پارس عمران
مرکز آموزش مهندسی عمران و معماریپارس عمران
مرکز آموزش مهندسی عمران و معماریمقدمه ای بر بررسی های ایمن سازی در سدهای قوسی
درحال حاضر، مهمترین اهداف در بررسی های امنیتی در این زمینه شامل، تئوری مقاومت، تئوری پایداری، تئوری قابلیت اتکاء، تئوری صدمات شکستگی به همراه تحلیل های شبیه سازی عددی، تست مدل ژئوهندسی، ارزیابی و تحلیل بالعکس داده ها و غیره می باشد. با این وجود، این اهداف، دور از اصول تئوریکال علمی و اقبال از سوی چرخه ی مهندسین سد می باشد. این مقاله درباره ی پیشرفت های صورت گرفته در زمینه ی سدهای قوسی و زیان و خسارت ناشی از فروریزی این سدها و خلاصه ای بر تئوری های اصلی موجود و اهداف ارزیابی های امنیتی سدهای قوسی بوده و نقاط ضعف این تئوری ها و اهداف را تحلیل کرده و مشکلات موجود بر سر راه تحقیقات آینده را مورد اشاره قرار داده و نهایتاً به مسائل و موضوعات حیاتی و نقاط مشکل ساز به عنوان ارزیابی های امنیتی سدهای قوسی می پردازد
مقدمه:
سدهای قوسی گونه‌ای از سدهای امن و اقتصادی می‌باشند. از زمان ساخت اولین سد قوسی در جهان (سد زولا) در فرانسه در سال 1854 و اولین سد قوسی بلند در جهان(سد هاور) (به ارتفاع 221 متر و طول تاج 372 متر) در آمریکا در سال 1936، سدهای قوسی به لطف اضافه ظرفیت باربری منحصر بفرد و خصیصه ی خود- تنظیمی، به وفور مورد توجه مهندسین سد در زمینه ساخت سد در سراسر جهان قرار گرفته اند. در حال حاضر بیش از نیمی از سدهای عظیم ساخته شده در سراسر جهان با ارتفاعی بیش از 200 متر از نوع سدهای قوسی می‌باشند. در نواحی غربی چین گروهی از سدهای قوسی ممتاز جهان با ارتفاعی بیش از 300 متر در دست ساخت بوده و یا ساخته خواهند شد. سد سازی در تمام کشورهای جهان این موضوع را به اثبات رسانیده است، که هر چه سد بلندتر و مرتفع تر باشد، اهمیت اقتصادی و جنبه های امنیتی آن بیشتر خواهد بود. بطور کلی، سدهای قوسی با مخازن عظیم مانند سد قوسی مالپاستفرانسه، سد قوسی وایونت ایتالیا و غیره ثابت کرده اند که در صورت فروریزی و خرابی، عواقب این مسئله کاملاً جدی بوده و نه تنها اقتصاد ملی را متحمل زیان قابل توجهی می کنند، بلکه جان و مال مردم را شدیداً به خطر خواهند انداخت. در سال 1959 سد قوسی مالپاست فرانسه به دلیل لغزش بدنه سد بهمراه لایه ی عمیق سنگی شالوده، فرو ریخت که این اتفاق منجر به مرگ 400 نفر و از دست رفتن سدمایه ی اقتصادی هنگفتی گردید.
بنابراین اهمیت بالایی باید به مسائل امنیتی سدهای قوسی داده شود و بررسی‌های عمیقی باید به سمت تنش، تغییر شکل و مکانیزم تخریب در حین بهره برداری از این سدها سوق داده شود و همچنین ارزیابی هایی در ارتباط با ضریب اطمینان سدهای قوسی باید صورت پذیرد. .( به این معنی که فاصله ی بین حالت طراحی شده و حالت تخریبی سد قوسی باید ارزیابی شود). به طور کلی اکثر سدهای قوسی دارای شرایط ژئولوژیکی پیچیده، شرایط محیطی ناسازگار، عدم قطعیت فیزیکی (تصادفی)، پارامترهای مکانیکی و غیره می باشند. تمام این فاکتورها باعث عدم قطعیت در تحقیقات صورت گرفته درزمینه ی امنیت سدهای قوسی شده است. تمام تئوری ها و اهداف حال حاضر دارای هم نقطه ی ضعف و هم نقطه ی قوت بوده که باید پیشرفت ها و تکمیلات مربوطه به سرعت صورت پذیرد.
بررسی ایمنی سدهای قوسی توسط تئوری مقاومت
بر طبق تئوری مقاومت، خرابی یک سد قوسی به جهت ترک های قوسی ایجاد شده براثر تنش‌های کششی اضافی، تسلیم شانه و یا بدنه ی سد بر اثر تنش های فشاری اضافی، لغزش بدنه ی صخره‌ای سد در امتداد سازه ی نرم و ضعیف بر اثر تنش های برشی اضافی و... به وقوع می پیوندد. با مقایسه ی مقاومت تحت شرایط محدود شده و اثر بار طراحی میتوان مشخص نمود، که آیا سازه به مقاومت تخریبی (مقاومت نهایی) خود رسیده است یا خیر. در کشورهایی مانند ایالات متحده، ژاپن، چین و... رسم بر این است که ضریب اطمینان مقاومت کششی و فشاری از طریق آنالیز تنش ـ کرش سد قوسی توسط فرایند تقسیم بار تیر قوسی بدست آمده و سپس ضریب اطمینان مقاومت برشی براساس اصل تعادل حد بدنه ی صلب محاسبه شود.
در محاسبات عددی توسط فرآیند المان محدود و...مقیاس مور- کولمب و دراکر ـ پراگر به طور معمول به عنوان میزان تسلیم برای مصالح سنگی خاکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در حالی که برای بتن مقیاس پارامتری چهارگانه به طور معمول مورد استفاده قرار می گیرد.
مزایای ضریب اطمینان مقاومت عبارت است: از محاسبات ساده، قرارگیری بر پایه ی سالها تجربه و فعالیت مهندسین سد، متداول در بین مهندسین و متخصصین سد و همچنین قابلیت انطباق با ضرائب اطمینان مجاز مشخص شده در کشورهای مختلف. مشکل این راه حل آن است که نارسایی مقاومت موضعی ممکن نیست باعث تخریب کلی سد قوسی شود و تنها زمانی که سطح تماس لغزش، یک صفحه و یا یک قوس دایروی باشد و از قبل داده شده باشد، می‌توانیم یک نتیجه ی محاسباتی منطقی ازضریب اطمینان تنش برشی بدست آوریم. به علاوه روش تئوری مقاومت، بدنه، شانه و شالوده ی سد را به عنوان یک تسلیم جامع و کلی در نظر نمی‌گیرد. برای کامل کردن فرآیند آنالیز ضریب اطمینان مقاومت، بسیاری از دانشجویان از جنبه‌های مختلف به تحقیق پرداخته‌اندسان مینگ کووان، ژانگ جینگ جیان و… ضریب اطمینان نقطه ای را بررسی و پیشنهاد کرده‌اند. چنجیان پینگ، وانگ لیانکوی و… تأثیر و طول ترک ها را بر روی تخریب سدهای قوسی مورد مطالعه قرار داده و یک مقدار بحرانی را برای ترک و طول ترک ها پیشنهاد کرده اند. چن جین، هووانگ وی و… تحلیل هایی را بر روی اندازه سطح ترک خورده انجام داده و فرضیه ی سطح ترک را پیشنهاد کرده و دامنه ی بحرانی را نیز به دست آورده‌اند. تمام تحقیقات و مطالعات فوق الذکر به مفاد آنالیز تئوری مقاومت سدهای قوسی‌اضافه شده است. با این وجود قبول و انتخاب این مفاهیم نیازمند مطالعات بیشتری می باشد.
