الطرق المعملية وال
الطرق المعملية والحقلية لقياس قوة تحمل التربة :
هناك طرق اختبار قياسية متعددة وضعت لقياس خصائص مقاومة التربة حتى يمكن ربط نتائج هذه الاختبارات مع سلوك التربة في الموقع وتتوقف مقاومة التربة على عوامل كثيرة منها البناء الداخلي للتربة من حيث النسيج الحبيبي والتدرج ونسبة الرطوبة والكثافة الكلية كما تتوقف أيضا على طريقة اساسات منشأ معين غالبا ما تكون غير متجانسة مما يؤدي إلى حدوث اختلافات كبيرة في مقاومتها في كلا من الاتجاهين الرأسي الأفقي 0
وجميع الاختبارات التي يتم إجراءها لتعيين مقاومة التربة تعتمد على قياس التغير في مقاومتي القص الذي يصاحب الزيادة في الاجهادات العمودية الواقعة على سطح الانهيار ( انهيار القص) وهذه الاختبارات تنقسم إلى ثلاث مجموعات رئيسية على النحو التالي :-
أ – اختبارات الاختراق وهي التجارب التي تعمل أما في المعمل وأما في الحقل لتعيين خصائص مقاومة التربة في نقطة معينة من الطبقة 0 ويمكن النظر إلى اختبارات الاختراق على أنها نموذج مصغرة من تجارب التحميل ، ونتائج اختبارات الاختراق يجب ربطها بالخبرات العملية التي سبق اكتسابها في المنشأت على تربة معينة لها قوة تحمل مماثلة كما في حالة الطرق التجريبية المستعملة لتصميم سمك طبقة رصف الطرق والمطارات 0
ب – اختبارات تحميل السطح :
وهي تجارب تحميل حقلية تعمل على سطح الأرض المرغوب اختبارها وذلك فإن نتائج هذه الاختبارات تتأثر بالتغيرات في خصائص التربة التي تقع تحت التأثير المباشر للإجهاد الناشيء من تحميل السطح وتعطي مقياسا شاملا لقوة تحمل هذا الجزء من التربة فقط 0
ج – اختبارات القص :
وهي تجارب معملية تعمل عادة على عدد من العينات المستخرجة من أماكن مختلفة من التربة وذلك للحصول على تقييم شامل لقوة تحملها ، ويجب ملاحظة أن هناك عوامل رئيسية تؤثر على نتائج اختبارات قدرة تحمل التربة وتتعلق بطريقة الاختبار نفسها بصفة خاصة وهي:
· حجم وشكل عينة الاختبار
· طريقة التحميل وتؤخذ في الاعتبار في حالة الاختبارات المعملية فقط
· معدل التحميل
· ظروف الصرف وتؤخذ في الاعتبار في حالة الاختبارات المعملية فقط
· كما أن هناك عوامل أخرى تؤثر على منتج الاختبارات وتتعلق بطبيعة التربة في الووقع تتلخص فيما يلي :
· نوع التربة
· الكثافة الجافة للتربة
· نسبة الرطوبة في التربة
· نفاذية التربة
· التركيب الحبيبي للتربة
وفي العادة كلما زادت الكثافة الجافة لتربة معينة كلما زادت قدرتها على التحمل بينما نجد ان زيادة نسبة الرطوبة بها يؤدي إلى نقص ملحوظ في قوة تحملها خاصة في أنواع التربة الطينية 0 كما ان التحميل في تجارب قياس قوة التحمل التربة لأغراض تقييم الرصف عادة ما يكون من النوع الاستاتيكي أو النوع الذي تضاف فيه الاحمال بمعدلات بطية وهو ما يؤدي إلى الحصول على قيم منخفضة الخصائص لمقاومة تحمل التربة وذلك نظرا لأن مقاومة القص ومعامل التشكيل يزداد مع زيادة سرعة معدلات التحميل خاصة في أنواع التربة المتماسكة وذلك فضلا عن تغيير الخصائص التربة تحت تأثير الاحمال المتكررة وفيما يلي التجارب المعملية والحقلية لتقييم قدرة تحمل التربة لأغراض الطرق 0
تجربة نسبة تحميل كاليفورنيا :
تعتبر هذه التجربة من تجارب الاختراق وهي من أهم التجارب القياسية التي يشيع استعمالها في كثير من بلدان العالم مثل الولايات المتحدة الأمريكية وبعض الدول الأوربية وجمهورية مصر العربية لتعيين نسبة تحميل كاليفورنيا لتربة الاساس وطبقا الأساس المساعد لأغراض تصميم سمك الرصف المرن 0
