آزمایش وزن مخصوصه اعظمی خاک (MDD or Proctor Test): (AASHTO T-180)
این آزمایش جهت دریافت وزن مخصوصه اعظمی خاک عملی میگردد. برای دریافت MDD(Maximum Dry Density) خاک میتودهای مختلف وجود دارد که درینجا AASHTO T-180 METHOD-D تشریح شده است.
مشخصات قالب و دیگر ضروریات این آزمایش به اساس میتود فوق ذیلاً میباشد.
ارتفاع قالب 11.64cm
قطر قالب 15.2 cm
وزن چکش 4.54 kg
ارتفاع انداخت چکش 45.7 cm
تعداد لایه ها در یک قالب 5
تعداد ضربات بالای هر لایه 56
طرزالعمل: نمونه خاک مورد نظر اولاً از غربال نمبر 19 عبور داده شده بعداً از کل نمونه خاک به اندازه 7 الی 9 کیلوگرام (معمولاً 8 kg ) نمونه تقلیل یافته به اساس حصه بندی (quartering) گرفته میشود. بعد از این مرحله رطوبت اولی (initial moisture) خاک دریافت میگردد، طوریکه از خاک مذکور نمونه به اندازه 300 الی 500 گرام گرفته شده و وزن میگردد بعداً نمونه را خشک نموده و وزن مینماییم که با استفاده از این اوزان رطوبت اولی نمونه دریافت میگردد.
Initial moisture percentage = (weight of wet soil – weight of dried soil / weight of dried soil) * 100
هرگاه این فیصدی از 2 زیاد شد، باید رطوبت آنرا تقلیل داد و هرگاه از 1 کم شد باید مقدار رطوبت را افزایش داد. یعنی در قدم اول به اندازه 1 الی 2 فیصد وزن نمونه مقدار آب به آن علاوه میگردد. سپس نمونه به پنج حصه مساوی تقسیم شده ودر پنج مرحله در قالب با چکش که مشخصات آن فوقاً ذکر گردیده است تپک کاری میشود. قالب دو مرتبه قبل از پرکاری و بعد از پرکاری وزن میگردد، بعداً به خاطر دریافت رطوبت خاک نمونه به اندازه 300 الی 500 گرام گرفته میشود. به همین قسم این عملیه 5 الی 6 مرتبه تکرار میشود با فرق اینکه در هر مرحله به اندازه 1 الی 2 فیصد وزن نمونه خشک خاک آب به آن علاوه میگردد.
مقدار رطوبت و کثافت خشک خاک در هر مرحله طور ذیل دریافت میگردد.
Percentage of water content = (weight of wet sample – weight of dried sample / weight of dried sample) * 100
γd = γ w * 100 / (100+MC)
γw = weight of wet soil in the mould / volume of mould
γd : dry density of soil
γw : wet density of soil
MC: Moisture Content
بعد از اینکه در هر مرحله رطوبت و کثافت خشک خاک را دریافت نمودیم گراف کثافت خشک را در مقابل فیصدی رطوبت خاک ترسیم مینماییم، طوریکه محور افقی را فیصدی رطوبت و محور عمودی را کثافت خشک خاک تشکیل میدهد. این گراف ترسیم شده باید شکل پارابولیک را بخود اختیارنماید، از گراف ترسیم شده میتوانیم اعظمی ترین کثافت خشک خاک را و رطوبت مناسب خاک را دریافت نمود. رطوبت مناسب (Optimum Moisture Content) عبارت از رطوبت است که در مقابل کثافت اعظمی خاک قرار دارد.