بررسی ایمنی سدهای قوسی توسط تئوری پایداری
طبق مکانیک سنتی، هیچ گونه مشکل پایداری وجود ندارد، و لغزش سد قوسی درامتداد سطح تماس فونداسیون، ناپایداری شانه های سد، و لغزش بلوک سنگی درامتداد سطح تماس سازه، همگی مرتبط با تخریب مقاومتی می باشند. اما با توجه به تعریف پایداری کینماتیک، هر گونه تغییر در یک حالت و یا یک شیئ، یک حرکت به حساب آمده و موضوع پایداری مطرح میشود. زمانی که تمام بدنه سد به دلایل مختلف درحالت پایداری محدود شده به سر می‌برد، تنها یک آشفتگی جزئی باعث انحراف سد ازحالت تعادل اولیه خود شده و باعث تخریب غیر قابل بازگشت میشود. با توجه به این اصل که زمانی که تخریب کامل سد قوسی اتفاق می‌افتد، حالت سکون سد به حالت قابل حرکت تغییر میکند، رن دینگ ون با توجه به منبع مطالعات تغییر حالت سیستم، پیشنهاد کرد که تخریب کامل سدهای قوسی ممکن است در ارتباط باپایداری باشد. اما بر خلاف ناپایداری کمانشی، این نوع ناپایداری مربوط به ناپایداری حد نقطه‌ای بوده و شاخص تعیین کننده ی امنیت سد قوسی همان اتکاء سد می باشد. با توجه به تحقیقات صورت گرفته در ارتباط با ناپایداری سد قوسی تا هم اکنون‌هیچگونه پیشرفتی نه بر پایه ی تئوری مکانیکی دقیق حتی به شکلی ساده و عملی‌صورت نگرفته است. در حال حاضر، پیشرفت‌هایی در زمینه‌های تحقیقاتی در ارتباط با پایداری کلی سد قوسی به قرار زیر صورت گرفته است: روش اضافه بار، ذخیره ی مقاومت، روش ترکیبی اضافه بار و ذخیره ی مقاومت و غیره.
ـ روش اضافه بار
طبق این روش با فرض ثابت بودن پارامترهای مقاومت مصالح و تحت عمل ترکیبی بارهای عملی نرمال، بار افقی با افزایش حجم مخزن (بالاتر رفتن تراز آب) تا آنجا افزایش می‌یابد، که ناپایداری و تخریب سد قوسی واقع شود. ثابت اضافه بار عبارت است از نسبت بار تخریبی به بار قائم (نرمال)، ضریب اطمینان اضافه بار غالباً بسیار بالا بوده و میتواند به روش مدلسازی ژئومکانیکی و یاشبیه سازی حسابی بدست آید. با این حال در عین فعالیت طبیعی سد قوسی اضافه‌بار بیش از اندازه بسیار غیر محتمل می باشد، بعلاوه، اثر عواملی همچون پی سنگی، خوردگی، نشست و قلیایی شدن مصالح سازه‌ای به دلیل وجود آب بر روی مقاومت در نظر گرفته نشده است ( الالخصوص ناحیه ی ضعیف پی سنگی ).بهر حال، خطر واقعی به خاطرتشدید بار نمی باشد، بلکه بخاطر کافی نبودن مقاومت مصالح می باشد.
ـ روش ذخیره ی مقاومت
بر طبق این روش، تحت شرایط عدم تغییر بارعمودی، مقاومت بدنه سد و پی سنگی به تدریج کاهش می‌یابد، تا زمانی که ناپایداری و تخریب سد قوسی وقوع یابد و ضریب ذخیره ی مقاومت عبارت است از تعداد دفعات کاهش نیمه. با این حال، در این روش به تعدادی مدل نیاز است. به طور کلی این آزمایش بر طبق اصل تعادل انجام میشود، بدین معنا که به جای ثابت نگه داشتن بار خارجی و کاهش تدریجی مقاومت مصالح، مقاومت مصالح ثابت نگه داشته میشود وهمزمان بار خارجی و بار مرده ی خود سد افزایش می‌یابد، تا آنجا که تخریب صورت پذیرد. برای آزمایش به روش ذخیره ی مقاومت معادل، مشکل اساسی که همزمان بودن افزایش بار خارجی پی سنگی و بدنه ی سد می باشد باید حل گردد
گو چونماو، گونگ ژاوزیاگ و… بر طبق اصل ارضاء تشابه مدل فیزیکی و با استفاده از دستگاه گریز ازمرکز* بعنوان دستگاه بارگذاری و جایگزین کردن میدان ثقلی با میدان نیروی گریز از مرکز، متوجه ی افزایش همزمان بار خارجی پی سنگی و بدنه سد شدند و آزمایش به روش ذخیره ی مقاومت معادل را بر روی یک مدل انجام دادند. نتیجه آزمایش نشان داد که گرایش بزرگی تنش و بزرگی تنش های کششی و فشاری به طور اساسی به سمت قانون عمومی می باشد. برای انجام آزمایش به روش ذخیره ی مقاومت بر روی یک نمونه، نیاز به ایجاد مصالح جدیدی می باشد که بتواند تغییرتدریجی مقاومت برشی پی سد، سطح نرم و ضعیف سازه بر روی پی سنگی را آشکار ساخته و همچنین تکنیک های آزمایش را پاسخ گو باشد.