اختبار ألواح التحميل :
تعمل هذه التجربة في الحقل فقط وفيها يجري تحميل مساحة كبيرة نسبيا من السطح المرغوب اختباره باجهادات ضغط رأسية يؤثر على أسفلها باجهادات إضافية مماثلة تقريبا لتلك التي تحدث في التربة تحت تأثير الأحمال الواقعة على أساسات المنشآت وهذه الإجهادات ينشأ عنها تغيير في شكل السطح على هيئة هبوط بعضه يرجع إلى خصائص المرونة في التربة والبعض الآخر يرجع إلى خصائص الانضغاط والذي لا يكن رجوه بعد إزالة الحمل المؤثر على السطح وتجري هذه التجربة الحقلية للأغراض الآتية :-
1- قياس مقاومة تحمل التربة الأساس أو طبقة الأساس أو رصف الطرق بعد الإنشاء
2- تعيين قيمة معامل رد فعل تربة الأساس لأغراض تصميم سمك الرصف الصلب من الخرسانة الأسمنتية
3- تحديد العلاقة بين وحدة التحميل والهبوط تحتها 0
الخواص الفيزيائية المطلوبة في أقمشة الجيوتكستيل
1- استطالة ابتدائية عالية وبذلك ينتج من اللصق ولكن اللصق من جانب واحد حتى لا يضر بمرونة القماش 0
2- استطالة قطع عالية يمكن للقماش من الامتداد بمقدار كاف وتعطي مكان واسع لمواد الامتلاء دون ان يتمزق
3- قوة الشد عالية ليتحمل الضغط العالي الواقع عليه سواء ضغط رأس الأسفل أو ضغط جانب اليمين واليسار نتيجة وزن مواد الامتلاء وجاذبية الأرض لهذ الوزن وكذلك ليتحمل التراكمات للأتربة إلى تدخل داخل القماش 0
4- مغلق على نفسه وهذه الخاصية موجودة في الأقمشة غير المنسوجة فقط بواسطة الإبر حيث تمتد الشعيرات ويتم شدها من نقطة نزول الإبرة وتنقل الإبرة إلى النقطة التالية على القماش وهذا الانغلاق يسمح للقماش بوضع مواد الامتلاء ويدفعها إلى السطح وبالتالي ينتج عن ذلك أمتلاء سطح القماش بهذه المواد وهذه الحركة مهمة جدا لهذا النظام من الأقمشة التي يتم ملئها بمواد مالئة لأن هذه الحركة تحمي القماش من التمزق الناتج عن الضغط المركز على القماش وكذلك تفيد هذه الحركة في ان القماش بأكمله يتحمل ضغط المواد المالئة 0
5- خواص التنقية والتي تسمح للقماش بأن يمرر الماء ويمنع جزئيات التربة من المرور 0
طرق قياس قوة الشد والاستطالة Tensile strength testing
طرق تقدير مقاومة الشد والاستطالة لمختلف أنواع الأقمشة المنسوجة وهي تنحصر فيما يلي :
1- طريقة الشد على جزء من عينة الاختبار Grab Method
2- طريقة الشد على الشريط المنسل Raveled – strip method
3- طريقة الشد على الشريط غير المنسل Cut-strip method
ويمكن إجراء أي من الطرق السابقة بأحدى الأجهزة التالية :
1- جهاز ذو معدل ثابت للحمل constant rate of loading وفيه يزيد الحمل الواقع على قطعة الاختبار بمقدار منتظم مع الوقت وذلك بعد مرور الثلاث ثوان الأولى من بدء الاختبار 0
2- جهاز ذو معدل ثابت للأستطالة constant rate of elongation وفيه يكون معدل الزيادة في طول العينة منتظما مع الوقت 0
3- جهاز ذو معدل ثابت للسرعة constant rate of speed وهو جهاز شد يتحرك فيه المقبض الشاذ بسرعة منتظمة ويوضح القبض الآخر الذي يؤثر على جهاز الثقل مقدار معدل الزيادة في الحمل والاستطالة اللذين يتوقفان على خواص الاستطالة للقطعة المختبرة
ويمكن إجراء اختبارات مقاومة الشد والاستطالة على الأقمشة المختلفة وذلك باستخدام أي من الأجهزة السابقة مع ضرورة توفر الواصفات التالية في الجهاز وذلك حسب طراز الجهاز ذاته كما يلي :
أولا: الأجهزة ذات المعدل الثابت للحمل :
وتتوفر فيها المواصفات الآتية :
1- يكون المعدل الثابت للعمل منتظما أثناء الإظهار
2- تشد العينة بحيث يقع الحمل الكامل على العينة في خلال 60 ثانية مع تجاوز قدرة 10 ثانية وذلك بالنسبة للأجهزة ذات القدرة حتى 1000جرام
3- وفي حالة الأجهزة ذات القدرة أكثر من 1000جرام – يجل ان يقع الحمل على العينة في خلال 20 ثانية مالم ينص على خلاف ذلك
4- يفضل أن يدار هذا النوع من الأجهزة بالموتور
5- تكون مقاسات المقبض طبقا لما هو موضح بطرق الاختبار ويراعي استخدام وسادات مختلفة بينهما لتجنب انزلاق أو قطع العينة بجانب الفك أثناء الاختبار
6- يكون الجهاز مزودا بوسيلة لتسجيل الاستطالة والحمل القاطع
7- يفضل ان يكون الجهاز مزود أيضا بوسيلة لتسجيل منحنى بياني لمقاومة الشد والاستطالة
8- والجهاز مزود بقرص مدرج إلى كيلوجرامات أو جرامات ومؤشر لقراءة مقدار الشد بوضوح وبصورة مستمرة 0
ثانيا : الأجهزة ذات المعدل الثابت للأستطالة
1- ويتم تشغيل هذا النوع من الأجهزة بحيث تكون الاستطالة المستخدمة وفقا للمعدلات المبينة بالجدول التالي :
|
النسبة المئوية للاستطالة عند القطع |
كنسبة مئوية من طول العينة الأصلي |
|
أقل من 8% |
20 |
|
من 8: 90% |
50 |
|
أكثر من 90% |
200 |
حيث النسبة المئوية للاستطالة عند القطع = الطول قبل القطع – الطول الأصلي ×100
الطول الأصلي
2- ويفضل إدارة هذا الطرز من الأجهزة بواسطة الموتور
3- يراعي مقاسات المقبضين وكذا يراعي استخدام وسادات مختلفة بينهما لتجنب انزلاق أو قطع العينة بجانب الفك أثناء الأختبار 0
4- يكون الجهاز مزود بوسيلة لتسجيل الاستطالة والحمل القاطع
5- يفضل ان يكون بالجهاز وسيلة لتسجيل منحني بياني لمقاومة الشد والاستطالة
6- والجهاز مزود بقرص مدرج إلى كيلو جرامات أو جرامات ومؤشر لقراءة مقدار الشد بوضوح وبصورة مستمرة
ثالثا : الأجهزة ذات المعدل الثابت للسرعة :
وتتوافر فيها المواصفات الآتية :
1- يعمل الجهاز بحيث تكون سرعة القبض المتحرك منتظمة وقدرها 30+77ر1سم في الدقيقة (12+5ربوصة في الدقيقة) ما لم ينص على خلاف ذلك 0
2- يفضل ان يدار هذا النوع من الأجهزة بالموتور
3- تكون مقاسات المقبضين وكما هو موضح بجدول الاختبار ويراعي استخدام وسادات مختلفة بينهما لتجنب انزلاق أو قطع العينة بجانب الفك أثناء الاختبار
4- يكون بالجاز وسيلة لتسجيل الاستطالة والحمل القاطع
5- يفضل ان يكون الجهاز مزود بوسيلة لتسجيل منحنى بياني لمقاومة الشد والاستطالة
6- يشمل الجهاز على قرص مدرج إلى كيلوجرامات أوجرامات ومؤشر لقراءة مقدار الشد بوضوح وبصورة مستمرة
وجدير بالذكر ان جميع اختبارات مقاومة الشد والاستطالة للأقمشة تجري في الجو القياسي وبعد تكيف العينات وفقا لما هو متبع 0 ويلزم ملاحظة ما يلي :
1- يلزم القبض في مواصفات الأقمشة وفي تقرير الفحص على طريقة الاختبار ونوع الجهاز المستخدم
2- تستبعد قراءة كل عينة في الاختبارات التي يحدث فيها انزلاق أو قطع داخل أحد المقبضين أو في موضع بعيد عن المقبض بمقدار 5ر2سم فأقل ( بوصة فأقل) أو في حالة حدوث أي خطأ في نفس الثوب أو من ثوب آخر لم يسبق أخذ عينة منه 0
وفيما يلي شرح أحد هذه الطرق وهي طريقة الشد على جزء من مساحة عينة الاختبار