آزمایش CBR (California Bearing Ratio) : AASHTO T-193) )
این آزمایش جهت دریافت کیفیت خاک طبقه های Sub Grade, Sub Base, Base Course سرک عملی میگردد. یعنی فیصدی مقاومت ذخیرویStrength) (Potentialخاک را نظر به قوه های ستندرد تعین میکند. قوه های ستندرد عبارت اند از6.9MPa(1000psi) و 10.3MPa(1500psi)
طرزالعمل: مقدار 18kg خاک از نمونه مورد نظر که از غربال نمبر19 (19mm) عبور داده شده باشد ضرورت است. در قدم اول فیصدی رطوبت خاک را معلوم مینماییم، هرگاه این فیصدی از فیصدی رطوبت مناسب (Optimum Moisture) خاک مذکور کم باشد به اساس محاسبه مقدار آب را به آن علاوه مینماییم و هرگاه زیاد باشد نمونه را در هوای آزاد مانده تا فیصدی رطوبت مناسب را به خود اختیار نماید. نا گفته نباید گذاشت که رطوبت مناسب در هنگام آزمایش MDD دریافت میگردد. سپس سه قالب شماره گذاری شده را وزن نموده و وزن های هر کدام را یادداشت میکنیم، بعداً Spacer disk ها را درقالب ها جایبجای نموده وبالای آنها یک لایه ورق را میگذاریم. خاک را در پنج طبقه در قالب ها انداخته و بالای هر طبقه توسط چکش 4.5 کیلوگرامی ضربات وارد مینماییم. تعداد این ضربات برای هر قالب متفاوت است، برای قالب اولی بالای هر طبقه 10 ضربه، برای قالب دومی 30 ضربه و برای قالب سومی 65 ضربه تعین شده است. بعد از عملیه تپک کاری خاک در قالب ها، قالب ها را سر چپه بالای Base Plate آن بسته نموده طوریکه تحت آن یک لایه ورق را میگذاریم. Spacer disk ها را دور نموده و قالب ها را وزن مینماییم که با استفاده از این وزن کثافت خشک خاک را در هر قالب پیدا مینماییم، که در محاسبه CBR ضرورت است.
بعداَ قالب ها را برای مدت 96 ساعت در آب میگذاریم در جاییکه نمونه ها نگهداری میشود آب آن باید به اندازه 25mm(1in) بالای نمونه های خاک قرار داشته باشد. به خاطر جلوگیری از انبساط زیاد خاک Surcharge که دارای وزن 4.5kg است بالای آنها گذاشته میشود و یک گیج به خاطر معلوم نمودن انبساط خاک بالای هر کدام نصب میگردد.
بعد از مدت معینه خاک آماده آزمایش میگردد، قالب ها تحت ماشین CBR گذاشته میشود که با استفاده از این ماشین قوه های وارده بالای خاک را در برابر فرورفتگی ها یا Penetrations یادداشت مینماییم، معمولاً در مقابل Penetration های 0.64، 1.27، 1.91، 2.54، 3.81، 5.08 و7.62 ملی مترقوه ها یادداشت میگردد. این قوه های یادداشت شده بنام Reading یاد میگردد. این قوه ها قوه های اصلی نمیباشد، قوه های اصلی نظر به نوعیت Ring ماشین CBR دریافت میشود. با استفاده از قوه های دریافت شده برای خاک هر قالب گراف Load در مقابل Penetration رسم میگردد طوریکه محور افقی Penetration و محور عمودی Load را نشان میدهند. با استفاده از این گرافها فیصدی CBR خاک هر قالب نظر به قوه ایکه در مقابل penetration ستندرد قرار دارد دریافت میگردد، penetration های ستندرد عبارت اند از 2.54mm(1in) و 5.08mm(2in) که معمولاً نظر به penetration 5.08mm محاسبه میگردد. به خاطر دریافت فیصدی اصلی CBR خاک، گراف فیصدی CBR خاک هر قالب را در مقابل کثافت خشک خاک همان قالب رسم مینماییم که درین گراف محور افقی را کثافت خشک خاک (Dry Density) و محور عمودی را فیصدی CBR نشان میدهند، به این ترتیب فیصدی CBR خاک نظر به کثافت خشک اعظمی MDD خاک مربوطه از گراف مذکور دریافت میگردد.
محاسبه: فیصدی انبساط خاک طور ذیل دریافت میگردد.
Percentage of swelling = change in length in mm during soaking / 116.43
یعنی تفاوت گیج از شروع تا ختم مدت که نمونه در آب قرار داشته تقسیم عدد مذکور.
Percentage of CBR = (corrected load value / standard load) * 100
یعنی قوه دریافت شده نظر به penetration ستندرد تقسیم قوه ستندرد مربوطه ضرب 100.