لو جینچی، لی چاووگو و... بعد از سالها بررسی “ مصالح با تغییرات مشابه دما“ را توسعه داده اند که برای مدلسازی گسل های بین لایه‌ای و بدنه های صخره ای قابل استفاده میباشد. این مصالح از بلنک فیکس*، روغن موتور، مصالح و مخلوطهای حل شدنی پلیمری که به میزان معینی با هم ترکیب شده‌اند، ساخته شده است. در حین آزمایش با افزایش دما، مقاومت مصالح بتدریج کاهش می‌یابد. با وجود اینکه ضریب ذخیره ی مقاومت یک تصویر واضح را ارائه می کند، اما علت اصلی تخریب سد قوسی نمیباشد. بنابراین کاهش مقاومت به نسبت نامساوی منطقی تر می باشد و فرآیند تضمین برابراغلب مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ـ روش ترکیبی
تخریب یک سد قوسی تنها به دلیل اضافه بار و یا کاهش مقاومت مصالح نمی باشد، بلکه به دلیل اثر توامان دو فاکتور مذکور است. بر طبق روش ترکیبی، با ترکیب کردن اضافه بار با ذخیره مقاومت، زمانی که سد قوسی به یک ضریب اضافه بار مشخصه می رسد، مقاومت باید به اندازه ی ان مرتبه کاهش داشته شود، که باعث تخریب سد قوسی می شود
روش ترکیبی از لحاظ تئوری معقول می باشد، اما عملکرد واقعی نسبتاً کامل شده می باشد. خصوصاً هیچ گونه استاندارد استواری در ارتباط با اینکه تا چه اندازه باید اضافه بار ایجاد شود، قبل از اینکه مقاومت مصالح کاهش پیدا کند، وجود ندارد. در حال حاضر، مطالعه ی کلی تخریب ناپایداری، تنها توسط آزمایشهای مدل هندسی صورت می پذیرد و موفقیت‌هایی در شبیه سازی کامپیوتری و محاسبات عددی روند خرابی سدهای قوسی صورت پذیرفته است.
کاربرد تحلیل پایداری سدهای قوسی در ارزیابی ایمنی سدهای قوسی
همانطور که درجهان مادی به طور چشمگیری دیده میشود، تصادفی بودن، احتمال وقوع یک پدیده در یک حالت خاص را منعکس میکند. در مورد سدهای قوسی این موضوع درعدم قطعیت در ارتباط با خصوصیات مصالح و بارگذاری خارجی دیده میشود. تحلیل پایداری طبق تئوری احتمال و آمار ریاضیاتی، روش منطقی تر و پیشرفته تری را درارزیابی ایمنی سدهای قوسی ارائه می کند. تحلیل پایداری در زمینه ی احتمال به ما پاسخ می دهد، بدین معنا که اعتبار عملکرد نرمال سد قوسی تحت شرایط کاربری خاص و محیط اطراف در طول عمر سازه تحت مطالعه قرار می گیرد.
گو هوایژی، چن زوپینگ، لیو نینگ و… با فرض تصادفی بودن بارگذاری (شامل تغییرات درجه حرارت) و پارامترهای مصالح، بررسی‌های خود را به سوی تغییرات زمانی سد قوسی بتنی و تودة سنگی شانه سد معطوف کرده‌اند. وانگ سیجینگ، هوانگ ژیکوان و… اثر احتمال ناپایداری توده سنگی و تغییر پذیری پارامتر مکانیکی بر روی سازه را تحت مطالعه قرار داده‌اند. لیان جیجان، یانگ لینگ کیانگ و… با در نظر گرفتن بارگذاری و پارامتر مصالح به‌عنوان متغیرهای تصادفی و با کمک المان محدود تصادفی توزیع شاخص پایداری سد قوسی را بررسی کرده اند. با وجود اینکه تئوری های پایداری، کاربردهای نسبتاً گسترده‌ای را در آنالیز ایمنی سدهای قوسی پیدا کرده است، اما تنها در پایداری نقطه‌ای قابل استفاده می باشند. تلاش های بیشتری در جهت شناسایی طرح مهندسی بر پایه ی آنالیز پایداری سیستماتیک باید صورت پذیرد، مخصوصاً برای بررسی و حل یک سری از مشکلات تکنیکی و تئوریکال مانند روش آنالیز پایداری سیستماتیک، تکنیک آنالیز شبکه ی احتمال کاربردی، سیستم تصمیم گیری، پارامترهای آماری قانون توزیع و غیره.
تئوریهای دیگری در زمینه ی ارزیابی ایمنی سد قوسی
عده‌ای از پژوهشگران معتقدند که تخریب یک سد و توده ی سنگی به دلیل گسترش مستمر ترک‌های ایجاد شده بر اثر تجمع دائمی آسیب اولیه میباشد و بنابراین فرآیندهای مکانیک آسیب و مکانیک شکست را می توان برای مطالعه ی تخریب سدهای قوسی انطباق داد. هوانگ یون و دیگران پایداری و تمایل گسترش ترک‌های پاشنه ی سد در طرف بالا دست سدهای قوسی را به کمک فرآیند المان شکست سه بعدی و تئوری فاکتور تراکم انرژی کرنش حداقل مورد مطالعه قرار داده و متوجه شده اند که شکافتن بر اثر آب، فاکتور اصلی در جهت انتشار ترک های ابتدایی می باشد. پژوهشگران دیگر به سد قوسی به عنوان یک سیستم دینامیکی توجه کرده و خرابی را ازنقطه نظر تغییر شکل غیر خطی مورد بررسی قرار داده‌اند. زمانی که تخریب تجمعی وتغییر شکل سیستم سد قوسی از بی‌نظمی به انتظام گسترش می‌یابد، و منحنی تغییرشکل سیستم از روال مساوی و خطی به شتاب و غیر خطی گسترش می‌یابد، خرابی کلی در حال صورت پذیرفتن می باشد. طبق بررسی های صورت گرفته در زمینه ی علل خطاهای صورت گرفته در سد دو قوسی "کن" واقع در اتریش، لومباردی متخصص و مهندس سد سوییسی، نظریه ی ضریب لاغری سدها را در سال 1986 بیان و منحنی لومباردی* را ارائه کرد، که این منحنی یک خط صاف می باشد که تنها بستگی به ارتفاع سد دارد.رن کویینگ ون و دیگران شکل و علل ایجاد این منحنی آسیب را به کمک تئوری پایداری کمانشی و مقاومت بدنة سد مورد مطالعه قرار داده و پیشنهاد کردند که منحنی لومباردی به دو دسته تقسیم شود: دسته اول هذلولی‌هایی با در نظر گرفتن مقاومت بتن بدنه سد به عنوان پارامترمی باشند، که بستگی به ارتفاع سد و مقاومت بتن بدنه سد دارند، دسته دوم منحنی های توانی می باشند، که بستگی به کمانش بدنه ی سد دارند، به این معنا که بستگی به مدول الاستیسیته ی بتن بدنة سد، ارتفاع سد و... دارند.
