آزمایش تعیین نسبت ( ضریب) باربری کالیفرنیا

مقدمـــه :

این آزمایش در سال 1929 میلادی در اداره راهسازی ایالت کالیفرنیای آمریکا کامل شده و مورد استفاده قرار گرفته است.به کمک این آزمایش مقاومت برشی خاک در یک رطوبت و وزن مخصوص معین مشخص می شود.

در پی سازی برای بیان کیفیت نسبی خاک زیر پی و در راهسازی مقدار ضریب مزبور در انعکاس مقاومت برشی خاک و تحمل آن در برابر بارهای ترافیکی از اهمیت بسزایی برخوردار است.

Ø     تعریف عدد CBR :

بنا به تعریف بار استفاده شده برای فرو رفتن و نفوذ یک سنبه استاندارد به میزان معین در یک نمونه مورد آزمایش به مقدار بار استاندارد برای همان نفوذ است.

–  میزان نفوذ سنبه استاندارد معمولا 0.5 in  یا به عبارت دیگر برابر با 12.5 mm  میباشد.

وسایل مورد نیاز در آزمایش :

1.      قالب مربوط به آزمایش تراکم . ارتفاع17.5 cm   و قطر 15 cm و حلقه بالایی آن ،همراه با دیسک پایینی به ارتفاع 4.53 cm  و قطر داخلی  15 cm.

2.     چکش تراکم.(چکش بزرگ به وزن 4.5 کیلوگرم)

3.     وسیله اعمال فشار (هیدرولیکی یا مکانیکی) برای فرو بردن سنبه به داخل خاک

4.     وزنه های اعمال بار.

5.     الک شماره 4.

6.     لبه صاف کن.( خط کش فلزی )

7.     ترازو با دقت 0.01  و 0.1  گرم.

روش انجام آزمایش :

–        در حدود 5 کیلوگرم خاک درشت دانه عبوری از الک شماده 4 را با درصد رطوبت بهینه بدست آمده از آزمایش تراکم بدست آمده است مخلوط کرده و خوب ورز داده تا درصد رطوبت خاک در همه قسمتهای آن تقریبا برابر شود.(در این آزمایش رطوبت بهینه %12 و میزان   آب اولیه : cc  600 و مقدار آب اضافه شده:  cc 100 می باشد. )

–        حال باید قالب را برای انجام عمل تراکم آماده کنیم ،برای این کار ابتدا داخل قالب راروغن کاری می نماییم و قالب را بدون حلقه رو و صفحه زیرین وزن میکنیم.( gr 4790W1= )

–        قالب را روی صفحه کف قرار داده و دیسک فلزی را داخل آن قرار می دهیم تا ارتفاع داخل قالب به   Cm  12  برسد. باید تلاش نمود  تا هنگام جدا کردن دیسک از قالب ، انتهای نمونه کاملا صاف باشد.

–        خاک را با توجه به گفته استاد در آزمایشگاه در 3 لایه و هر لایه با 25 ضربه با استفاده از چکش بزرگ متراکم میکنیم.

–        بعد از انجام تراکم حلقه رویی قالب را برداشته و با خط کش فلزی سطح نمونه را صاف کرده و درصورت وجود ناهمواری در سطح نمونه آن را با استفاده از دانه های خاک پر کنیم. صفحه زیرین قالب را باز کرده و قالب را با خاک داخل آن وزن می کنیم.( Gr9262 = W2)اکنون میتوان وزن مخصوص مرطوب خاک مورد آزمایش را بدست آورد.

–        قالب را سرو ته کرده و آنرا روی صفحه کف قرار داده و پیچهای اتصال مربوط به اتصال قالب به دستگاه آزمایش را محکم میکنیم.

–        وزنه حلقوی و نعل اسبی شکل را روی سطح نمونه قرار می دهیم.(وزن این سربارها هر یک 1 کیلوگرم می باشد.)

–        حال سنبه را از میان سوراخ سربارها عبور داده و بر روی سطح خاک مماس میکنیم.

–        عقربه های مدرج را که برای اندازه گیری فرو رفتگی و نیرو اعمال شده میبا شد را صفر میکنیم.

–        وسیله اعمال فشار را روشن کرده و به ازاء هر 50 خط تغییر مکان (نفوذ پذیری) عدد نشان داده شده توسط عقربه نیروسنج را میخوانیم و در جدول مربوطه یادداشت میکنیم.این عمل را تا جایی انجام می دهیم که عقربه نشان دهنده مقدار نفوذ 4 دور بزند بعد از آن به ازاء هر100 خط تغییر مکان (نفوذ پذیری) عدد نشان داده شده توسط عقربه نیروسنج را میخوانیم و در جدول

              مربوطه یادداشت میکنیم تا جایی که این عقربه 12.5 د ور بزند.( معادل با 0.5 اینچ نفوذ ) 

–        حال دستگاه را خاموش کرده و قالب را از آن خارج کرده ، خاک را از داخل قالب بیرون آورده و دو نمونه از پایین و بالای آن برداشته و آنها را در ظرفی قرار داده و در اون میگذاریم.(برای تعیین درصد رطوبت خام مورد آزمایش)

–        حال میتوانیم وزن مخصوص خشک خاک مورد آزمایش را بدست آوریم که محاسبات آن در زیر گفته خواهد شد. 

محاسبات :

1.      محاسبه وزن مخصوص مرطوب خاک که برابر است با : وزن خاک مرطوب ( W2-W1)به حجم قالب (V ).

                حجم قالب تراکم :

2.   محاسبه وزن مخصوص خشک خاک (_dγ )با توجه به رابطه زیر و درصد رطوبت بدست آمده از نمونه های گرفته شده :

3.     نسبت باربری کالیفرنیا ( ضریب CBR  ) : بار استفاده شده برای نفوذ به میزان معین در یک نمونه مورد آزمایش به مقدار بار استاندارد برای همان نفوذ .

بار استفاده شده برای ضریب کالیفرنیا = N_i * F

N_i   : عدد خوانده شده از عقربه سنج نیرو برای i  اینج نفوذ سنبه .

F  : ضریب کالیبراسیون حلقه . (کیلوگرم بر درجه)( )

جدول داده ها و نمودار مربوطه :

میزان نفوذ	عدد خوانده شده از نیروسنج	مقدار بار استفاده شده
50	34	13.515
100	44	17.49
150	56	22.26
200	65	25.8375
250	74	29.415
300	83	32.9925
350	93	36.9675
400	102	40.545
500	122	48.495
600	144	57.24
700	166	65.985
800	188	74.73
900	212	84.27
1000	236	93.81
1100	262	104.145
1200	289	114.8775
1250	302	120.045

                 دانلود فایل PDF این مقاله