυσικές ιδιότητες του εδάφους ή του εδάφους χωρίς να το διεισδύουν. Μερικές από τις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μεθόδους επιτόπιων δοκιμών περιλαμβάνουν τη Τυπική Δοκιμή Διείσδυσης (SPT), τη Δοκιμή Διείσδυσης Κώνου (CPT), τη Δοκιμή Πιεσόμετρου και τη Δοκιμή Διαστολόμετρου. Κάθε μία από αυτές τις δοκιμές έχει τα δικά της πλεονεκτήματα και περιορισμούς και η επιλογή της μεθόδου δοκιμής θα εξαρτηθεί από τους συγκεκριμένους στόχους της έρευνας και τις ιδιότητες της τοποθεσίας που ερευνάται.

Σημασία στη διερεύνηση του χώρου

Οι επιτόπιες δοκιμές είναι ένα σημαντικό μέρος της διερεύνησης της τοποθεσίας, καθώς βοηθά στην καλύτερη κατανόηση των χαρακτηριστικών και της συμπεριφοράς του εδάφους και των πετρωμάτων στις πραγματικές συνθήκες της τοποθεσίας. Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται από επιτόπιες δοκιμές χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση των γεωτεχνικών ιδιοτήτων του εδάφους και των πετρωμάτων, τα οποία με τη σειρά τους χρησιμοποιούνται για το σχεδιασμό και την κατασκευή διαφόρων έργων πολιτικού μηχανικού όπως κτίρια, δρόμοι, γέφυρες, φράγματα και σήραγγες.

Οι επιτόπιες δοκιμές μπορούν επίσης να παρέχουν πληροφορίες για την παρουσία φυσικών κινδύνων όπως π.χ κατολισθήσεις, ρευστοποίηση και καθίζηση. Κατανοώντας τις γεωτεχνικές ιδιότητες της τοποθεσίας, οι μηχανικοί μπορούν να σχεδιάσουν τα κατάλληλα θεμέλια, χωματουργικά έργα και άλλες γεωτεχνικές κατασκευές για να ελαχιστοποιήσουν τον κίνδυνο αστοχίας και να εξασφαλίσουν την ασφάλεια και τη σταθερότητα των κατασκευών κατά τη διάρκεια της ζωής τους.

Τύποι επιτόπιων δοκιμών

Υπάρχουν διάφοροι τύποι επιτόπιων δοκιμών που χρησιμοποιούνται στη γεωτεχνική έρευνα τοποθεσίας. Μερικές από τις επιτόπιες δοκιμές που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι:

1. Τυπική δοκιμή διείσδυσης (SPT): Αυτή η δοκιμή περιλαμβάνει την οδήγηση ενός δειγματολήπτη χωρισμένης κουταλιάς στο έδαφος χρησιμοποιώντας ένα τυπικό βάρος και ύψος πτώσης. Ο αριθμός των χτυπημάτων που απαιτούνται για την οδήγηση του δειγματολήπτη σε μια καθορισμένη απόσταση καταγράφεται και χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της αντίστασης του εδάφους.
2. Δοκιμή διείσδυσης κώνου (CPT): Αυτή η δοκιμή περιλαμβάνει την ώθηση ενός κωνικού διεισδυτικού μετρητή στο έδαφος με σταθερό ρυθμό διείσδυσης. Η αντίσταση του εδάφους στη διείσδυση μετράται και χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων του εδάφους.
3. Δοκιμή πιεσόμετρου: Αυτή η δοκιμή περιλαμβάνει την εισαγωγή ενός κυλινδρικού καθετήρα σε μια γεώτρηση και στη συνέχεια την επέκταση του χρησιμοποιώντας πίεση νερού. Η πίεση που απαιτείται για την επέκταση του καθετήρα μετράται και χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της ακαμψίας και της αντοχής του εδάφους.
4. Δοκιμή διάτμησης πτερυγίων: Αυτή η δοκιμή περιλαμβάνει την εισαγωγή ενός πτερυγίου στο έδαφος και στη συνέχεια την περιστροφή του για τη μέτρηση της ροπής που απαιτείται για την πρόκληση αστοχίας. Η δοκιμή χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της διατμητικής αντοχής μαλακών έως άκαμπτων αργίλων.
5. Δοκιμή φορτίου πλακών: Αυτή η δοκιμή περιλαμβάνει την τοποθέτηση μιας χαλύβδινης πλάκας στην επιφάνεια του εδάφους και την εφαρμογή ενός φορτίου. Η καθίζηση της πλάκας υπό φορτίο μετράται και χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της φέρουσας ικανότητας του εδάφους.
6. Δοκιμή Cross-Hole: Αυτή η δοκιμή περιλαμβάνει τη διάνοιξη δύο ή περισσότερων γεωτρήσεων και την τοποθέτηση σεισμικών αισθητήρων σε αυτές. Ένα ακουστικό κύμα δημιουργείται σε μια γεώτρηση και μετράται ο χρόνος που χρειάζεται για να ταξιδέψει στις άλλες γεωτρήσεις. Η δοκιμή χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της ταχύτητας του κύματος διάτμησης και της ακαμψίας του εδάφους μεταξύ των γεωτρήσεων.
7. Downhole Test: Αυτή η δοκιμή περιλαμβάνει την εισαγωγή ενός καθετήρα σε μια γεώτρηση και τη μέτρηση των ιδιοτήτων του εδάφους σε διαφορετικά βάθη. Η δοκιμή χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του εδάφους στρωματογραφία και ιδιότητες ακαμψίας σε διαφορετικά βάθη.