نتیجه گیری و پیش بینی ها
خصوصیاتی از قبیل ذخیره ی سرمایه گذاری، ظرفیت باربری و ایمنی بالا، باعث شده است که سدهای قوسی، مخصوصاً سدهای بلند قوسی مورد توجه تمام کشورهای جهان قرار گیرند. سدهای قوسی به طور فزاینده‌ای بلندتر ساخته می شوند و شالوده ها نیز به طورفزاینده‌ای پیچیده تر می شوند. شرایط ژئولوژیکی پیچیده و متغیر، به همراه تلفات سنگین در صورت تخریب سدهای قوسی، دانشمندان را بر آن داشته تا به بررسی وحل مشکلات تکنیکی ساخت سدهای قوسی بپردازند. شکافتن و تسلیم شدن به دلیل تنش موضعی بیش از حد پاسخ طبیعی هر سد قوسی می باشد. بی شک قبل از تخریب سد قوسی، یک فرآیند شکافت و تسلیم بوجود می‌آید و درطی این فرآیند پتانسیل سد قوسی پایدار مانده و بنابراین کارکرد ایمن ادامه می‌یابد. بنابراین بررسی عملکرد و مکانیزم سدهای قوسی در طی فرآیندی که از تسلیم موضعی مقاومت شروع و تا تخریب کامل سد به طول می انجامد، بسیار لازم و ضروری است. در بعضی کشورها مانند چین معتقدند که تئوری پایداری سازه باید در طراحی سدهای قوسی استفاده شود. با این وجود، در ارزیابی حال حاضر، پایداری سدهای قوسی به کمک تئوری پایداری، توابع و عملکردهای انتخاب شده ی بیشتر بر اساس خصوصیات تخریبی مقاومت سدهای قوسی بوده و آنچه در حال حاضر در حال بررسی می باشد، همچنان پایداری موضعی است. یکی از مباحث عمده در مطالعات آینده چگونگی انتخاب متغیرهای تصادفی به گونه‌ای است که منعکس کننده ی حالت سیستم سد قوسی به عنوان متغیرهای اصلی برای آنالیز پایداری کلی سدهای قوسی باشد. با وجود اینکه موفقیت‌های چشمگیری در زمینه ی بررسی پایداری لغزشی سدهای قوسی در طول سطح تماس شالوده و همچنین در زمینه ی ناپایداری بدنه ی سنگی شانه ی سد به کمک تئوری پایداری جنبشی صورت پذیرفته است، اما اجزاء یک سد قوسی شامل بدنه وشانه سد و شالوده ی سنگی و تغییر شکل هایشان بر روی هم اثر متقابل گذاشته وجدا نشدنی می باشند. بنابراین در نظر گرفتن بدنه و شانه ی سد و شالوده ی سنگی به عنوان یک مجموعه ی واحد جهت بررسی مکانیزم خرابی سدهای قوسی ارزش بررسی را داشته و یک معیار ناپایداری کلی را بدست داده وایمنی کل سد را مشخص می سازد. بدنه سدهای قوسی و مصالح فونداسیون که اغلب بتنی، سنگی و خاکی می‌باشند جزء مصالح با کشش پایین و یا غیر کششی می‌باشند. در حال حاضر، معیارهای تسلیم مور ـ کولمب و دراکر ـ پراگر و معیار چهار پارامتری به طور معمول مورد پذیرش مصالحی مانند مصالح سنگی ـ خاکی و بتنی میباشد. تفاوت عمده‌ای بین نسبت های تنش ـ کرنش اندازه گیری شده سدهای قوسی و روابط مذکور وجود دارد. از لحاظ اقتصادی این موضوع عملی نمی باشد که به طورنامحدودی نقاط اندازه گیری شالوده سد را برای بررسی مدل ساختمانی مصالح افزایش دهیم. در عوض، بسیار واقع بینانه و منطقی است که یک مدل ساختمانی ازمصالح بر اساس اطلاعات اندازه گیری شده صریح به کمک فرآیند آنالیز معکوس و یا تکنیک تطبیق شبکه ی عصبی بدست آوریم. به لطف خصوصیاتی مانند مخارج پایین آزمایش کردن، غیر تخریبی بودن و... تکنولوژی اندازه گیری مایکروویو و تکنولوژی بررسی لیزری، در ارزیابی ایمنی سدهای قوسی کاربردهای وسیعی را پیدا کرده‌اند.
اطلاعات نشان دهنده ی آن است که کاربری بیش از30 درصد از سدهای قوسی متناقض با کاربری های پیش بینی شده توسط الگوهای طراحی است. در حین مطالعه ی ایمنی طراحی سدهای قوسی، لازم است که بررسی‌ها را معطوف به ایمنی کارکرد واقعی سدهای قوسی کنیم.
برای جمع بندی، بررسی‌های صورت گرفته در زمینة ایمنی کلی سدهای قوسی ازبلوغ نهایی خود به دور بوده و تا زمان حاضر شاهد کمبود روش های عملی که بر اساس تئوری های علمی و اقبال از سوی چرخه مهندسین سد باشد می باشیم. انتظار می رود تا همکاری های بیشتری در محیط های دانشگاهی و چرخه ی مهندسین سد برای تحقیقات و بررسی های بیشتر صورت پذیرد.
سد لار
سد لار در 75 کیلومتری شمال شرقی تهران و در نزدیکی پلور در محل تلاقی دو رودخانه لار و دلیچای در دامنه کوه دماوند ساخته شده است. سد لار که به منظور تامین بخشی از آب شهر تهران احداث شد، از نوع خاکی با حجم عملیات خاکی 21 میلیون مترمکعب به طول تاج 2500 متر و ارتفاع 105 متر میباشد. در طراحی هدف بر این بود که آب ذخیره شده در مخزن این سد به وسیله تونلی به طول تقریبی 20 کیلومتر و قطر 3 متر تا سه کیلومتری دریاچه سد لتیان انتقال یافته و پس از برق گیری در دو نیروگاه کلان و لوارک جهت تغذیه سد لتیان ازطریق رودخانه به این دریاچه بریزد. این سد توسط یک مشاور انگلیسى و پیمانکار ایتالیایى طراحی و ساخته شد.
با وجود آنکه در سال 60 به مرحله آبگیرى رسید و در نهایت درسال 63 بهره بردارى از آن آغاز شد اما هنوز این سد به بهره برداری کامل نرسیده و هیچگاه هم نخواهد رسید. این سد بدلیل اشتباهات صورت گرفته در مراحل شناسایی و طراحی دچار آبگذری بوده و در مواقع پرآبى در هر ثانیه 12 متر مکعب فرار آب داشته و ذخیره آب خود را از دست مى دهد.
تکیه گاه سمت راست این سد و بخش عمده ای از دیواره سمت راست مخزن آن از سنگ آهک هایی تشکیل شده که تقریبا حالت افقی داشته و شدیدا خرد شده و درز و شکاف هایی حتی به اندازه نیم متر دارند، غاری نیز به ابعاد بسیار بزرگ در این قسمت وجود دارد که مرحله شناسایی مشاهده نشده بود.
