اختبارات التربة

ملف  اختبارات التربة

 1 - حساب المحتوى المائي   Water Content

يعتبر حساب المحتوى المائي من التجارب الروتينية التي تقوم بحساب كمية الماء الموجودة في التربة والمحسوبة على أساس الوزن الجاف لتلك التربة .

طريقة العمل :

١. قم بوزن علبة الصفيح أو الألمونيوم مع غطائها وتأكد من وضع علامة فارقة على العلبة والغطاء .

تتوفر علب الرطوبة بأحجام مختلفة إلا أن النوع ذو قطر ٥سم وارتفاع ٤٫٤ سم هو أكثر الأنواع شيوعاً .

٢. ضع عينة التربة الرطبة في العلبة ، وأوجد وزن العلبة والتربة الرطبة معاً ، وإذا تمت عملية الوزن في الحال فلا داعي لوضع على – الغطاء على العلبة أما إذا حصل تأخير في الوزن يتراوح ما بين 3 -5  دقائق أو أكثر ضع الغطاء على العلبة للمحافظة على رطوبة التربة وضع العلبة تحت قطعة قماش مبلولة للمحافظة على الرطوبة المحيطة بالعلبة .

٣. بعد وزن العلبة و العينة الرطبة ارفع الغطاء ( في العادة يوضع الغطاء أسفل العلبة ) وضع العينة في الفرن .

٤. بعد أن تجف العينة ، أي بعد أن يصبح وزنها ثابتاً قم بوزن العينة الجافة والعلبة ، مع التأكد من استعمال نفس الميزان لكل عمليات الوزن .

٥. احسب المحتوى المائي وهو الفرق بين وزن العلبة مع العينة الرطبة ووزن العلبة مع العينة الجافة . ويمثل وزن الماء الموجود في العينة  ( WW )

والفرق بين وزن العلبة مع العينة الجافة ووزن العلبة الفارغة يمثل وزن العينة ، ( WS )   :

و يجب أن تجفف عينة التربة في فرن درجة حرارته ١١٠ - ١٠٥درجة مئوية إلى أن يثبت وزن العينة ، وذلك لأن وزن العينة يتناقص مع تبخر  الماء منها . ليس من الضروري وزن العينة عدة مرات أثناء تبخر الماء للتأكد من ثبوت الوزن ، ولكن توضع العينة في الفرن لمدة ١٢ إلى ١٨ساعة ( عادة خلال الليل) هذا ولقد ثبت بالتجربة بأن طريقة التجفيف هذه كافية للعينات الصغيرة وفي أعمال المعامل الروتينية .

ومن المعتاد أن توزن العينات المستعملة في حساب المحتوى المائي حالاً بعد أخذها من الفرن (باستعمال الملقط ) ولو تأخر الوزن لأي سبب من الأسباب فيجب وضع الغطاء على العلبة أثناء تبريدها لمنع امتصاص العينة للماء من هواء الغرفة .

ولضمان حساب المحتوى المائي بشكل دقيق تستعمل عينات تربة بالأوزان التالية :

2 - قوام التربة ( حدود اتربرج)  

الهدف من التجربة :تحديد الرطوبات التي تنتقل فيها التربة الناعمة من الحالة السائلة إلى الحالة اللدنة و من الحالة اللدنة إلى الحالة الصلبة .و تستخدم هذه الحدود في تحديد نوعية التربة و تصنيفها و تحديد انضغاطية التربة .

أولاً-حد السيولة

 (LL ) نسبة الرطوبة التي إذا زادت عن هذا المقدار تحولت التربة إلى الحالة السائلة أو هي أقل قيمة للرطوبة تجعل التربة تسيل بتأثير وزنها الذاتي .

الأدوات المستخدمة:ا- جهاز كازغراندي و يتألف مما يلي :
- قاعدة من المطاط القاسي
- محرك
- طاسة نحاسية مثبتة مع الجهاز ,ترتفععند تشغيل الجهاز بمقدار (1)سم ثم تهبط على قاعدة الجهاز بسرعة 2 دورة /ثانية .

- عداد رقمي لتسجيل عدد الضربات.
  2- محزّ ذو رأس بسماكة 1 سم.
3-   سكين تسوية تساعد في وضع التربة داخل الطاسة و تسوية سطحها.
  4- مجحاف يستخدم لعجن العينة .

طريقة العمل :

  1. نخلط التربة ونقسمها بشكل رباعي ثم ننخل كمية كافية منها على المنخل (NO.40)

  2. نضيف الماء للتربة ,وتعجن بالمجحاف ثم نضع كمية منها في طاسة الجهاز و تسوى بالسكين المخصصة لذلك .

  3. نفتح شق بواسطة المحز .
   4. نشغل الجهاز فتبدأ التربة بالسيلان باتجاه الشق و لا نوقفه حتى يلتحم الشق بمقدار 13 مم عندها نقرأ عدد الضربات من العداد .

5.   نأخذ كمية من التربة من منطقة التحام الشق و نزنها رطبة ثم نزنها بعد تجفيفها بالفرن .

6.   نكرر العملية حتى نحصل على 4أو 5 قراءات لعدد الضربات تقع بين 10 و 50 ضربة .

  7. نمثل العلاقة بين نسبة الرطوبة و عدد الضربات على مخطط محوره الأفقي يمثل عدد الضربات بمقياس لوغاريتمي ,أما المحور العمودي فيمثل نسبة الرطوبة بمقياس عادي.

8.   نصل بين النقاط الناتجة معنا بأقرب خط مستقيم يقع بين هذه النقاط .

9.   نوجد نسبة الرطوبة المقابلة للضربة 25 من المخطط وهي التي تمثل حد السيولة .

ملاحظات :
  1. نستخدم في التجربة الماء المقطر .

2.   إذا كانت العينة رطبة في الطبيعة يسمح بتجفيفها بالهواء و يمنع تجفيفها بالفرن لأن ذلك يقلل من قيمة حدي السيولة و اللدونة بمقدار2-6 ٪ على عكس التجفيف بالهواء .

  3. إذا كانت العينة ذات طبيعة غضارية يفضل نقعها بالماء مدة 24 ساعة ومن ثم إجراء التجربة عليها.

  4. يمكن تعيين حد السيولة بواسطة جهاز الاختراق المخروطي:
  1. نخلط التربة المارة بالمنخل رقم 40 بالماء بشكل جيد ثم توضع بواسطة السكين الخاصة بالجهاز ضمن اسطوانة معدنية (قطرها 55مم ,عمقها 40 مم) مع الحرص على عدم وجود الفقاعات الهوائية وتسوية سطح التربة بشكل أفقي.
  2. نقرب رأس المخروط حتى يلامس سطح العجينة و نجعل قراءة التشوهات الشاقولية (0) ثم نترك المخروط ليخترق التربة بتأثير وزنه في التربة لمدة 5 ثوان نستخرج المخروط و ننظفه بشكل جيد ثم نضيف التربة و نعيد العملية السابقة عدة مرات لرسم مخطط يعبر عن العلاقة بين الاختراق و نسبة الرطوبة فيكون حد السيولة مقابلاًللاختراق(20) مم .

ملاحظة :1- يجب أن يكون المخروط شاقولي تماماً ونحقق ذلك باستخدام زئبقية ملحقة بالجهاز.
2   -وزن المخروط مع الساعد (80) غ .

ثانياً-حد اللدونة (PI):

أقل قيمة للرطوبة التي تبدأ عندها خواص اللدونة بالظهور أو هي نسبة الرطوبة التي إذا نقصت عن هذا المقدار تصبح فيها التربة غير لدنة (حالة صلبة ) و تعرف بحسب إتربرغ بأنها نسبة الرطوبة التي تبدأعندها فتائل من التربة بقطر 3 مم بالتشقق .

الأدوات المستخدمة:لوح زجاجي أو أي سطح أملس.

طريقة العمل :
 1 - نضغط علىعجينة من التربة (فقط المار من المنخل رقم 40 ) مع الماء وزنها 20-30 غ لنجعلها بشكل كرة براحة اليد.
  2- نضع الكرة على اللوح الزجاجي و نبدأبصنع فتائل براحة اليد حتى تصبح هذه الفتائل بقطر 3 مم ثم نعود و نحولها إلى كرات مرة ثانية و نكرر صنع الفتائل حتى نحصل على تشققات في الفتيلة ذات القطر 3 مم.
  3 -نقسم هذه الفتائل و نأخذ وزنها و هي رطبة ثم نجففها بالفرن ثم نحسب نسبة الرطوبة فيها.

  4- نكرر العملية ثلاث مرات على الأقل و نأخذ عينات جديدة و نحدد نسبة الرطوبة فيها .

  5- نحسب حد اللدونة بأخذ وسطي النتائج التي حصلنا عليها.ملاحظة:يجب أن تكون النتائج في كل مرة متقاربة من بعضها البعض بحيث لا تتجاوزالفروقات بينها 2 ٪.

ثالثاً-حد الانكماش SL:

نسبة الرطوبة التي يتوقف فيها الصخر عن نقصان الحجم حتى مع استمرار تناقص الرطوبة بسبب التجفيف .

هدف التجربة :

إن الأتربة ذات التغيرات الحجمية بتأثير الرطوبة يمكن أن تؤدي إلى بعض الصعوبات في إنشاء الطرق وفي طبقة تحت الأساسات للأبنية,حيث أن التغير الحجمي يسبب التشققات في المنشآت و ربما تكون هذا التشققات غير متجانسة مما يؤدي إلى صعوبة أكبر .

الأدوات المستخدمة:وعاء الانكماش –ميزان حساس .