Τυπική δοκιμή διείσδυσης (SPT)

Το Standard Penetration Test (SPT) είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη επιτόπια δοκιμή για τον προσδιορισμό των γεωτεχνικών ιδιοτήτων του εδάφους σε μια τοποθεσία. Η δοκιμή περιλαμβάνει την οδήγηση ενός τυπικού δειγματολήπτη στο έδαφος χρησιμοποιώντας ένα σφυρί με τυπικό βάρος και απόσταση πτώσης. Ο αριθμός των χτυπημάτων που απαιτούνται για την οδήγηση του δειγματολήπτη σε μια τυπική απόσταση στο έδαφος καταγράφεται ως SPT "N-value". Το SPT χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της διατμητικής αντοχής, της πυκνότητας και άλλων ιδιοτήτων του εδάφους.

Η δοκιμή SPT εκτελείται με τη διάνοιξη μιας γεώτρησης στο έδαφος, συνήθως χρησιμοποιώντας έναν κοίλο κοχλία στελέχους, και με την εισαγωγή ενός σωλήνα δειγματοληψίας στη γεώτρηση. Στη συνέχεια, ένας δειγματολήπτης χωρισμένου κουταλιού οδηγείται στο έδαφος στο κάτω μέρος της γεώτρησης χρησιμοποιώντας ένα τυπικό σφυρί βάρους 63.5 kg και πέφτοντας σε μια τυπική απόσταση 75 cm. Ο αριθμός των χτυπημάτων που απαιτούνται για να οδηγήσει το δειγματολήπτη στα πρώτα 15 cm διείσδυσης δεν υπολογίζεται και ο αριθμός των χτυπημάτων που απαιτούνται για τις επόμενες τρεις αυξήσεις των 15 cm καταγράφεται ως η τιμή N SPT.

Το SPT είναι ένα σχετικά γρήγορο και φθηνό τεστ, καθιστώντας το μια δημοφιλή επιλογή για έρευνες στο χώρο. Ωστόσο, τα αποτελέσματα των δοκιμών μπορούν να επηρεαστούν από παράγοντες όπως ο τύπος του εδάφους, το μέγεθος του δειγματολήπτη και η ενέργεια του σφυριού, τα οποία πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την ερμηνεία των αποτελεσμάτων.

Δοκιμή διείσδυσης κώνου (CPT)

Η δοκιμή διείσδυσης κώνου (CPT) είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος επιτόπιας δοκιμής στη γεωτεχνική μηχανική. Περιλαμβάνει την ώθηση ενός κωνικού μετρητή διείσδυσης στο έδαφος με σταθερό ρυθμό διείσδυσης και τη μέτρηση της αντίστασης στη διείσδυση και της πίεσης του νερού στους πόρους σε διαφορετικά βάθη. Το κωνικό διαπερατόμετρο τυπικά αποτελείται από μια ατσαλένια κωνική άκρη, μια σειρά τμημάτων χιτωνίου τριβής και έναν μετατροπέα πίεσης νερού πόρων. Καθώς το κωνικό διαπερατόμετρο ωθείται στο έδαφος, η αντίσταση στη διείσδυση και οι μετρήσεις της πίεσης του νερού στους πόρους καταγράφονται συνεχώς, παρέχοντας ένα προφίλ των ιδιοτήτων του εδάφους ή του πετρώματος με βάθος.