در مراحل حفاری های ژئوتکنیک، طراحی و اجرای سد مواردی در ارتباط با بحرانی بودن وضعیت دیواره مخزن در مجاورت تکیه گاه سمت راست دیده شد که متاسفانه توجه چندانی به آن نشد. برخی از این موارد عبارتند از:
1- سنگ آهک سازند لار دارای شکستگی فراوان و حالت کارستی بوده که در نقاط دیگر قبلا مشاهده شده بود. علاوه بر آن در محل سد نشانه های بارزی از توپوگرافی کارستی رویت شد و حتی یک زمین شناس لهستانی احتمال مشکل آفرینی و آبگذریراپیش بینی کرده بود.
پس از اتمام ساخت سد، در سال 1362 یکی از کارکنان متوجه میشود که در دیواره سمت راست آب به صورت آبشار مانند و با صدایی زیاد به داخل یک غار زیرزمینی میریزد، این غار تا 18 متری دنبال شد و به شکافی رسید که تا اعماق بیشتری امتداد داشت، از سویی دیگر پس از آبگیری دریاچه دبی چشمه های پایین دست سد به میزان بسیار زیادی افزایش یافت. 3- در زمان حفر شفت عمودی تونل انتقال آب غاری مشاهده شد که از رس و لای پر شده بود. 5- وجود چشمه های متعددی در پایین دست سد و پایین بودن سطح آب زیر زمینی در محدوده رودخانه دلیل عمده ای برای نامناسب بودن محل برای احداث سد بود اما توجیه شد که با آغاز آبگیری و حمل رسوب به دریاچه مسیر جریان آب زیرزمینی به تدریج مسدود خواهد شد در حالیکه کلا رودخانه لار رسوب چندانی ندارد. 2- در زمان آتشکاری های مربوط به عملیات اکتشافی در ساحل راست، بعضی مواقع سنگ ها فرو می نشستند که این مسئله وجود غار یا حفره های بزرگی را به اثبات میرساند. 4- در زمان تزریق سیمان برای آب بندی در سمت راست تکیه گاه، در برخی از پیزومترها جریان هوا دیده شد که میتوانست دلیلی برای وجود حفره های زیرزمینی باشد.
به دنبال بروز این مشکلات آبگیری سد کاملا ناموفق بود و هیچگاه ارتفاع سطح آب دریاچه به محل تونل انتقال به سد لتیان نرسید و امکان انتقال آب به صورت ثقلی میسر نشد. برای حل مشکلات عدیده این سد تمهیدات زیادی اندیشیده شد و در نهایت عملیات اجرایی برای مسدود کردن غار اصلی انجام گرفت که پس اتمام عملیات، تغییر محسوسی در ارتفاع آب دریاچه داده نشد. در سایر قسمت های سمت راست در سطحی به میزان 5000 متر مربع عملیات تزریق سیمان در عمق درزها انجام شد که متاسفانه تا سالهای اخیر هم ادامه یافت و به نتیجه قابل قبولی نرسید. (در جایی خوانده بودم که حدود 200 میلیون دلار تنها برای عملیات تزریق هزینه شده است.) با بررسی های صورت گرفته معابر کارستی و حفره های مختلفی تا دهها متر پایین تر از غار و تا اعماق چند صد متری کشف شد و هیچ نتیجه ای دال بر وجود لایه های نفوذ ناپذیر در اعماق دریاچه بدست نیامد.
به دلیل نیاز تهران به منابع آب بیشتر نهایتا طرح انتقال آب از کف دریاچه سد لار به طریق پمپاژ مطرح شد و اخیرا به بهره برداری رسید. سد و تونلی که برای انتقال آب بصورت ثقلی طراحی شده بود، در نهایت با احداث تونلی دیگر و پمپاژ، درصد ناچیزی از آب برآورد شده را به شهر تشنه تهران میرساند. پس از 30 سال صرف هزینه، وقت، نیروی انسانی و ...
البته نباید کتمان کرد که این سد با تمامى مشکلات موجود، نقش موثرى در کنترل بحران آب سال های اخیر تهران داشته است.
تاریخچه هیدرولوژی و کلیات هیدرولوژی ایران
آب ماده ای است که حیات بدون آن میسر نیست. بشر در دوره نو سنگی سعی در مهار آب داشته است و بر روی الواحی که از 4 هزار سال قبل از میلاد از سومری ها باقی مانده است سنگ نوشته هائی با این مضمون موجود است. در دین یهود اشاره شده است که حضرت موسی در 1400 سال قبل از میلاد مسیح با عصای سحرآمیز خود چشمه ای در دل کویر پدید آورد.
این موضوع بر اهمیت آب در زمانهای گذشته صحه می گذارد، به نحوی که تمدنهای بزرگ در کنار رودهای بزرگ ظاهر شده اند.استخراج آبهای زیرزمینی سابقه ای طولانی در کشورهای مختلف چون چین (حفر چاهی تا عمق 1500 متر بوسیله دسته های نی) ، مصر (چاه یوسف با عمق تقریبی 100 متر 3000 سال قدمت دارد) و ایران باستان دارد. منوچهر پادشاه ایرانی حدود 3400 سال پیش دستور داد تا حفر کاریز (قنات ) را به برزگران بیاموزند. پیوند دادن لوله های چاه و انتقال ثقلی آب زیرزمینی کاری طاقت فرسا بوده که ایرانیان سرآمد آن بوده اند. کهن ترین قناتی که آثاری از آن باقی مانده است در شمال ایران پیدا شده است. این قنات همزمان با ورود آریائی ها حفر گردیده است. عمر قنات گناباد که مادرچاه آن 300 متر عمق دارد را 2500 سال برآورد کرده اند.امپراطوری ایران تا دوره طولانی از لحاظ قدرت در دنیا بیمانند بود و این نه فقط به لحاظ نظامی بلکه فنآوری سرآمد سپاه ایران بود. در تاریخ آمده است که کورش بزرگ پس از گرفتن سرزمین سوریه در آسیای صغیر به بابل که همچون دژی مستحکم بود حمله کرد. دیده بانان بابلی وقتی ایرانیان را در حال حفر کانال دیدند به آنان ریشخند زدند تا اینکه سپاه ایران با انحراف آب رودخانه و پائین افتادن سطح آب فرات از رود گذشتند و وارد بابل شدند. پس از کورش پسرش کمبوجیه به فکر حفر کانال سوئژ افتاد ولی به دلیل اوضاع نابسامان سیاسی در نقاط دیگر کشور مجبور به ترک مصر شد تا اینکه پادشاه دیگر ایران داریوش، کانالی حفر کرد و رود نیل را به دریای سرخ پیوند داد تا کشتی های جنگی ایران از دریای مدیترانه وارد رود نیل شوند. خشایار شاه پسر داریوش در 480 سال قبل از میلاد با سپاه بزرگی از کشتی های جنگی به یونان حمله کرد و با حفر کانال بزرگ خشایار شاه که عرضی نزدیک به 45 متر داشت لشکریان خود را به جای عبور از دریای اژه از آن عبور داد.