بعضی از مشخصات قالب و ماشین آزمایش CBR :
ارتفاع قالب(mould) 17.78 cm
قطر ≈ 15.24 cm
ارتفاع spacer disk 61.40 cm
قطر ≈ 15.08 cm
قطر استوانه ماشین compression 4.96 cm
تحلیل غربالی (Sieve Analysis) : (AASHTO T-88)
این آزمایش جهت معلوم نمودن اندازه ذرات خاک استفاده میگردد.
دو نوع تحلیل غربالی بالای خاک اجرا میگردد:
General Sieve Analysis: درین نوع تحلیل تمام نمونه گرفته شده تحلیل میگردد، بعد از اینکه نمونه خشک گردید تمام نمونه را از غربال های 100، 90، 75، 63، 50، 37.5، 25.4، و 19 ملی متر تحلیل مینماییم. فیصدی مواد را که بالای هر غربال باقی مانده است دریافت و یادداشت مینماییم.
Percentage of retain material on each sieve = mass of retained material on sieve / total mass of sample
بعداً از موادیکه از غربال 19 ملی متر گذشته است نمونه کاهش یافته (Reduced Sample) میگیریم این نمونه بین 2500 الی5000 گرام گرفته میشود. نمونه کاهش یافته را بالای غربال نمبر 200 (75µm)شسته و در داش که دارای درجه حرارت 100±5Ċ باشد خشک مینماییم. سپس تحلیل را بالای نمونه کاهش یافته انجام میدهیم این نمونه را از غربال های 12.5، 9.5، 6.3، 4.75، 2.36، 1.18، 0.6، 0.425، 0.3، 0.15، و0.075 تحلیل مینماییم و فیصدی مواد را که بالای هر غربال باقی میماند محاسبه و یادداشت مینماییم.
2- Common Sieve Analysis: درین نوع تحلیل غربالی ابتدا از نمونه آورده شده نمونه کاهش یافته (نمونه کاهش یافته نظر به بزرگترین اندازه جغل گرفته میشود) گرفته میشود. نمونه کاهش یافته از طریق حصه بندی (quartering) گرفته میشود، به دو طریقه حصه بندی میشود.
a- حصه بندی توسط دست: درین طریقه نمونه به چهار حصه مساوی تقسیم شده سپس حصه های با هم مقابل با هم یکجا میگردد از این دو حصه یک حصه گرفته شده وحصه دیگر جدا میشود، این عملیه تا زمانی ادامه پیدا میکند که مواد به اندازه مورد ضرورت باقی بماند.
b- حصه بندی توسط دستگاه: درین طریقه نمونه توسط دستگاهی بنام Splitter کاهش داده شده و به اندازه مورد ضرورت نمونه کاهش یافته گرفته میشود. Splitter کلان دارای دوازده خانه و خورد دارای هشت خانه در دو طرف میباشد، نمونه در آن انداخته میشود این نمونه به دو حصه تقسیم شده که یک حصه آن به یکطرف و حصه دیگر آن به طرف دیگر جدا میشود. بالای یکی از این دو حصه عملیه حصه بندی دوباره صورت میگیرد به همین ترتیب این عملیه تا زمانی ادامه پیدا میکند تا نمونه مورد ضرورت بدست آید.
بعد از اخذ نمونه، نمونه را وزن نموده و یادداشت میکنیم سپس نمونه را بالای غربال نمبر 200 (75µm) شستشو نموده و در داش که دارای حرارت 110±5Ċ باشد خشک مینماییم. بعد از اینکه نمونه خشک و سرد گردید تحلیل غربالی بالای آن صورت میگیرد.
طرزالعمل: غربال های مورد نظر را باالترتیب از کوچکترین تا به بزرگترین اندازه بالای هم مانده و نمونه را در آخرین غربال انداخته و غربال ها را تکان میدهیم تا زمانیکه مطمین شویم که بصورت صحیح gradation صورت گرفته است.
تعداد و اندازه های غربال ها برای گریدیشن خاک و جغل برای طبقات مختلف سرک متفاوت میباشد که میتوانیم نظر به specification تعین نمود.
نظر به کود AASHTO T 88 برای گریدیشن خاک طبقات مختلف سرک غربال های با اندازههای مختلف انتخاب شده است.