Το CPT χρησιμοποιείται συχνά για τη λήψη πληροφοριών σχετικά με τον τύπο του εδάφους, την αντοχή και τη συμπιεστότητα, καθώς και τις συνθήκες των υπόγειων υδάτων. Τα αποτελέσματα των δοκιμών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση της φέρουσας ικανότητας του εδάφους, της καθίζησης θεμελίωσης, του δυναμικού υγροποίησης και του εδάφους σταθερότητα πλαγιάς. Η CPT θεωρείται μια αξιόπιστη και οικονομικά αποδοτική μέθοδος για την επιτόπια έρευνα, ιδιαίτερα για μεγάλα και πολύπλοκα έργα.

Δοκιμή πιεσόμετρου

Η δοκιμή πιεσόμετρου είναι μια επιτόπια δοκιμή που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση των in situ χαρακτηριστικών τάσης-παραμόρφωσης των εδαφών και βράχους. Σε αυτή τη δοκιμή, ένας κυλινδρικός καθετήρας εισάγεται στο έδαφος και στη συνέχεια ο καθετήρας επεκτείνεται ασκώντας πίεση στο εσωτερικό του καθετήρα. Η πίεση αυξάνεται σταδιακά ενώ παρακολουθείται ο όγκος του καθετήρα. Τα δεδομένα πίεσης-όγκου που προκύπτουν χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό του συντελεστή παραμόρφωσης και των παραμέτρων διατμητικής αντοχής του εδάφους ή του βράχου που δοκιμάζεται. Η δοκιμή πιεσόμετρου χρησιμοποιείται συχνά σε μαλακά εδάφη όπου η τυπική δοκιμή διείσδυσης ή η δοκιμή διείσδυσης κώνου μπορεί να μην είναι κατάλληλη. Χρησιμοποιείται επίσης συνήθως στο σχεδιασμό γεωτεχνικής μηχανικής για θεμέλια και κατασκευές αντιστήριξης.

Δοκιμή διάτμησης πτερυγίων

Η δοκιμή διάτμησης πτερυγίων είναι μια επιτόπια γεωτεχνική δοκιμή που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της μη στραγγιζόμενης διατμητικής αντοχής μαλακών έως δύσκαμπτων συνεκτικών εδαφών. Η δοκιμή περιλαμβάνει την ώθηση ενός πτερυγίου τεσσάρων λεπίδων κάθετα μέσα στο έδαφος, την περιστροφή του με σταθερό ρυθμό διάτμησης και τη μέτρηση της ροπής που απαιτείται για τη διατήρηση της περιστροφής. Η μέτρηση της ροπής χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της μέγιστης διατμητικής αντίστασης, η οποία χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της μη στραγγιζόμενης διατμητικής αντοχής του εδάφους.

Η δοκιμή διάτμησης πτερυγίων είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για την εκτίμηση της αντοχής αργίλων και ιλύων και χρησιμοποιείται συχνά για την εκτίμηση της μη στραγγιζόμενης διατμητικής αντοχής των εδαφών για το σχεδιασμό αβαθών θεμελίων, τοίχων αντιστήριξης και επιχωμάτων. Η δοκιμή είναι γρήγορη, φθηνή και μπορεί να πραγματοποιηθεί σε γεωτρήσεις ή δοκιμαστικούς λάκκους χωρίς να απαιτείται εκσκαφή εδάφους.

Δοκιμή φορτίου πλακών

Η δοκιμή φορτίου πλακών (PLT) είναι μια επιτόπια δοκιμή που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της τελικής φέρουσας ικανότητας του εδάφους και της πιθανής καθίζησης μιας κατασκευής σε αυτό το έδαφος. Η δοκιμή περιλαμβάνει την τοποθέτηση μιας χαλύβδινης πλάκας στην επιφάνεια του εδάφους και τη φόρτωσή της με έναν υδραυλικό γρύλο έως ότου η πλάκα αρχίσει να βυθίζεται στο έδαφος. Η ποσότητα καθίζησης και η πίεση που εφαρμόζεται στην πλάκα μετρώνται σε διαφορετικά στάδια φόρτισης για να δημιουργηθεί μια καμπύλη φορτίου-καθίζησης.