مک لوئی (1984) اظهار می کند که ایرانیان نخستین مردمی بودند که با ساختن "چرخ آبی" آب رودخانه ها را به زمین های زراعی پائین تر و بالاتر منتقل کنند. اهمیت آب در ایران باستان آنچنان زیاد بود که برخی رودخانه ها با نام رودخانه های شاهنشاهی شناخته می شد و برای شروع آبگیری از آنها الزاماٌ می بایست فرستاده فرمانروا حضور داشته باشد و مردم می بایست آب بهای استفاده از رودخانه را به خزانه واریز می کردند.در کتب و آثار به جامانده از دانشمندان قدیمی ایران بطور مفصل به بحث شناخت و اهمیت آب پرداخته شده است. ابوبکر محمدبن الحسن الکرجی دانشمند ایرانی بود که بیش از 1000 کتابی بنام "استخراج آبهای پنهانی" نگاشت و جالب اینجاست که ایشان در آن زمان سیکل هیدرولوژیکی را تشریح می نمایند. خواجه نظام الملک در کتاب سیاست نامه خود موضوع توزیع عادلانه آب را امری حیاتی بر می شمرد و عدول از آن را باعث تباهی مملکت می داند. ایرانیان تجارب خود در صنعت آب را به مردم دیگر منتقل می کردند، آنچنانکه نقل است سلمان فارسی با اندیشه حفر خندق مانع از نفوذ لشکر قریش شد.
کلیات هیدرولوژی ایران
در یک ویژه نامه ترویجی آب و امنیت غذائی (وزارت جهاد کشاورزی، 1381) به نقل ازگزارش صندوق جمعیت ملل متحد آمده است که طی 70 سال گذشته جمعیت جهان 3 برابر و مصرف آب در جهان 6 برابر شده است. سالیانه به جمعیت جهان 75 میلیون نفر افزوده می شود و پیش بینی می شود که جمعیت کشورهای توسعه نیافته و کم توسعه یافته طی 50 سال آتی نیز از رشدی 300 درصدی فراتر رود. پیش بینی های خوش بینانه تا سال 2050 میلادی جمعیت جهان را7.9 میلیارد نفر برآورد نموده اند، این در حالی است که برخی پیشگوئی ها خبر از جمعیت 10.9 میلیار نفری در جهان دارند. نظریه ای بینابین این رقم را 9.3میلیارد نفر برآوردمی کند. همان منبع اضافه می نماید که در سال 1381 جمعیت ایران نیز از مرز 70 میلیون فراتر رفت. با در نظر گرفتن اینکه متوسط بارش سالیانه در ایران چیزی حدود یک سوم میزان جهانی آن است (مهدوی 1378)؛ می توان گفت مبحث آب توجه ویژه ای را می طلبد. (قابل ذکر است که همین مقدار ناچیز بارندگی نیز از توزیع مکانی یکسانی برخوردار نمیباشد بطوریکه در 28 درصد از سطح کشور مقدار بارش متوسط سالانه کمتر از 100 میلی متر بوده واین مقدار در96 درصد از سطح کشور از 200 میلی مترنیز کمترمی باشد). اقلیم فراخشک در 15 استان کشور ، در 7 استان و در 10 استان اقلیم غالب است، بنابراین مسئله بالا بودن تبخیر و تعرق نیز محدودیتی مضاعف محسوب می شود. با آنکه کشور ایران حدود 1.1 درصد از خشکی های جهان را به خود اختصاص داده است صرفا 0.34 درصد از آبهای جهان را در اختیار دارد. مسئله ریزشی فصلی این بارش و پارکندگی نامنظم آن هم خود مبحث جداگانه ای است. آمارمطالعات وزارت نیرو میانگین حجم بارندگی در ایران را سالانه 400 میلیارد متر مکعب برآورد نموده است که از این میزان 310 میلیارد متر مکعب درسطح 870 هزار کیلومتر مربع از حوزه های آبخیز کوهستانی و90 میلیار متر مکعب در سطح 778کیلومتر مربع مناطق دشتی می باشد. در مناطق کوهستانی در اثر تبخیر و تعرق بطور متوسط هرساله 200 میلیارد متر مکعب ودر مناطق دشتی 84 میلیارد متر مکعب آب از دسترس خارج می شودکه جمعا 71 درصد از حجم بارش را شامل می شود. از حجم باقیمانده نیز 59 میلیارد متر مکعب مناطق کوهستانی و 2 میلیارد متر مکعب در مناطق دشتی نفوذ می نماید. حجم آب باقیمانده نیز 51 میلیارد متر مکعب در مناطق کوهستانی و 4 در مناطق دشتی به شکل رواناب ظاهر می شود.حجم آبهای زیر زمینی کشور در حدود 35 میلیار متر مکعب برآورد گردیده است که حدود 30 میلیارد مترمکعب آن مربوط به مخازن آبرفتی و حدود 5 میلیارد متر مکعب برآود شده است. با فرض قابلیت بهربرداری از 60 درصد این مخازن امکان تا حدود 80 میلیارد متر مکعب وجود خواهد داشت. بخش کشاورزی با اختصاص 88.88 درصد، آب شرب با اختصاص 6.67 درصد و بخشصنعت با 4.45 درصد مهمترین مصارف آب در ایران می باشند
حوزه های آب خیز کشور ایران :
حوزه آبخیز دریای خزر
این حوزه آبخیز که مساحت آن به 173،300 کیلومتر مربع می‌رسد، دارای شیب زیاد بوده و بیشترین اختلاف ارتفاع حوزه آبخیز‌های کشور را که بالغ بر 5500 متر است، به خود اختصاص داده است. در این محدوده سیزده رودخانه با مساحت حوزه آبخیز بیش از هزار کلیومتر مربع وجود دارد که رودخانه‌های ارس، سفیدرود، هراز و اترک از نظر وسعت حوزه آبخیز و ویژگیهای اقلیمی و تداوم آبدهی متفاوت از حوزه دیگر می باشند. رودهای فوق دارای حوزه آبخیز‌های کوهستانی وسیعی هستند و پوشش گیاهی غالب آنها جنگلی است.
حوزه خلیج فارس و دریای عمان
این حوزه آبخیز با مساحت 437،150 کیلومتر مربع یکی از پهناورترین حوزه آبخیز‌های ایران محسوب می‌گردد و رودخانه‌های غرب، جنوب غربی و جنوب زیرحوزه های سرچشمه گرفته از کوههای زاگرس و بشاگرد و بلوچستان را در بر می‌گیرد. جمعاً 29 رودخانه با مساحت بیش از 1000 کیلومتر مربع در این زیرحوزه وجود دارد که یا به درون کشور عراق جریان می‌یابند و پس از پیوستن به رودخانة دجله به خلیج فارس می‌ریزند و یا بطور مستقیم به خلیج مزبور و یا دریایعمان وارد می‌گردند. برخی ازبزگترین رودخانه‌های این حوزه آبخیز به ترتیب از شمال تا جنوب خاوری عبارتند از: سیروان، کرخه، کارون، جراحی، زهره، هله، موند، کل، میناب و سرباز.
در باب اهمیت این زیرحوزه فقط به این نکته بسنده می شود که رودهای دشت خوزستان به تنهائی 30 درصد منابع آب کشور را دارا می باشند.
حوزه آبخیز دریاچه ارومیه
مساحت این حوزه دریاجه ارومیه 50،850 کیلومتر مربع است در این حوزه دریاجه ارومیه هشت رودخانه با مساحت آبریز بیش از هزار کیلومتر مربع وجود دارد و زرینه‌رود بزرگترین و مهمترین آنها بشمار می‌آید.
حوزه آبخیز دریاچه نمک قم
مساحت حوزه دریاچة نمک قم 89،650 کیلومتر مربع است و بخش بسیار ناچیز و کوچکی از آن نیز به دریاچة حوض‌سلطان و کویر میغان و دشت جنوبی قزوین وارد می‌گردد. رودخانه‌های جاجرود، کرج، شور، قره‌چای و قمرود به این حوزه زهکشی می شوند در این محدوده شش رودخانه با مساحت بیش از هزار کیلومتر مربع وجود دارد که رودخانة شور و قره‌چای و قمرود بزرگترین آنها محسوب می‌شوند.
حوزه آبخیز اصفهان و سیرجان
این حوزه که از زیر حوزه های کوچک باتلاق گاوخونی، کویر ابرکوه، شوره‌زار مروس و کویر سیرجان تشکیل یافته است، دارای 90،700 کیلومتر مربع مساحت است و زاینده‌رود بزرگترین رودخانة آن بشمار می‌آید. انتقال آب کارون از طریق تونل کوهرنگ به زاینده رود از وقایعی است که بر بیلان هیدرولوژیک این محدوده تاثیر دارد.
- حوضة نیریز یا بختگان
این حوزه با مساحت 31،000 کیلومتر مربع از حوز‌های فرعی دریاچة کافتر، دریاچة بختگان و دریاچة مهارلو تشکیل شده و رودخانة کر مهمترین رود این منطقه محسوب میشود.
- حوزه آبخیز جازموریان
حوزه جازموریان با مساحتی برابر 69،600 کیلومتر مربع در جنوب شرقی ایران و بین رشته‌کوههای بشاگرد (در جنوب) و جبال بارز (در شمال) جای دارد و آبهای سطحی آن کلاً به هامون جزموریان میریزد. در این حوضه پنج رودخانه با مساحت آبریز بیش از هزار کیلومتر مربع وجود دارد که هلیل‌رود بزرگترین آنهاست.
- حوزه دشت کویر
این حوزه که یکی از کم بارش ترین حوزه های کشور محسوب می شود از حوضه‌های کوچکتری چون کویر حاج علی‌قلی، کویر نمک و دشت گناباد تشکیل می‌یابد و مساحت آن به 227،400 کیلومتر مربع بالغ می‌گردد.. از رودخانه‌های قابل توجه این حوزه به حبله‌رود ( واقع در گرمسار) و کال‌شور جاجرم که یکی از طویل‌ترین رودخانه‌های ایران است، میتوان اشاره نمود.
حوزه آبخیز کویر لوت
مساحت این حوزه که حوضة کویر لوت از زیرحوزه های کوچکتری چون نمکزار طبس، دغ محمد‌آباد، کویر ساغند، شوره‌زارهای شمال خاوری شهرستان بافق و کویر سرجنگل تشکیل یافتهو یکی از کم‌باران‌ترین و خشک‌ترین حوضه‌های ایران است به199،000 کیلومتر مربع بالغ می‌گردد و از مهمترین رودخانه‌های آن که اغلب سیلابی و فصلی هستند میتوان به رودخانة تهرود واقع در استان کرمان اشاره کرد.
حوزه اردستان و یزد و کرمان
این حوزه که با مساحت 99،800 کیلومتر مربع یکی از خشک‌ترین و بی‌آب‌ترین حوضه‌های ایران بشمار می‌آید، از زیرحوزضه‌های کوچکتری چون دغ‌سرخ، کویر سیاه‌کو، کویر درانجیر، دشت جنوب خاوری یزد، شنزار کشکوئیه، دشت کویرات و شنزارهای جنوب کرمان تشکیل یافته است.
- حوضه صحرای قره‌قوم
-مساحت این حوضه 43،550 کیلومتر مربع است و یکی از حوضه‌های کم‌بارش ایران محسوب می‌گردد. به همین دلیل حوزه آبخیز آن حالت سیلخیزی و رودها حالت فصلی دارند و رودهای کشف‌رود و جام‌رود از مهمترین آنها بشمار می‌آیند.
- حوزه هامون
این حوزه که در شرق کشور واقع گردیده است مساحتی برابر با 109،850 کیلومتر مربع داراست و از حوضه‌های کوچکتری چون نمکزار خواف، دغ شکافته، دغ بالا، دغ پترگان، دغ توندی، دریاچة نمکزار، دریاچة هامون صابری، لورگ‌شتران، دریاچة هامون، هامون گودزره، دریاچة کرگی، هامون ماشکل و نمکزارکپ تشکیل یافته است. این حوزه نیز از جمله کم‌باران‌ترین و خشک‌ترین حوضه‌های ایران محسوب میشود و رودهای هیرمند و ماشکل مهمترین رودهای آن بشمارمی‌آیند.
تأسیسات آبرسانی و تصفیه فیزیکی آب چغازنبیل
چغاز نبیل گستره ای نزدیک به چهار کیلومتر مربع دارد و دارای سه باروی هم کانون و تو در توی خشتی است که زیگورات پر آوازه چغاز نبیل در مرکز آن قراردارد
آبرسانی به معابد، قصرها و شهر «دورانتاش» با همان عظمت احداث معابد و قصر مورد توجه معماران و تکنسینهای آن زمان قرار گرفته بود. انتقال آب – برای انتقال آب به حوضچه ترسیب و سپس به داخل شهر، دورانتاش گال، پادشاه عیلامی 1365-1245 دستور حفر کانالی به طول 50 کیلومتر را صادر نمود. ابتدای این کانال از کرخه شروع می شد و خود این شط در قسمت غرب شوش جریان داشت.