سروی سرک: (Road Surveying)
نخستین قدم در سرکسازی عبارت از تعین مسیر سرک میباشد، که این کار بدون عمل سروی ناممکن است. بعد از تعین مسیر سرک در قدم اول سروی عملی، خط مرکزی ( center line) سرک تعین گردیده و مقدار کندن کاری و پرکاری دریافت میگردد.
خط مرکزی سرک میتواند به واسطه تیودلیت و یا Total Station تعین گردد. تعین خط مرکزی سرک با استفاده از Total Station ساده ترو آسانتر میباشد زیرا این آله نظر به تیودلیت پیشرفته تر بوده و data یا معلومات در داخل آن ثبت میشود، که این سهولت را لیول های ساده و تیودلیت ندارند. این معلومات به کمپیوتر انتقال شده میتواند که با استفاده از معلومات منتقل شده به کمپیوتر، قادر هستیم تا مشخصات هر قسمت سرک را که خواسته باشیم روی نقشه طرح و ترتیب نماییم. نقشه سرک شامل پلان و مقطع عرضانی سرک میباشد که در پلان و مقطع عرضانی تمام مشخصات از قبیل موقعیت گولایی های عمودی و افقی، موقعیت پلچک ها و آبرو ها، میل های طولانی و عرضانی و غیره شامل میباشند.
بعد از تعین مسیر و خط مرکزی سرک پلچک ها و آبروهای که در مسیر سرک قرار دارد ساخته شده سپس پایین ترین طبقه سرک که عبارت از بدنه خاکی (sub grade) است ساخته میشود. سوال اینجاست که چگونه میتوانیم طبقات سرک را طوریکه باید ساخته شود بسازیم یعنی از کجا شروع کنیم؟
زمانیکه خط مرکزی سرک تعین گردید با در نظر داشت عرض سرک میخ ها در دو کنار سرک به امتداد سرک به فاصله های معمولاً 20 متری کوبیده میشوند. موقعیت این میخها میتواند توسط فیته نظر به خط مرکزی سرک و یا بواسطه Total Station تعین گردند. بخاطر آنکه سطح سرک را مطابق آنچه در دیزاین تثبیت شده اند بسازیم ارتفاع قسمت بالایی میخهای کوبیده شده را با استفاده از لیول(نظر به بینچ مارک) دریافت میکنیم بعداً یک نقطه معین را جهت کنترول ارتفاع سطح، بالایی میخ نشانی مینماییم که با استفاده از این نقاط میتوانیم سطح بدنه خاکی را مطابق آنچه دیزاین شده است بسازیم. نا گفته نباید گذاشت که ارتفاع نقاط نظربه بینچ مارک های که قبلاً در ساحه توسط G.P.S تعین گردیده است دریافت میگردد.
نقطه معینه(نظر به قسمت بالایی میخ)=ارتفاع قسمت بالایی میخ - (ارتفاع دیزاین + offset)
تمام طبقات سرک به همین شکل ساخته میشود. به خاطر اطمینان بیشتر سطح هر طبقه دوباره چک میگردد تا اگر کدام پستی و بلندی در سطح دیده شود اصلاح گردد. این چک معمولاً توسط لیول انجام میپذیرد.
طرزالعمل چک سطح یک طبقه سرک:
لیول در یک محل مناسب عیار میگردد. ستاف بالای بنچ مارک که در نزدیکی ساحه است گرفته شده و قرایت میگردد که این قرایت ستاف Back Sight(B.S) نامیده میشود، سپس ستاف در نقاط که ارتفاع آن ضرورت باشد گرفته شده و قرایت میگردد که این قرایت ها را Intermediate Fore Sight(I.F.S) مینامند. به خاطر چک سطح هر طبقه سرک، ستاف معمولاً به فاصله های 20 متری در کنار چپ، مرکز و کنار راست سرک گرفته شده و قرایت میگردد. این قرایت ها تا زمانی ادامه پیدا میکند که بین لیول و ستاف کدام مانع بوجود بیاید و یا به لحاظ مسافه ستاف قرایت شده نتواند، در موجودیت چنین مانع نقطه چرخش یا Turning Point(T.P) گرفته میشود طوریکه ستاف در یک نقطه معین گرفته شده و قرایت میگردد این قرایت عبارت از Fore Sight(F.S) میباشد سپس آله در موقعیت مناسب دیگری انتقال داده شده و عیار میگردد، ستاف را در همان نقطه که قرایت به پیش شده بود جای بجای دور داده و از موقعیت دومی آله قرایت میگردد که این قرایت عبارت از B.S است. با استفاده از این دو قرایت ارتفاع موقعیت دومی آله دریافت شده میتواند. ستاف دوباره در نقاط مورد ضرورت یعنی راست، مرکز و چپ سرک به فاصله های معمولاً 20 متری گرفته میشود. این عملیه را تا هر موقعیت سرک که خواسته باشیم ادامه داده میتوانیم. در آخر به خاطر چک درستی کار یک قرایت به پیش گرفته میشود، برای این منظور ستاف بالای B.M که در همان نزدیکی ها موجود باشد قرایت میگردد.
تفاوت مجاز بین ارتفاع دریافت شده و ارتفاع تثبیت شده در طبقات مختلف سرک قرار ذیل است.
در طبقه Sub Grade پایین تر از نقطه تثبیت شده 30mm بلند تر از آن صفر.
در طبقه Sub Base پایین تر از نقطه تثبیت شده 20mm بلند تر از آن صفر.
در طبقه Base Course پایین تر از نقطه تثبیت شده صفر بلند تر از آن 10mm .
در طبقه سطحی (Surface Course) بلندی و پایینی مجاز نیست.
حریم سرک: (Road Land)
عبارت از عرض مجموعی سرک بوده که شامل عرض موثر، شانه ها، دریناج ها، ساحه شجرکاری، و زمین اضافی که برای انکشاف آینده سرک در نظر گرفته میشود میباشد.
عرض سرک: (Width of Road way)
عبارت ساحه ایست که شامل عرض موثر سرک و شانه های سرک میباشد.
عرض موثر سرک: (Carriage Way)
عبارت از آن قسمت سرک میباشد که به شکل اساسی پخته کاری شده و عراده جات بالای آن عبور و مرور مینمایند این عرض نظر به نوعیت و اهمیت سرک به فاصله های مختلف در نظر گرفته میشود.
شانه های سرک: (Shoulders)
عبارت از فاصله ایست که در دو قسمت عرض موثر سرک در نظر گرفته شده و نظر به اهمیت سرک این فاصله از 1 الی 2.5 متر در هر کنار سرک در نظر گرفته میشود. شانه های سرک به خاطر جلوگیری از تخریب عرض موثر سرک وهمچنان به خاطر ایجاد یک توقفگاه برای عراده جات که به لحاظ تخنیکی دچار مشکل میشود اعمار میگردد.
دریناج های سرک: (Side Drain)
عبارت از جویهای است که در دو کنار سرک جهت خارج ساختن آب اطراف سرک اعمار میگردد تا از تخریب سرک توسط آب جلوگیری نماید.
گرادیانت: (Gradient)
عبارت از میل طولانی سرک میباشد که به نسبت 1: n و یا به فیصدی نشان داده میشود یعنی در هر n واحد فاصله افقی یک واحد ارتفاع عمودی سرک در نظر گرفته میشود. این میل در جاهاییکه هموار کردن سطح سرک به شکل افقی مشکل و یا غیر اقتصادی باشد در نظر گرفته میشود.
کمبر: (Camber)
عبارت از میل عرضانی سرک میباشد. میل عرضانی سرک نظر به قسمت مرکزی سرک به نسبت 1: n و یا به فیصدی نشان داده میشود یعنی در هر n واحد فاصله افقی ارتفاع قسمت مرکزی سرک یک واحد میباشد. میل عرضانی سرک به خاطر خارج ساختن آب باران از سطح سرک در نظر گرفته میشود.
سوپر ایلویشن: (Super Elevation)
عبارت از آن میل سرک میباشد که در قسمت گولایی های افقی در نظر گرفته میشود. این میل به یک جهت بوده و برای محفوظ ماندن عراده از خطر چپه شدن در نظر گرفته میشود.
گولایی های افقی و عمودی: (Horizontal and Vertical Curves)
گولایی های افقی و عمودی عبارت از منحنی های استند که باالترتیب به خاطر تغیر مسیر سرک و امتداد مسیر سرک در صورت موانع چون تپه ها کوتل ها وغیره در نظر گرفته میشود.