Από την καμπύλη φορτίου-καθίζησης, μπορεί να εκτιμηθεί η τελική φέρουσα ικανότητα του εδάφους, μαζί με το μέτρο παραμόρφωσης και άλλες ιδιότητες του εδάφους. Αυτές οι πληροφορίες είναι χρήσιμες για το σχεδιασμό ρηχών θεμελίων για κατασκευές, όπως κτίρια και γέφυρες, και για την αξιολόγηση της ευστάθειας των αναχωμάτων και των πρανών.

Το PLT χρησιμοποιείται συνήθως σε συνδυασμό με άλλα τεχνικές έρευνας του χώρου, όπως η γεώτρηση και η δειγματοληψία γεωτρήσεων και οι γεωφυσικές έρευνες, για την παροχή ολοκληρωμένης κατανόησης των συνθηκών του εδάφους και των πετρωμάτων σε μια τοποθεσία.

Δοκιμή διασταυρούμενης οπής

Η δοκιμή διασταύρωσης οπών είναι μια επιτόπια γεωφυσική τεχνική που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των σεισμικών ιδιοτήτων του εδάφους ή των πετρωμάτων μεταξύ δύο ή περισσότερων γεωτρήσεων. Η μέθοδος περιλαμβάνει τη δημιουργία ενός σεισμικού κύματος σε μια γεώτρηση χρησιμοποιώντας μια πηγή ενέργειας όπως ένα σφυρί ή εκρηκτικό και την καταγραφή της απόκρισης στο κύμα σε μια κοντινή γεώτρηση χρησιμοποιώντας ένα γεώφωνο ή επιταχυνσιόμετρο. Αναλύοντας τον χρόνο άφιξης, το πλάτος και το περιεχόμενο συχνότητας του κύματος στον δέκτη, οι γεωφυσικοί μπορούν να προσδιορίσουν τις ιδιότητες του υλικού μεταξύ των γεωτρήσεων, όπως η σεισμική ταχύτητα, το μέτρο διάτμησης και ο λόγος Poisson. Η δοκιμή διασταύρωσης οπών χρησιμοποιείται συνήθως για γεωτεχνικές και γεωφυσικές έρευνες του υπεδάφους, όπως στο σχεδιασμό θεμελίωσης, την εκτίμηση σεισμικής επικινδυνότητας και τον χαρακτηρισμό των υπόγειων υδάτων.

Downhole Test

Η δοκιμή Downhole είναι ένας τύπος επιτόπιων δοκιμών που περιλαμβάνει τη μέτρηση γεωτεχνικών παραμέτρων σε μια γεώτρηση. Αυτός ο τύπος δοκιμών χρησιμοποιείται συνήθως στην εξερεύνηση ορυκτών, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε γεωτεχνικές και περιβαλλοντικές έρευνες.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι δοκιμών κάτω οπής, όπως:

1. Σεισμική δοκιμή Downhole: Αυτό περιλαμβάνει τη μέτρηση της ταχύτητας και της εξασθένησης του σεισμικά κύματα στα στρώματα βράχου που περιβάλλουν μια γεώτρηση. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να συμπεράνουμε τις ελαστικές ιδιότητες του πετρώματος, οι οποίες μπορεί να είναι σημαντικές σε εφαρμογές γεωτεχνικής μηχανικής.
2. Καταγραφή κάτω οπών: Αυτό περιλαμβάνει το χαμήλωμα ενός εργαλείου υλοτόμησης σε μια γεώτρηση για τη μέτρηση διαφόρων ιδιοτήτων του πετρώματος, όπως η πυκνότητα, το πορώδες και η ηλεκτρική αγωγιμότητα. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον χαρακτηρισμό της γεωλογίας και της υδρολογίας του υπεδάφους και μπορεί να είναι σημαντικές για την εξερεύνηση ορυκτών, τη γεωτεχνική μηχανική και τις περιβαλλοντικές έρευνες.
3. Δοκιμή διαπερατότητας γεώτρησης: Αυτό περιλαμβάνει έγχυση ή άντληση νερού σε μια γεώτρηση και μέτρηση της απόκρισης πίεσης. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση της διαπερατότητας του γύρω βράχου, η οποία μπορεί να είναι σημαντική σε υδρογεωλογικές και γεωτεχνικές εφαρμογές μηχανικής.

Συνολικά, η δοκιμή κάτω οπών μπορεί να παρέχει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τη γεωλογία και τις ιδιότητες του υπεδάφους, οι οποίες μπορεί να είναι σημαντικές σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών.