آزمایش دایلاتومتری در مهندسی ژئوتکنیک

پیشگفتار
بررسی و تحلیل رفتار سازه‌‌های خاکی، سازه‌‌های نگهدارنده خاک و سازه‌‌های واقع شده بر خاک نیازمند در دست داشتن پارامتر‌های صحیح و مناسب می‌باشد. به‌طور معمول آزمایش‌های ژئوتکنیکی جهت تعیین این پارامتر‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. آزمایش‌های ژئوتکنیکی به دو دسته کلی آزمون‌های آزمایشگاهی و آزمون‌های برجا تقسیم می‌گردند. از محاسن دسته اول می‌توان به کنترل شرایط زهکشی و مسیر تنش اشاره نمود اما از جمله معایب این روش‌ها دست خوردگی نمونه خاک در زمان اخذ آن، حمل تا آزمایشگاه و نصب آن بر دستگاه است. علاوه بر آن هزینه نسبتا بالا و زمان زیاد انجام این آزمایش‌ها از دیگر مشکلات این دسته از آزمایش‌هاست. اما در مقابل این دسته، آزمایش‌های در محل که به نمونه‌گیری نیاز ندارند علاوه بر عدم دست‌خوردگی، سریع‌تر نیز انجام می‌گیرند. از جمله معایب این دسته نیز می‌توان عدم کنترل دقیق شرایط مرزی، شرایط زهکشی و تغییرات در سطح تنش و کرنش را نام برد. با توجه به این موارد، تحلیل تئوریک نتایج این دسته از آزمایش‌ها بسیار دشوار بوده و برای تبیین آن‌‌ها از روابط تجربی استفاده می‌گردد. با توجه به این مطلب، تجربه و افزایش تعداد آزمایش‌ها، نقش مهمی در بهبود نتایج و پیشبرد این آزمایش‌ها خواهد داشت. 
از جمله معمول‌ترین آزمایش‌های ژئوتکنیکی برجا می‌توان به آزمایش نفوذ استاندارد، نفوذ مخروط، برش پره، بارگذاری صفحه، دانسیته در محل، پرسیومتری، دایلاتومتری و آزمایش‌های ژئوفیزیک را نام برد. در دهه‌‌های اخیر، استفاده از آزمایش‌های صحرایی در مطالعات مهندسی ژئوتکنیک گسترش بسیاری یافته است. این موضوع به‌نحوی است که در سال‌های اخیر، دستگاه‌ها و روش‌های جدیدی برای انجام این مطالعات ابداع شده است. روش‌های جدید آزمایش‌های ژئوفیزیک و دستگاه‌های کاوشگر از جمله ژئو رادار‌ها از این موارد می‌باشند.
مباحث، در ارتباط با آزمایش‌های ژئوتکنیکی برجا بسیار گسترده می‌باشند. بنابراین در کتاب حاضر، آزمایش دایلاتومتری که استفاده از آن در سطح جهانی به‌شدت رو به گسترش است، بصورت منفرد مورد توجه و بررسی قرار می‌گیرد. نحوه نگارش و تهیه کتاب به‌گونه ای است که استفاده از آن در دروس دانشگاهی و همچنین کاربرد‌های عملی توسط مهندسین مشاور و پیمانکاران خدمات مهندسی ژئوتکنیک، میسر باشد. کتاب در شش فصل تدوین یافته که عمده مباحث تئوریک و عملی مرتبط با این آزمایش را پوشش می‌دهد.

تدوین کتاب نموده‌اند اما نظرات اساتید گرامی در بهبود هر چه بهتر کیفیت آن مفید خواهد بود. نویسندگان بر خود لازم می دانند از راهنمایی همکار محترم گروه مهندسی عمران آقای دکتر علی قنبری و همچنین زحمات آقای مهندس احسان بهنام طلب در تدوین کتاب، کمال تشکر و قدردانی را بنمایند. امید است این کتاب گامی مفید در جهت استفاده هرچه بیشتر، بهتر و صحیح‌تر از این آزمایش در ایران باشد.

امیر حمیدی- سیروس خزاعی
پائیز 1387

جایگاه آزمایش‌های برجا در مهندسی ژئوتکنیک

 1-1- مقدمه

مهندسین عمران و ژئوتکنیک از دیرباز آزمایش‌های برجا را جهت شناخت ویژگی‌های تحت الارضی مورد استفاده قرار داده‌اند. اما عمده پیشرفت در این زمینه به دو دهه اخیر بر می‌گردد که روش‌های نوینی جهت انجام این قبیل مطالعات ابداع شده است. این پیشرفت‌ها در زمینه ساخت دستگاه‌های جدید، ابزارآلات اندازه‌گیری، روش‌ها و تکنیک‌های آنالیز به‌صورت چشمگیری قابل ملاحظه است.
روش‌های سنتی و مدرن مورد استفاده در مسائل مهندسی ژئوتکنیک شامل کاربرد روش‌های آزمایشگاهی و آزمایش‌های برجا برای ارزیابی ویژگی‌های ژئوتکنیکی مصالح موجود در محل پروژه می‌باشد. روش‌های آزمایشگاهی عمدتا بر تهیه نمونه‌‌های دست‌نخورده از درون گمانه‌‌های ماشینی و یا چاله‌‌های دستی استوار می‌باشند. هر دوی روش‌های آزمایشگاهی و صحرایی شامل مزایا و محدودیت‌هایی می‌باشند که در ادامه به آن‌‌ها اشاره می‌شود.

مزایا و محدودیت‌های این آزمایش‌ها به قرار ذیل می‌باشند.

مزایای عمده آزمون‌های آزمایشگاهی را می‌توان به شرح زیر بر شمرد:
الف- تعریف دقیق شرایط مرزی
ب- کنترل شرایط زهکشی
پ- مسیر‌های تنش قابل تغییر و کنترل
ت- توزیع کرنش نسبتا یکنواخت
ث- ارزیابی دقیق ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی خاک

محدودیت‌های عمده روش‌های آزمایشگاهی را می‌توان به‌صورت زیر عنوان نمود.
الف- دست‌خوردگی نمونه خاک
ب- اثر مقیاس به‌علت کوچکی ابعاد نمونه
پ- مشکلات اندازه‌گیری کرنش در مرز‌ها در تغییرشکل‌ها در این مرز‌ها
ث- گرانی و وقت‌گیری این آزمون‌ها

شده از محدودیت‌های این قبیل آزمایش‌هاست.

از مزایا و محدودیت‌های این دسته از آزمایش‌ها می‌توان موارد زیر را برشمرد.

مزایای عمده این روش‌ها به شرح زیر می‌باشد.
الف- بزرگی و حجم قابل‌توجه توده خاک آزمایش شده
ب- توانایی در ارزیابی تاثیرات ساختار خاک، لایه‌بندی و تغییر در خصوصیات آن
پ- امکان بررسی ویژگی‌های خاک در مواردی که امکان اخذ نمونه دست‌نخورده وجود ندارد.
ت- تعیین خصوصیات خاک در شرایط واقعی در محل از نظر مسائل فیزیکی، شیمیایی، محیطی و بیولوژیکی
ث- صرفه‌جویی در زمان و افزایش بازده نسبت به هزینه‌‌ها

محدودیت‌های عمده آزمایش‌های صحرایی را می‌توان به‌صورت زیر ذکر نمود.
الف- عدم امکان کنترل دقیق شرایط مرزی
ب- عدم امکان کنترل دقیق شرایط زهکشی
پ- توزیع غیریکنواخت کرنش‌ها
ت- دست‌خوردگی غیرقابل‌اجتناب خاک
ث- تفاوت شکل واقعی گسیختگی با وضعیت در نظر گرفته شده در طراحی
ج- محدودیت در ارزیابی طبیعت خاک
آزمایش‌های لرزه‌ای از جمله کاوش‌های صحرایی می‌باشند که شرایط مرزی و وضعیت زهکشی کنترل‌شده‌تری را ایجاد می‌نمایند. ضمنا در این نوع آزمایش‌ها معمولا حوزه کرنش‌ها یکنواخت‌تر و میزان دست‌خوردگی بسیار اندک است.
بررسی مزایا و محدودیت‌های هر دو دسته از آزمایش‌ها نشان‌دهنده لزوم انجام هر دو نوع به‌عنوان مکمل یکدیگر در تعیین ویژگی‌های خاک است. آزمایش‌های برجا نقش اساسی در تعیین ویژگی‌های نهشته‌‌های رسوبی دارند. در واقع انجام دقیق و با برنامه آزمایش‌های صحرایی زمینه‌ساز انتخاب بهتر و مناسب‌تر نمونه‌‌های آزمایشگاهی و تکمیل برنامه آزمایش‌ها است. بدین ترتیب ترکیب استفاده از کاوش‌های صحرایی و آزمون‌های آزمایشگاهی، ابزاری توانمند برای حل مسائل مهندسی ژئوتکنیک در اختیار قرار خواهند داد.

اولین هدف از انجام کاوش‌های زیرسطحی ارزیابی لایه‌بندی تحت‌الارضی و تعیین ویژگی‌های فیزیکی خاک جهت سنجش با نیاز‌های پروژه می‌باشد. تعیین دقیق مشخصات تحت‌الارضی بصورت کامل جهت انجام پروسه طراحی، ساخت و عملکرد سازه‌‌ها الزامی می‌باشد.
گستردگی شرایط زمین‌شناسی و بازه وسیع مسائل طراحی و اجرایی موجب بروز پیچیدگی در این مطالعات می‌گردد. با توجه به این پیچیدگی‌ها، روش‌ها و تکنیک‌های مطالعات صحرایی و آزمون‌های برجا نیز در طول زمان گسترش یافته‌اند. تعیین و انتخاب روش مناسب برای انجام مطالعات صحرایی با درنظرگیری عوامل ذیل امکان‌پذیر می‌باشد:
الف- شرایط زمین‌شناسیب- نیاز‌های طرح
پ- روش‌های ساخت و اجرا
ت- روش‌های تحلیل و طراحی
شرایط زمین‌شناسی از توده‌‌های سنگی سخت تا خاک‌های نرم و مواد آلی متغیر است. اما عمده تکنیک‌های انجام آزمایش‌های برجا تنها در خصوص خاک‌ها قابل کاربرد هستند.
ملزومات طرح، روش ساخت و رویه‌‌های مختلف طراحی نیز به‌نوعی مشخص‌کننده سطح مطالعات و کاوش‌های صحرایی مورد نیاز پروژه می‌باشند. به‌عنوان مثال در طرح یک نیروگاه هسته‌ای، سطح بررسی بالاتری نسبت به یک پروژه با میزان اهمیت کم‌تر از جهت کاربرد در مسائل طراحی و یا روش ساخت مورد نیاز است.

جدول (1-1) فهرستی از مهم‌ترین آزمایش‌های برجای مورد استفاده در مهندسی ژئوتکنیک، دامنه کاربرد آن‌‌ها در شرایط مختلف تحت الارضی و کارایی آن‌‌ها برای تعیین ویژگی‌های مهندسی مورد نیاز را ارائه می‌نماید (Robertson and Ghionna, 1987).

و سنگ‌ها قابل استفاده هستتد. در ادامه به معرفی مختصر تعدادی از مهم‌ترین آزمون‌های برجا پرداخته می‌شود.

آزمایش نفوذ استاندارد به آزمونی اطلاق می‌گردد که طی آن یک نمونه‌گیر دو تکه تحت نیروی معینی به داخل زمین رانده شده و تعداد ضربات لازم جهت 30 سانتیمتر نفوذ آن به عنوان عدد نفوذ استاندارد (N) تعیین می‌گردد (de Mello, 1971). اصول انجام این آزمایش در D1586 ASTM ارائه شده است.

در این استاندارد تاکید شده است که قطر خارجی نمونه‌گیر 1/5 سانتیمتر و قطر داخلی آن 5/3 سانتیمتر باشد. ضمنا طول نمونه‌گیر جهت اخذ نمونه در حدود 50 تا 80 سانتیمتر است. نمونه‌گیر با ضربه وزنه‌ای 5/63 کیلوگرمی که از ارتفاع 76 سانتیمتری ر‌ها می‌شود به داخل زمین فرو می‌رود. نمونه اخذ شده از این آزمایش برای انجام آزمایش‌های فیزیکی قابل کاربرد است و عدد نفوذ استاندارد (N) توسط محققین فراوان جهت ارزیابی ویژگی‌های مختلف مکانیکی خاک مرتبط شده است.

آزمون نفوذ مخروط به آزمایشی اطلاق می‌گردد که در آن یک سوند مخروطی‌شکل
به داخل زمین رانده شده و مقدار مقاومت خاک در مقابل نفوذ آن ثبت می‌گردد (Robertson and Campanella, 1983).

انواع جدیدتر به تجهیزات الکترونیکی مجهز می‌باشند که مخروط را با سرعت ثابت 2 سانتیمتر بر ثانیه به داخل زمین می‌راند.
دیگر متعلقات آزمایش میله فشاری با سطح جانبی 150 سانتیمتر مربع و یک المان متخلخل برای ثبت فشار آب حفره‌ای در نوک است. بدین ترتیب و با استفاده از سنسور‌های الکترونیکی، مقاومت نوک، مقاومت جداره و فشار آب حفره‌ای به‌صورت منظم و با نفوذ مخروط اندازه‌گیری و ثبت می‌گردد.

آزمایش پرسیومتری در سال 1975 توسط Menard ابداع گردید و شامل قراردادن سوند استوانه‌ای شکل در گمانه از پیش حفر شده و تعیین و ثبت تغییرات حجم سوند با تغییرات در فشار است. روش انجام این آزمایش در ASTM D4719 ارائه شده است. قطر سوند استوانه‌ای در این استاندارد از 4/4 تا 4/7 سانتیمتر ذکر شده است. طول بخش قابل انعطاف استوانه که منجر به اعمال فشار بر خاک می‌گردد نیز از 30 تا 60 سانتیمتر در نظر گرفته شده است.

مانند پرسیومتر خودحفار یا پرسیومتر پیش‌حفار وجود دارد که هر یک در شرایط مقتضی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

آزمایـش برش وین شامل راندن یک تیغه چهارپره در داخل خاک و تعیین نیروی پیچشی لازم برای ایجاد یک سطح استوانه‌ای برشی در اثر چرخش تیغه‌‌ها می‌باشد (Becker et al., 1987). استفاده عمده آزمایش برش وین در خاک‌های چسبنده است. روش انجام این آزمایش در ASTM D2573 ارائه شده است. بر اساس این دستورالعمل، عرض رایج تیغه‌‌ها از 8/3 تا 2/9 سانتیمتر متغیر است. همچنین طول آن‌‌ها که دو برابر عرض تیغه است در بازه 6/7 تا 4/18 سانتیمتر تغییر می‌نماید.
انتخاب مناسب تیغه‌‌ها وابسته به نوع خاک می‌باشد. معمولا برای خاک‌های رسی نرم از تیغه‌‌های بزرگ‌تر استفاده می‌گردد تا نیروی پیچشی در سطح وسیع‌تر و با بزرگی قابل قبول‌تری محاسبه شود. معمولا نیروی پیچشی به آهستگی و با نرخ 1/0 درجه در ثانیه اعمال می‌گردد که منجر به گسیختگی در بازه 2 الی 10 دقیقه بر حسب نوع خاک می‌گردد. مقاومت برشی خاک بر پایه مقدار نیروی پیچشی و عدد ثابتی که وابسته به هندسه دستگاه برش وین است تعیین می‌گردد.

تخت فلزی قرارگرفته بر روی خاک یا در عمق مشخص توسط جک اعمال نیرو و اندازه‌گیری تغییرمکان‌‌های نظیر هر میزان بارگذاری و یا باربرداری است.
این آزمایش توسط Marsland در سال 1972 ابداع گردید و از جمله ابتدایی‌ترین آزمایش‌ها در تعیین خصوصیات تغییرشکل خاک‌ها است. با انجام این آزمایش‌ها مدول تغییرشکل عمودی که از منحنی نیرو- نشست بدست می‌آید، در هر عمق تعیین می‌گردد.
انجام این آزمایش در سطح زمین و یا در انتهای چاله دستی حفر شده امکان‌پذیر است اما با ازدیاد عمق، زمان و هزینه انجام آن به‌صورت تصاعدی افزایش می‌یابد. آزمایش بارگذاری صفحه از جمله آزمون‌های صحرایی است که امکان انجام آن در خاک‌های سخت و یا زمین‌های نرم نیز موجود است.

در دهه‌‌های اخیر آزمایش‌های ژئوفیزیک ابزاری سودمند برای ارزیابی شرایط تحت الارضی مورد استفاده مهندسین قرار گرفته است (Woods, 1978). با توجه به عدم دست‌خوردگی ساختار خاک طی این آزمایش‌ها و همچنین حجم بزرگ توده خاک مورد آزمایش، نتایج این آزمون‌ها نسبت به سایر روش‌ها مزیت و برتری دارند.

روش‌ها بر اندازه گیری زمان عبور موج کالبدی و یا موج برشی از داخل لایه‌‌های خاک بین یک فرستنده و یک گیرنده می‌باشد. با محاسبه سرعت موج عبوری، برخی از ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی توده خاک تعیین و محاسبه می‌شوند.

1-5-7- آزمایش دایلاتومتری (DMT)

دایلاتومتر تخت توسط Marchetti در سال 1980 و سپس Schmertmann در سال 1986 به‌عنوان وسیله‌ای ساده جهت تعیین فشار افقی خاک بر شمع‌های تحت بارگذاری جانبی ساخته شد. طرح کنونی دایلاتومتر تخت شامل تیغه تختی به ضخامت 5/1 سانتیمتر و عرض 6/9 سانتیمتر با یک غشاء مدور به قطر 6 سانتیمتر در مرکز آن می‌باشد.
آزمایش با نفوذ تیغه تحت سرعت ثابت 2 سانتیمتر بر ثانیه به داخل زمین آغاز می‌گردد و در هر بازه نفوذ 20 سانتیمتری، دو تا سه قرائت فشار انجام می‌شود. قرائت A در زمانی انجام می‌گیرد که غشاء با اولین حرکت در تماس با خاک قرار می‌گیرد.
قرائت B مربوط به زمانی است که غشاء به اندازه 1/1 میلیمتر به داخل خاک اطراف وارد می‌شود. در صورت نیاز، فشار C نیز که فشار مربوط به وضعیت اولیه‌اش است قرائت می‌گردد. فشار‌های A و B با درنظرگیری تصحیح سختی غشاء به P0 و P1 اصلاح می‌گردد که از طریق آن‌‌ها پارامتر‌های اصلی مانند شاخص دایلاتومتری (ED) یا شاخص مصالح (ID) محاسبه می‌گردد.

محققین مختلف ارتباطات مناسبی بین این شاخص‌ها و پارامتر‌های فیزیکی و مکانیکی خاک برقرار نموده‌اند که از طریق آن‌‌ها امکان تعیین این خصوصیات وجود خواهد داشت. روش انجام آزمایش دایلاتومتری در ASTM D6635 ارائه شده است.
از مزایای عمده آزمایش دایلاتومتری می‌توان به دو مورد ذیل اشاره نمود:
الف- دایلاتومتر وسیله‌ای ساده و اقتصادی برای تعیین خصوصیات مکانیکی خاک مانند سختی، مقاومت و تاریخچه تنش با قابلیت تکرار بسیار بالا در اعماق متوالی در یک محل است.
ب- به دلیل هندسه و شکل دایلاتومتر، میزان دست‌خوردگی توده خاک از جمله کرنش‌های برشی و حجمی و غیریکنواختی ناشی از قراردادن این وسیله در هر عمق جهت تعیین خصوصیات خاک حداقل است که منجر به ارزیابی دقیقتری از شرایط و ویژگی‌های مکانیکی خاک خواهد شد.

فصل دوم
تاریخچه دایلاتومتری

2-1- مقدمه

آزمایش دایلاتومتری تخت توسط Marchetti در سال 1980 در ایتالیا ابداع گردید. پس از آن استفاده از این دستگاه در آمریکای شمالی و سپس اروپا رواج یافت. در حال حاضر دایلاتومتر در بیش از 40 کشور جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. شکل (2-1)، توزیع جهانی استفاده از دایلاتومتر را نشان می‌دهد که بیانگر فراگیرشدن این آزمایش در ‌جهان می‌باشد.

دستگاه دایلاتومتر، روش آزمایش با آن و اولین ارتباطات تجربی ما بین خروجی‌‌های آن و خواص مکانیکی خاک‌ها توسط Marchetti در مقاله‌ای بنیادی در مجله ASCE ایالات متحده تحت عنوان "انجام آزمایش‌های برجا با دایلاتومتر تخت" چاپ گردید. پس از آن و با توجه به مقبولیت نتایج این آزمایش، به‌سرعت روابط تجربی برای ارتباط پارامتر‌های خروجی این آزمایش و ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی

خاک گسترش یافت.

2-2- مراجع و کتاب‌های کلیدی در ارتباط با دایلاتومتر

از جمله اولین استاندارد‌ها و منوال‌‌های موجود که در ارتباط با آزمایش دایلاتومتری وجود دارد، پیشنهادی است که در سال 1986 توسط ASTM به چاپ رسید. اما استاندارد موجود برای انجام آزمایش دایلاتومتر، که نسخه پیشنهادی آن ابتدا در سال 2001 مورد تصویب قرار گرفت، تحت عنوان "روش استاندارد انجام آزمایش دایلاتومتر تخت" گسترش یافت و هم اکنون تحت عنوان ASTM D6635 در استاندارد سال 2007 موجود می‌باشد. همچنین استاندارد اروپایی Eurocode 7 که در سال 1997 چاپ گردید نیز از جمله دستورالعمل‌های معتبر موجود در این ارتباط است. به‌ همین ترتیب استاندارد‌های ملی و داخلی برای انجام این آزمایش در برخی کشور‌ها مانند آلمان و سوئد تهیه شده است.
دستورالعمل تهیه شده برای انجام آزمایش دایلاتومتر تخت توسط سازمان حمل و نقل ایـالات متـحـده (US DOT) از جمله دیگـر مراجـع مصطلح در این زمینه است (Briaud and Miran, 1992). ضمنا Marchetti در سال 1997 در گزارشی جامع و کلیدی، کاربرد‌های طراحی و پیشرفت‌های انجام‌شده تا آن زمان در ارتباط با این آزمایش را جمع‌آوری و منتشر نمود.
لیستی از استاندارد‌های موجود در این زمینه به قرار زیر می‌باشند:

ASTM D6635 (2007), "Standard Test Method for Performing the Flat Dilatometer", American Society for Testing Materials, WestConshohocken, U.S.
ASTM Subcommittee D 18.02.10- Schmertmann, J.H., Chairman (1986), "Suggested Method for Performing the Flat Dilatometer Test", ASTM Geotechnical Testing Journal, Vol. 9, No. 2, June.
Eurocode 7 (1997), Geotechnical Design-Part 3:"Design Assigned by Field Testing", Section 9: Flat Dilatometer Test (DMT).
همچنین در این زمینه از دستورالعمل‌‌های ذیل می‌توان نام برد:
Marchetti, S., Monaco, P., Totani, G. and Calabrese, M. (2001), "The Flat Dilatometer Test (DMT) in Soil Investigations", Report by the ISSMGE Committee TC16, 41 pp.
Schmertmann, J.H. (1988), Report No. FHWA-PA-87-022+84-24 to Penn DOT, Office of Research and Special Studies, Harrisburg, PA, in 4 Volumes.
US DOT- Briaud, J.H. and Miran, J. (1992), "The Flat Dilatometer Test", Department of Transportation, Federal Highway Administration, Washington, D.C., Pulication No. FHWA-SA-91-044, 102 pp. 2-3- کنفرانس‌‌ها و سمینار‌های مرتبط با دایلاتومتر تخت

در ارتباط با آزمایش دایلاتومتری تاکنون چند کنفرانس و سمینار بین المللی برگزار شده که نتایج تحقیقات محققین مختلف در سراسر جهان را به‌صورت متمرکز منتشر و ارائه نموده است. اهم کنفرانس‌ها، سمینار‌ها و کارگاه‌های آموزشی در این رابطه به‌قرار زیر می‌باشند:
1- اولین کنفرانس بین‌المللی آزمایش دایلاتومتر تخت در سال 1983 در ادمونتون1 کانادا

2- کارگاه آموزشی یک‌روزه آزمایش

دایلاتومتری توسط Marchetti در آتلانتا2 در ایالات‌متحده به‌صورت جنبی در کنار کنفرانس بین‌المللی آزمایش‌های برجا در سال 1998
3- سمینار بین‌المللی آزمایش دایلاتومتر تخت و کاربرد آن در طراحی و مسائل مهندسی ژئوتکنیک توسط Marchetti در انجمن ژئوتکنیک ژاپن در توکیو در سال 1999
4- دومین کنفرانس بین المللی آزمایش دایلاتومتر تخت در سال 2006 در واشنگتن ایالات متحده

2-4- آزمایش دایلاتومتر تخت بر روی اینترنت

Marchetti اقدام به تهیه سایتی شخصی در اینترنت جهت گسترش و اشاعه آزمایش دایلاتومتر تخت نموده است که می‌توان مقالات کلیدی و برخی دستوالعمل‌های مرتبط با انجام آزمایش را از آن استخراج نمود. آدرس این سایت از قرار زیر می‌باشد:
http://www.marchetti-dmt.it

2-5- آزمایش دایلاتومتری در ایران

بررسی مطالعات گذشته نشان می‌دهد که آزمایش دایلاتومتری در ایران تا کنون فقط برای تعیین مدول تغییرشکل سنگ‌‌ها مورد استفاده قرار گرفته و تحقیقی که از این آزمایش برای ارزیابی خصوصیات خاک‌‌ها استفاده شده باشد، موجود نیست.

به‌عنوان یکی از اولین موارد، در سال 2003 از این آزمایش در مورد سد مسجد سلیمان وارزیابیویژگی‌هایتکیه‌گاه‌های سنگی استفاده

شد (Stabel & Samani, 2003). پس از آن به‌منظور بررسی ویژگی‌های ساختگاهی برای احداث سد بر روی رودخانه جاوه که در نزدیکی شهر سنندج در استان کردستان واقع شده است از آزمایش‌‌های دایلاتومتری و بارگذاری صفحه‌ای که دو روش مرسوم برای تعیین مدول تغییر شکل در سنگ‌‌ها هستند، در گالری‌‌های از پیش آماده شده استفاده گردید (‌هاشمی و قارونی نیک، 2006). با توجه به اینکه هر دو روش مبتنی بر تئوری الاستیسیته هستند که در آن‌‌ها توده سنگ به‌عنوان محیطی الاستیک، ایزوتروپ و همگن در نظر گرفته می‌شود، باید مدول تغییر شکل بدست‌آمده از هر دو روش یکسان باشند. اما معمولا در شرایط واقعی چنین اتفاقی نمی‌افتد و مدول بدست‌آمده از آزمون بارگذاری صفحه‌ای بزرگتر از مقدار نظیر در آزمایش دایلاتومتری خواهد بود.
طاهریان و همکاران (2006) استفاده از این آزمایش در سایت نیروگاه آبی لوارک که در پنجاه کیلومتری شمال شرقی تهران واقع شده است را گزارش نمودند. همچنین‌‌هاشمی و قارونی نیک (2006) نیز استفاده از نتایج آزمایش دایلاتومتری را برای اندازه‌گیری مدول تغییرشکل در سد جاوه گزارش کرده و استفاده از دایلاتومتر و بارگذاری صفحه را برای این منظور با هم مقایسه نمودند.

شاهوردیلو (2007) استفاده از آزمایش دایلاتومتری را در نیروگاه سیاه‌بیشه که اولین نیروگاه پمپی ایران می‌باشد گزارش کرد.‌‌ هاشمی و همکاران (2007) نیز آزمایش‌‌های دایلاتومتری زیادی را در مطالعات سایتی

واقع در نزدیکی شهر الیگودرز در استان لرستان که در غرب ایران واقع است، انجام دادند. آن‌‌ها در مقاله خود به بررسی و مقایسه نتایج بدست‌آمده از کاربرد دو نوع دایلاتومتر مختلف پرداختند.
همچنین ‌‌هاشمی (2008) استفاده از این روش را به‌همراه بارگذاری صفحه ای در سد رودبار لرستان گزارش نموده است. فرامرزی (2008) نیز در پژوهشی به تفسیر نتایج آزمایش‌‌های بارگذاری صفحه‌ای و دایلاتومتری پرداخته است. همچنین قارونی نیک (2008) در مقاله‌ای استفاده از دایلاتومتر و آزمایش بارگذاری صفحه‌ای را در خصوص سد چم‌شیر گزارش کرده است.
با توجه به این موارد مشخص می‌گردد که آزمایش دایلاتومتری در ایران، تا کنون به‌صورت بسیار محدود و فقط در مورد سنگ‌ها استفاده شده است. با توجه به قابلیت‌های متعدد این آزمایش در تعیین ویژگی‌های مکانیکی خاک‌ها، بجاست تا این آزمایش در مورد خاک‌ها نیز در ایران، مورد استفاده قرار گرفته و در آینده شاهد گسترش کاربرد آن در پروژه‌‌های عمرانی و مطالعات ژئوتکنیکی باشیم.

فصل سوم
معرفی دستگاه دایلاتومتر و انواع آن

-1- مقدمه

دستگاه آزمایش دایلاتومتری توسط Marchetti محقق ایتالیایی در سال 1980 ساخته شد. اما این دستگاه ابتدا در آمریکای شمالی و سپس در اروپا مورد استفاده قرار گرفت و هم اکنون در بیش از 40 کشور جهان استفاده می‌شود. شکل (3-1) توزیع جهانی استفاده از آزمایش دایلاتومتر را نشان می‌دهد. بنا به این شکل مشخص می‌گردد که آزمایش دایلاتومتری در اغلب نقاط جهان مطرح بوده و مورد استفاده قرار گرفته است.

شکل (3-1): توزیع جهانی استفاده از آزمایش دایلاتومتری (Marchetti website, 2008) 3-2- معرفی دستگاه دایلاتومتر

دایلاتومتر تیغه‌ای فولادی و ضد زنگ می‌باشد که شامل غشائی صاف، فلزی و دایر‌ه‌ای است که روی پایه‌ای سوار می‌شود. در شکل (3-2) نمای کلی و واقعی تیغه دایلاتومتر نشان داده شده است.

شکل (3-2): تیغه دایلاتومتر (نمای روبرو و عرضی) (Marchetti & Monaco, 2001)

تیغه فلزی از طریق یک کابل الکتریکی- فشاری (که الکتریسیته و فشار گاز را منتقل می‌کند) به واحد کنترل که روی سطح زمین قرار می‌گیرد متصل می‌شود و از طریق میله‌‌هایی که به داخل زمین فرو می‌رود، عمل خواهد کرد.
یک تانک گاز به واحد کنترل متصل خواهد شد. این تانک، گاز مورد نیاز برای منبسط کردن غشاء فلزی را فراهم می‌کند. تانک گاز توسط یک کابل فشاری به واحد کنترل مربوط می‌شود.
واحد کنترل شامل موارد زیر می‌باشد:

1) تنظیم کننده فشار
2) گیج اندازه‌گیری فشار
3) چراغ‌‌های راهنما
4) دریچه‌‌های هوا
تیغه حفاری توسط دستگاه‌‌های معمول مورد استفاده برای این کار، مثل دستگاه CPT و سایر دستگاه‌‌های حفاری، به داخل زمین فرو برده می‌شود. میله‌‌های فشاری برای انتقال فشار دستگاه حفار به تیغه دایلاتومتر استفاده می‌شود. در شکل‌های (3-3) و (3-4) شمای کلی و همچنین قسمت‌های اصلی آزمایش دایلاتومتری همراه با بعضی مشخصات آن‌‌ها نشان داده شده است.
آزمایش با قراردادن تیغه دایلاتومتر به داخل زمین شروع می‌شود. هنگام نفوذ تیغه در داخل زمین، توسط واحد کنترل، غشاء فلزی منبسط شده و موارد زیر از دستگاه خوانده و برداشت می‌شود:
فشار A : فشاری که غشاء برای شروع جابجایی خود در مقابل خاک لازم دارد.
فشار B : فشاری که لازم است تا مرکز غشاء فلزی به اندازه 1/1 میلی‌متر داخل خاک حرکت کند.
فشار سومی به نام C را می‌توان بصورت اختیاری برداشت نمود. این فشار به‌صورت دلخواه در حین کاهش فشار پشت غشاء با سرعتی پایین، تا رسیدن به فشار B‌ برداشت خواهد شد.
سپس تیغه فلزی دوباره به اندازه معمول (20 سانتی‌متر) به داخل زمین فرو برده می‌شود و دوباره برداشت‌‌های A و B انجام می‌گیرد.