مراحل التجربة : 1. نأخذ 150 غ من التربة المارة من المنخل رقم 40 و نخلطها بشكل جيد مع المياه المقطرة لتشكيل عجينة متجانسة رطوبتها قريبة إلى حد السيولة

2.   نضع العجينة في اسطوانة مقطوعة طولياً من النحاس يفضل دهنها بالزيت(طولها 140 مم ,نصف قطرها 12.5 مم )و (ننتبه إلى عدم ادخال فقاعات هواءية) و نسوي سطحها بشكل جيد و ننظف الجوانب .

3.   نجفف العينة بدرجة حرارة 60° حتى نحصل على انفصال الجوانب, ثم نتابع التجفيف بدرجة حرارة 110°حتى الانكماش الكلي وذلك لأن وضعها مباشرة في درجة حرارة عالية يسبب حدوث تشققات في وسط العينة .

  4. نستخرج العينة المجففة و نأخذ مقاييسها الجديدة إذا كانت متماسكة.

رابعاً-قرينة اللدونة(PI) :

الفرق بين حد السيولة و حد اللدونة و تعتبر مقياس لتماسك التربة (التصاقها.(

و يمكن حسابها بالاعتماد على حد السيولة فقط من القانون التالي:
PI = 0.7(LL- 13)

و يمكن حسابها بالاعتماد على الانكماش الطولي نطبق: 2.13×LS = PI

  - 3التدرج الحبيبي للتربة Grain Size Distribution  

يستخدم اختبار التدرج الحبيبي في تصنيف التربة عن طريق التحليل المنخلي لها Sieve Analysis باستخدام المناخل التي تتراوح فتحاتها من 100ملم ( 4 بوصة ) إلى 0.075ملم ( منخل رقم 200) حسب المواصفات الأمريكية وهي :

منخل رقم 4ً مقاس الفتحة بالملم 100.00 

منخل رقم 3 ً مقاس الفتحة بالملم 75.00 

منخل رقم 2 ً مقاس الفتحة بالملم 50.00

منخل رقم 1.5 ً مقاس الفتحة بالملم 37.5 

منخل رقم 1 ً مقاس الفتحة بالملم 25.00 

منخل رقم 4/ 3 ً مقاس الفتحة بالملم 19.00 

منخل رقم 2/1 ً مقاس الفتحة بالملم 12.5 

منخل رقم 8/3 ً مقاس الفتحة بالملم 9.5 

منخل رقم 4 مقاس الفتحة بالملم 4.75 

منخل رقم 10 مقاس الفتحة بالملم 2.00 

منخل رقم 20 مقاس الفتحة بالملم 0.850 

منخل رقم 40 مقاس الفتحة بالملم 0.425 

منخل رقم 80 مقاس الفتحة بالملم 0.180 

منخل رقم 200 مقاس الفتحة بالملم 0.075 

.......

ويقاس التدرج الحبيبي لجزء التربة المار من المنخل رقم (200) باستخدام جهاز قياس الثقل النوعي Hydrometer ، ويتم بعد ذلك رسم منحنى التدرج ومن ثم تحديد نسب المواد المكونة للتربة والتي من أهمها نسبة المواد الطينية ، ويتم تحديد المواد المخصصة للردم أو لتصميم الطريق بناءاً على المواصفات الخاصة بالمشروع والتي تعطي أفضل تدرج وثبات وأكبر قدرة تحمل ، ويتم التأكد من مطابقة المواد لتلك المواصفات عن طريق التحليل المنخلي لعينة منها . 
..... المواصفات الفنية . 
ASTM D-421 & D – 422 
AASHTO T – 78 & T – 88
......

الأدوات المستخدمة 
 -  مجموعة من المناخل حسب المواصفات . 
 -  ميزان بحساسية 0.1جرام . 
 -  فرن تجفيف . 
 -  جهاز قياس الثقل النوعي . 
 - مقياس حرارة . 
..... طريقة الاختبار : 
1- يتم الحصول على حوالي 500 جرام من التربة الممثلة باستخدام جهاز فصل التربة ثم توزن التربة. 
2- رتب المناخل المطلوبة من الأعلى إلى الأسفل حسب حجم أكبر حبيبات التربة ثم ضع التربة وهز المناخل بعد تغطيتها باليد أو باستخدام الهزاز الميكانيكي لحين توقف التربة عن المرور . 
 3- قس وزن التربة المتبقية على سطح كل منخل إلى أقرب 0.1جرام وقارنه بوزن التربة عند بداية الاختبار . 
4-  احسب نسبة الوزن المرتد ومنه نسبة التربة المارة وسجل البيانات في النموذج المعد لذلك ومن ثم ارسم منحنى التدرج . 

5-  ولتحليل التربة المارة من منخل رقم ( 200 ) باستخدام جهاز الثقل النوعي ( الهيدروميتر ) ضع التربة على منخل رقم (200 ) واغسل التربة بعناية واجمع التربة المـارة بعـد تـصفيتها وتجفيفها بالفرن . 
6-  امزج 50 جم من التربة مع 125مليلتر من 4٪ من محلول NaP03 جديد لم يمر أكثر من شهر واحد على تركيبه ثم اترك المزيج لمدة تتراوح بين 10-16 ساعة . 
7-  انقل التربة إلى كأس الخلاط بعناية بحيث لا يفقد أي جزء من الخليط وأضف إليها ماء مقطر إلى ثلثي كأس الخلاط ثم اخلط المزيج لمدة دقيقة 
8-  جهز 125 مليلتر من محلول NaP03 وأضف إليه مـاء مقطـر حتى يصل الحجم إلى 1000 مليلتر وبدرجة حرارة ثابتة . 

- 9  انقل مزيج التربة مع المحلول إلى كأس مدرج وأضف إليه المزيج الذي تم 

      -   تحضيره في الخطوة رقم 8 إلى علامة 1000 مليلتر -10- 
 - ضع الغطاء بإحكام ثم اقلب الكأس إلى أعلى وإلى أسفل لمدة دقيقة (60مرة ) ثم ضعه على الطاولة لمدة دقيقتين -11. 
 -  أدخل الهيدروميتر ببطء شديد إلى الكأس المدرج ثم سجل القراءة الأولى وكذلك درجة الحرارة للمحلول ، وكرر أخذ القراءة بعد 4 و 5 دقائق .12-- 
  - كرر العملية الواردة في الخطوة رقم 11 ثم سجل القراءات للهيدروميتر ودرجة الحرارة بعد مضي الأوقات التالية : 8 ، 16 ، 30 دقيقة و 2 ، 4 ، 8 ، 16 ، 32 ، 64 ، 96 ساعة وتسجل البيانات في النموذج المعد لذلك -13. 
 -  يتم تمثيل البيانات على منحنى التدرج استكمالاً للمنحنى الذي تم رسمه في الخطوة رقم 4

4 - فحص الكثافة في الموقع

Density of Soil in-place by Sand Cone Method

في كثير من الأحيان نحتاج لتحديد كثافة التربة الطبيعية او كثافتها بعد الدمك و لتحقيق هذا الهدف نستخدم طريقة المحروط الرملي.

إن تعيين كثافة التربة في الموقع له أهمية كبيرة في الأعمال الترابية وأعمال طبقات الأساس ويمكن قياس هذه الكثافة بعدة طرق من أهمها طريقة المخروط الرملي.

الغرض من التجربة

.١تعيين كثافة التربة في الموقع في حالتها الطبيعية أو بعد الدمك.

.٢المساعدة في إيجاد الكثافة الجافة في الموقع والتي من خلالها يمكن إيجاد نسبة الدمك المطلوبة.

الأدوات المستخدمة

.١إناء زجاجي مملوء برمل قياسي.

.٢مخروط معدني.

.٣قاعدة الجهاز بها ثقب.

.٤ميزان حساس.

.٥فرن تجفيف .

.٦أدوات حفر وتنظيف.

.٧أوعية غير منفذة للماء.

خطوات التجربة

.١يسوى سطح الموقع بعمق ٥ سم تقريباً ، وتزال جميع المواد السطحية الغير مرغوب فيها في المكان

المراد حساب آثافة الحقل فيه .

.٢توضع القاعدة الخاصة بالجهاز فوق المكان المراد حساب الكثافة عنده على أن تثبت القاعدة بالأرض

جيداً ، وتحفر حفرة بقطر الثقب وبعمق الطبقة المدموكة ، وفي حالة الأرض الطبيعية يكون العمق

في حدود ١٥ سم إلى ٢٠ سم

.٣يجمع ناتج الحفر في وعاء غير منفذ للرطوبة والماء ، ويتم وزن العينة فور إخراجها .

.٤يوزن القمع الرملي والإناء وهو مملوء بالرمل قبل إجراء التجربة ، بعد ذلك يوضع الإناء مع القمع

والرمل مقلوباً فوق الحفرة ثم يفتح الصنبور لإنزال الرمل في الحفرة .

.٥بعد امتلاء الحفرة والقمع بالرمل القياسي يقفل الصنبور ، ثم يرفع القمع الرملي والإناء ويوزن ما

تبقى من الرمل القياسي .

.٦يتم حساب وزن الرمل الذي ملأ الحفرة بعناية تامة .

وزن الرمل الذي ملأ الحفرة= وزن الرمل الذي يملأ الإناء – وزن الرمل المتبقي – وزن الرمل

الذي يملأ القمع

.٧يتم تعيين كثافة الرمل القياسي المستخدم في إجراء التجربة وذلك بأن يملأ وعاء معلوم

الحجم بالرمل القياسي ويسوى سطحه ثم يوزن .

كثافة الرمل القياسي = وزن الرمل في الوعاء جم/سم ٣

حجم الوعاء

.٨يتم تعيين حجم الحفرة وذلك كالآتي :

حجم الحفرة = وزن الرمل الذي يملأ الحفرة سم ٣

كثافة الرمل القياسي

.٩كثافة التربة في الموقع :

كثافة التربة في الموقع (الرطبة) = وزن التربة المستخرجة من الحفرة جم/سم ٣

حجم الحفرة

الاحتياطات الواجب مراعاتها عند إجراء التجربة :

.١يجب عدم لمس أو هز الجهاز أثناء إجراء التجربة.

.٢يجب حفظ العينة المستخرجة من الحفرة في وعاء غير منفذ للماء.

.٣إذا كان الاختبار على طبقة الأساس وما تحت الأساس تؤخذ الحفرة

بكامل عمق الطبقة المدموكة .

.٤إذا كان الاختبار على طبقة الأرض u1575 .لطبيعية تؤخذ الحفرة بعمق ١٥

سم إلى ٢٠ سم.

.٥يجب تعيين المحتوى المائي للتربة بسرعة حتى لا تفقد التربة

رطوبتها ، وذلك بتجفيفها في فرن درجة حرارته من ١٠٥ إلى ١١٠ درجة مئوية

ولمدة ٢٤ ساعة.

.٦يجب التأكد من ضبط الميزان قبل استخدامه .

.٧أي أحجار كبيرة ترجع إلى الحفرة مرة ثانية .

5-  الكثافة النسبية Relative Density (Dr)

تستخدم الكثافة النسبـية عـادة للرمل عن طريق تحديد نسبة الفراغات الطبيعية والصغرى والقصـوى (Void Ratio, e) للتربة، ولصعـوبة تحديد نسبة الفراغات في التربة فإنه يتم حساب الكثافة النسبية بالإعتماد على القانون التالي:

      

حيث 
Dr : الكثافة النسبية للتربة . gmax : الكثافة القصوى . gf : كثافة التربة في الحقل . g min : الكثافة الصغرى .

الأجهزه و الأدوات

1-  قالب أسطواني قياسي Mold

2-  قطعة حديدية صغيرة للطرق

3-  قضيب دمك

4-  ميزان

5-  كاليبر

6-   وفرن تجفيف  

طريقة العمل

اولا: حساب gmax

1-  نزن القالب و نأخذ ابعاده بالكليبر

2-  نملأ القالب بالرمل على عدة طبقات ( خمس طبقات)

3-  نقوم بدمك كل طبقة بقضيب الدمك 25 ضربة

4-  نقوم بالطرق على جوانب القالب بقطعة حديدية كي نتخلص من الفراغات بين الرمل

5-  نقوم بوزن القالب مع الرمل ( وزن القالب معلوم)

6-  بمعلومية الوزن و الحجم نحسب قيمة gmax

7-  نكرر هذه العملية عدة مرات و نأخذ اعلى قيمة

ثانيا: حساب g min

1-  نقوم بوضع الرمل بالقالب باستخدام قمع مخروطي ومن ارتفاع ثابت و قريب من القالب حيث يسقط الرمل تحت تأثير وزنه

2-  نزن القالب مع الرمل

3-  من معلومية الوزن و الحجم نحسب قيمة g min

4-  نكرر العملية لعدة مرات و نأخذ أقل قيمة

 ثالثا: حساب gf

1-  نملأ القالب بالرمل عن طريق سكب الرمل باليد داخل القالب بدون ضرب او اهتزاز

2-  نزن القالب مع الرمل

3-  من معلومية الوزن و الحجم نحسب قيمة gf

الحسابات

نقوم بتطبيق القانون حيث جميع المجاهيل اصبحت معلومة

6 - اختبار نفاذية التربة 

تعرف على انها خاصية التربة التي تسمح للماء بالنفاذ من خلا ل فراغاتها وتعتمد على حجم حبيبات التربة وكمية الفراغات .

فالتربة ذات الحبيبات الخشنة لها نفاذية اعلى من التربة ذات الحبيبات الناعمة

و بشكل عام يوجد عدة عوامل تؤثر على نفاذية التربة:

1- التدرج الحبيبي للتربة

2- نسبة الفراعات في التربة

3- درجة تشبع التربة بالماء

4- نوع السائل

5- شكل الجريان

6- درجة حرارة الوسط

7- التركيب المعدني للتربة

في العام 1856 اكتشف العالم دارسي ان سرعة تدفق الماء خلال التربة تتناسب طرديا مع الميل الهيدروليكي :

V=Ki

K حيث تمثل نفاذية التربة

ويحدد قانون دارسي كمية المياه المتدفقة من خلال مقطع محدد من التربة المعنية 

وذلك وفق المعادلة التالي

Q = KiA

Qتدفق الماء

K نفاذية التربة

i الميل الهيدروليكي

A مساحة المقطع المتعامد مع اتجاه التدفق

القيم التقريبية للنفاذية لانواع الترب الرئيسية

قياس النفاذية

1 قياس النفاذية في المعمل 

- اختبار الجهد الثابت:

يستخدم لتحديد معامل النفاذية للترب غير المتماسكة والتي لها نفاذية عالية كالرمل والركام

الأدوات المستخدمة:

جهاز الضغط الثابت الموضخ بالشكل.

 طريقة العمل:

1-  تؤخذ ابعاد الاسطوانة (القطر و الأرتفاع)

2-  يتم وضع  العينة في الاسطوانة مع ملاحظة وضع منخل و طبقة من الحصى الناعم في اسفل و اعلى الجهاز

3-  يتم توصيل الجهاز بالانابيب المدرجة

4-  يتم ملء الخزان بالماء للعلامة مع استمرار التزويد على طول التجربة بمعنى ان منسوب الماء ثابت و من هنا جاءت تسمية الاختبار باختبار الضغط الثابت

5-  السماح للماء بالتدفق خلال العينة و ذلك من خلال تحريك المفتاح الموجود على سطح الاسطوانة العلوي

6-  بعد عدة دقائق يبدأ الماء بالرشح من الاسطوانة, عندما ينتظم التدفق نجمع كمية من الماء في مخبار مدرج خلال زمن معين.

7-  نأخذ قراءة (h) من الأنابيب المدرجة.

8-  نطبق القانون لحساب قيمة k

 - اختبار الجهد المتغير

المتماسكة مثل الطمي و بعض انواع التربة التي تكون نفاذيتها منخفضة. يتدفق الماء الى عينة التربة من انبوب موصول بالخزان لتصبخ العينة مشبعة. و الجهد النتغير في هذا الاختبار يدل على ان منسوب الماء في الخزان يتغير و يتناقص مع الزمن.

طريقة العمل:

1-    تؤخذ ابعاد الاسطوانة (القطر و الأرتفاع). و قطر الانابيب المدرجة

2-    يتم وضع  العينة في الاسطوانة مع ملاحظة وضع القطعة الحديدية ذات الثقوب في اعلى و اسفل العينة

3-    يتم توصيل الجهاز بالانابيب المدرجة

4-    يتم ملء الخزان بالماء للعلامة.

5-    السماح للماء بالتدفق خلال العينة و ذلك من خلال تحريك المفتاح الموجود على سطح الاسطوانة العلوي

6-    بعد فترة من الزمن يبدأ الماء بالرشح من الاسطوانة, عندها نأخذ قراءة اولى (h1) من الانابيب المدرجة

7-    بعد وقت محدد ( 30 دقيقة مثلا) نأخذ قراءة ثانية (h2) حيث يتناقص الضغط.

8-    نطبق القانون السابق.

7 - اختبار بروكتور PROCTOR

الأجهزة المستخدمة

-قالب بروكتور:وهو عبارة عن اسطوانة معدنية ترص التربة بداخله على طبقات بواسطة ثقل يسقط سقوطا حرا . ً من ارتفاع معين

وهناك نوعان من القوالب تستخدم حسب نوع التربة.حيث نستخدم قالب بروكتور النظامي للترب الناعمة حيث نأخذ التربة المارة من المنخل رقم 4(4,75)ملم.ونقوم برص التربة على ثلاث طبقات وكل طبقة ترص بـ25ضربة.

ونستخدم قالب بروكتور المعدل للترب الخشنة حيث تمرر التربة في هذه الحالة على المنخل ذو فتحة قطر تساوي 4/3انش.ونقوم برص التربة على خمس طبقات بمعدل 56ضربة للطبقة

 -منخل رقم 4 او منخل (4/3(انش حسب نوع التربة ونوع القالب المستخدم

. –ميزان

-جهاز هيدروليكي لسحب العينة المرصوصة من القالب

-ادوات تجربة الرطوبة

-اوعية لخلط التربة مع الماء

 -سكين لتسوية سطح العينة بعد رصها

طريقة العمل :

1.  تجفف العينة وتفتت ثم تمرر على المنخل المطلوب سواء المعدل او النظامي .

2.  نزن القالب فارغ ( المعدل او النظامي ) بدون اسطوانة الوصل

3.  نخلط التربة مع كمية معينة من الماء حيث نضيف للتربة بما يعادل 2 %من وزنها ولكن نزيد كمية المياه المضافة حسب التركيب الحبي للذرات فكلما زادت نعومة الحبات زادت نسبة المياه المضافة حتى تصل الى 4 %ويجب ان تترك العينة 24 ساعة حتى تترطب كامل ذرات التربة الناعمة اما التربة الخشنة يكفي 10 دقائق

4.  نضع التربة في القالب بعد تركيب القطعة الاضافية على دفعات حيث تكون 3 طبقات للنظامي ويجب رص كل طبقة 25 ضربة اما المعدل فهو عبارة عن 5 طبقات كل طبقة ترص 56 ضربة

5.  نزن التربة الرطبة مع القالب بعد ازالة اسطوانة الوصل ومنه نستطيع حساب وزن التربة الرطبة ومنها نوجد الوزن الحجمي الرطب لان حجم القالب معروف لدينا

6.  نسحب العينة من القالب باستخدام جهاز هيدروليكي ونأخذ من 3 أماكن مختلفة من التربة عينات نجري عليها تجربة الرطوبة ونأخذ الوسطي للتجارب الثلاثة ونحسب الرطوبة الموافقة للنقطة الاولى

7.  نحسب الوزن الحجمي الجاف الموافق للرطوبة التي نتجت معنا سابقا ونرسم اول نقطة في المخطط التي احداثياتها الرطوبة والوزن الحجمي الجاف

8.  نفتت العينة (في حال عدم تكسر الذرات للتربة ) ونضيف اليها الماء لنحصل على الرطوبة الجديدة او نستخدم عينة جديدة بالرطوبة المطلوبة ونعيد العملية مرة ثانية ونحصل على النقطة الثانية

9.  نكرر العملية حتى نحصل على 5 نقاط ونرسم اقرب منحني لهذه النقاط الخمسة حيث يكون بشكل قطع مكافئ ذروته هي النقطة المثالية لدينا والمعبرة عن الرطوبة المثالية والوزن الحجمي الجاف الاعظمي الذي ممكن ان نحصل عليه في نسبة الرطوبة المثالية 

    

   8 - الوزن النوعي للتربة   Specific Gravity of Soils ,Gs

يستخدم الوزن النوعي تقريباً في آل المعادلات التي تمثل علاقات حالة آل من الهواء والماء والمواد الصلبة الموجودة في حيز معين .

وفي العادة يتم أخذ قيمة ٢٫٦٧ للتربة المفككة و ٢٫٧٠ للتربة الطينية الغير عضوية .

جدول الوزن النوعي حسب نوع التربة

طريقة الاختبار :

    المواصفات الفنية .
ASTM – 854
AASHTO T -100
 الأدوات المستخدمة .
1. دورق بحجم 100 مليلتر .
2. ثرمومتر وماء مقطر .
3. ميزان وفرن تجفيف .
 الطريقة1. املأ الدورق بماء مقطر إلى علامة 100 مليلتر .
2. قس وزن الدورق والماء Wa ثم حدد درجة حرارة الماء .
3. زن حوالي 100 جرام من التربة ثم ضعه في الدورق و أضف إليه الماء المقطر إلى ثلثي الدورق .
4. تخلص من الفقاعات الهوائية للمزيج باتباع أحد الخطوات التالية :
- سخن الدورق لمدة 15- 20 دقيقة مع التحريك ببطء .
- صل الدورق بجهاز الشفط Vacuum لمدة 10 دقائق وحرك الدورق باتجاه نصف دائري .
5. تأكد من أن درجة حرارة الماء بالدورق تساوي درجة الحرارة التي تم قياسها في 2 .
6. أضف ماءً مقطراً إلى الدورق حتى علامة 100 مليلتر ثم احسب وزن الدورق مع التربة والماء Wb .
7. ضع جميع ما في الدورق من التربة والماء في طبق تبخير ثم ضعه في الفرن ليجف وحدد وزن التربة الجافة Wo .
8. احسب الوزن النوعي كما يلي .
- الوزن النوعي ( درجة حرارة المعمل ) .
Gs @ Tx = W o { W o + ( W a – W b) }
حيث إن :
TX : درجة حرارة المعمل .
Wo : وزن التربة الجافة بالجرام .
Wa : وزن الدورق مملوءاً بالماء عند درجة حرارة المعمل بالجرام .
W b : وزن الدورق مع التربة والماء عند درجة حرارة المعمل بالجرام .
- الوزن النوعي ( درجة water /حرارة 20 ) = الوزن النوعي ( درجة حرارة المعمل ) × ( درجة حرارة المعمل ) water ) .( درجة حرارة 20 )

 9 تحديد نسبة تحمل كاليفورنيا California Bearing Ratio , CBR  وهو قياس الحمل اللازم لغرز إبرة ذات قطر معين وبسرعة معينة في عينة التربة عند قيم محددة للمحتوى المائي والكثافة ، وحساب نسبة هذا الحمل ( الضغط ) إلى الحمـل ( الضغط ) القياسي عند غرزٍ للإبرة مقداره 5,2ملم ( 1ر. بوصة ) أو 5ملم ( 2ر. بوصة ) ويعطي الاختبار معلومات عن مدى انتفاخ التربة ومقدار القوة المفقودة للتربة عندما تكون التربة مشبعة بالماء ، كما تعطي نسبة التحمل لكاليفورنيا تصوراً عن تصرف التربة تحت الأسفلت ( مواد الأساس ) ، ويمكن عمل الاختبار في الحقل أو المعمل , ويوضح الجدول التالي بعض القيم لنسبة التحمل .

طريقة الاختبار :

.١المواصفات الفنية .

ASTM D – 1883 - 87

AASHTO T – 193- 81

.٢الأدوات المستخدمة .

.١أدوات اختبار ال CBR والتي تتكون من :

- قالب الدمك الأسطواني Mold حسب الطريقة المتبعة .

- حلقة Collar وقاعدة Base Plate .

- مطرقة الدمك Rammer ، إما يدوية أو ميكانيكية .

- أداة قياس الانتفاخ مع مؤشر وأوزان .

- آلة قياس الضغط مثبت عليها إبرة الاختراق .

.٢ميزان وفرن تجفيف .

الطريقة .

.١جهز حوالي ١٢ كيلو جرام من التربة المارة من منخل رقم ( ٤)، واخلطها مع كمية

الماء المناسبة تبعاً للمحتوى المائي المطلوب .

.٢خذ عينات من التربة لتحديد المحتوى المائي للتربة .

.٣احسب وزن القالب الأسطواني Mold بدون القاعدة والحلقة .

.٤اربط القاعدة والحلقة المعدنية والأسطوانة مع القالب ثم ضع ورقة الترشيح .

.٥ادمك التربة حسب طريقة الدمك العادية أو المعدلة والتي سبق شرحها .

.٦افصل الحلقة المعدنية عن القالب الأسطواني ، ثم أزل التربة الزائدة ليتساوى سطح

التربة مع سطح القالب ، وفي حالة وجود فجوات تضاف تربة لسدها من نفس التربة

.٧افصل القاعدة والأسطوانة ثم احسب وزن القالب الأسطواني مع التربة ، ومنه حدد

وزن وكثافة التربة .

.٨ضع ورقة ترشيح على القاعدة ثم اقلب العينة واربط القالب مع القاعدة .

.٩ضع مجموعة من الأوزان كافية لا تقل عن ٤٫٥ كجم ( تعادل وزن ضغط التربة على الطبيعة Overburden Pressure ) ، ثم سجل قيمة هذه الأوزان .

.١٠اغمر العينة تماماً بالماء ثم أوصل المؤشر المدرج Dial Gauge دقة قراءته

٠٫٠١ ملم ثم صفّر المقياس .

.١١سجل زمن بداية الاختبار ثم خذ قراءات بعد مرور ،٩٦، ٧٢ ، ٤٨ ، ٣٦ ،٢٤ ، ١٢ ، ٨ ، ٤ ، ٢ ، ١ ساعة لتحديد مقدار الانتفاخ مع ملاحظة أن الاختبار يمكن ، 

أن ينتهي بعد مرور ٤٨ ساعة عند ثبوت القراءة بعد هذا الوقت لمدة ٢٤ ساعة.

.١٢بعد الانتهاء من تحديد مقدار الانتفاخ اترك العينة لمدة ١٥ دقيقة لخروج الماء ثم

جفف سطحها واحسب وزن العينة مع القالب .

.١٣ضع العينة في آلة قياس الضغط ثم ضع أوزاناً لا تزيد عن ٤٫٥ كيلو جرام وصفّر

مؤشر الضغط وكذلك مؤشر الاختراق .

.١٤زد قيمة الضغط والاختراق لها .

.١٥بعد انتهاء الاختبار استخرج عينة التربة ثم خذ عينات من الثلث الأول والوسط

والثلث الأخير لتحديد المحتوى المائي للتربة المدموكة .

.١٦ارسم منحنى الضغط ( كيلو باسكال ) مع الاختراق (ملم) ثم سجل مقدار الضغط عند الاختراق ٠٫٢ و ٢٫٥ و ٥٫٠ ملم ومنها حدد قيمة التحمل بالمعادلة التالية :

نسبة تحميل كاليفورنيا ( CBR ) = مقدار الضغط في الاختبار / مقدار

. (٪) ١٠٠ × الضغط القياسي

يجب ملاحظة أنه عندما تكون نسبة التحمل عند اختراق ٥٫٠٠ ملم أكبر من نسبة

التحمل عند اختراق ٢٫٥ ملم يجب إعادة الاختبار مرة أخرى .

.١٧احسب معدل المحتوى المائي والكثافة الجافة قبل وبعد الاختبار .

.١٨ارسم منحنى نسبة الانتفاخ (٪) مع الوقت ( دقيقة ) بناءً على التغير الحاصل في

ارتفاع العينة .

.١٩في حالة استخدام طريقة عدم غمر العينة بالماء اتبع الخطوات السابقة دون غمر

العينة بالماء .