تاسیسات هیدرولیکی – در مقابل حضار شهر دورانتاش (DUR-UNTASH) ، آثاری از تاسیسات هیدرولیکی متشکل از یک مخزن بزرگ حفاری شده در بیرون دیوار و یک حوضچه نیز در داخل آن مشاهده می گردد که آب را از طریق یک سری کانالهای کوچک و پس از صاف و ته نشین شدن در مخزن به حوضچه کوچکی منتقل می نمود و اهالی و سکنه شهر از آن آب صاف استفاده می کردند. این مخزن به طول 10/70، عرض 25/7 و عمق 35/44 متر دارای ظرفیت حدود 350 متر مکعب بوده است. کف این مخزن بعنوان دال از آجر پخته و آهک خیلی سخت ساخته شده است. دو دیوار جانبی نیز از آجر پخته و آهک ساخته شده و بر روی کف مخزن تکیه می نمایند. کف مخزن خود از توده تشکیلات خاکی تشکیل یافته و آب کانال ورودی به آنجا می ریخت. این کانال ورودی احتمالا در تمام طول خود بصورت کانال روباز حفاری گردیده بود. بالاخره دیواره چهارم مخزن طرف شهر، از آجر کاملا پخته و آهک ساخته شده است. این دیوار در پائین ترین قسمت خود در 9 نقطه به ارتفاع 80/0 و به عرض 15/0 متر برای آبگیری سوراخ گردیده است که از همدیگر 80/0 متر فاصله دارند. هر کدام از این آبگیرها از دو لایه آجر پخته و یک لایه سنگ ساخته شده است و همه درزها نیز از کف تا لایه سنگی از نوعی ساروج (BITUM) درست شده است. زوایای مخزن بوسیله آهک بحالت گرده ماهی در آورده شده اند. هر یک از 9 لایحه آبگیر که انتقال آب به حوضچه را تامین میکردند و زیر حصار قدیمی شهر قرار داشتند از دو سطح مورب تشکیل شده است و یک قسمت آن بطول 60/1 متر بطور قائم برش داده شده است. اولین سطح مورب که از کف مخزن بزرگ شروع می شود، دارای 80/1 متر طول و دومی دارای 75/3 متر طول هستند. اختلاف سطح تراز بین کف مخزن و حوضچه فوقانی 02/1 متر بوده است. این حوضچه 60/7 متر طول ،9 متر عرض و 60/0 متر عمق داشته، بنابراین حجم آن 30/4 مترمکعب بوده است. توده تشکیلات تکیه گاه که از آجر پخته خرد شده تشکیل گردیده است، بوسیله آهک به همدیگر متصل گردیده و اطراف حوضچه کوچک را به عرض6 متر از سه طرف و به عرض 4 متر در طرف ضلع شمال شرقی و 50/1 متر در طرف ضلع جنوبی محاصره و احاطه می نماید. این دیوار به عمق 50/2 متر در داخل زمین قرار داشته و بعنوان پلات فورم یا سکو کار در اطراف حوضچه مورد استفاده قرار می گرفت. بر اساس داده های فوق نحوه کار این تاسیسات هیدرولیکی کاملا درک می شود: یعنی موقعی که مخزن تا لبه دیواره انتهائی پر از آب می شد طبق قانون ظروف مرتبطه ، آب صاف (یعنی تصفیه شده فیزیکی) و قابل شرب از طریق 9 رشته کانال حوضچه کوچک فوقانی را پر می نمود.
پمپهای فاضلاب
دید کلی
استفاده ازپمپ (تلمبه) برای جابجا کردن فاضلاب به علت وجود مواد معلقی از قبیل شن ، ماسه ، چوب و غیره در آن به سادگی کاربرد پمپ در آبرسانی نیست. لذا باید کوشش نمود تا آنجا که ممکن است از طرح چنین تأسیساتی در شبکه جمع آوری فاضلاب شهرها خودداری نمود. تنها در حالتهایی که شیب شهر کم و امکان جریان فاضلاب در کانال با نیروی ثقل و با حداقل سرعت لازم موجود نباشد باید به طرح ایستگاههای پمپاژ مبادرت ورزید. البته لازم به یاد آوری است که استفاده از پمپ در تأسیسات تصفیه خانه فاضلاب غالبا اجتناب ناپذیر است.
ویژگیها
ویژگیهایی که پمپهای فاضلاب دارند و آنها را از پمپهای آبرسانی متمایز می‌کنند عبارتند از:
1. کمی حساسیت آنها در برابر مواد معلق موجود در فاضلاب.
2. کم بودن ارتفاع مانومتری (ارتفاع تلمبه زنی).
3. کمتر بودن بازده آنها.
4. کم بودن ارتفاع مکش در آنها که عملا صفر فرض میشود.
5. مقاومت بیشتر در برابر مواد خورنده در فاضلاب.
6. مقاومت بیشتر در برابر مالش.
با توجه به ویژگیهای نامبرده و به ترتیب تکامل پمپهای فاضلاب مهمترین انواع آنها عبارتند از پمپهای فاضلاب با هوای فشرده ، پمپهای فاپلاب با جریان هوا ، پمپهای پیچوار و بالاخره انواع پمپهای دورانی ویژه فاضلاب .
پمپهای فاضلاب با هوای فشرده (تلمبه‌های هوائی)
پس از جمع شدن فاضلاب در منبع و پر شدن آن ، دریچه ورود فاضلاب بسته شده و با کمک کمپرور هوای فشرده به منبع وارد و فاضلاب را به پائین فشار می‌دهد تا از دریچه خروجی و با کمک لوله زیر فشار به سطح مورد نظر بالا رفته و جریان یابد. به علت تماس نداشتن فاضلاب به پره‌های پمپ این پمپها و بالابرها حساسیت زیادی در برابر مواد معلق در فاضلاب ندارند، ولی بازده آنها بسیار کم است (حدود 3- تا 40 درصد) و لذا کاربرد آنها محدود و تنها برای انتقال فاضلابهای کم و بسیار آلوده میتواند اقتصادی باشد.
پمپهای فاضلاب با جریان هوا (پمپهای حبابی)
در صورتی که فاضلاب دارای مواد معلق کوچک و سنگین بسیاری بوده و در عمق زیادی باشد کاربرد اینگونه پمپها مناسب است. کار این پمپها با کمک جریان هوایی که بوسیل یک کمپرسور و لوله جداگانه به پائین‌ترین نقطه لوله بالا آورنده فاضلاب دمیده میشود انجام می‌گیرد. کمپرسور با فشار 3 تا 5 اتمسفر هوا به دهانه لوله انتقال فاضلاب می‌دمد. هوا از لوله و آب زیر فشار از لوله وارد و با فاضلاب آمیخته شده و موجب کاهش وزن مخصوص مخلوط گردیده و سبب میشود که فاضلاب و مواد معلق در آن به بالا هدایت گردند.
بازده این پمپها با در نظر گرفتن کار کمپرسور در حدود 30 تا 40 درصد و قدرت آبدهی آنها 0.5 تا 75 لیتر در ثانیه میباشد. برای آوردن هر لیتر فاضلاب به ارتفاع 10 متر 2 تا 3 لیتر هوا و برای بالا آوردن تا ارتفاع 60 متر مقدار 5 لیتر هوا لازم است. عمق دهانه لوله فاضلاب نسبت به سطح فاضلاب در انباره یعنی He باید 0.7 تا 1.5 برابر ارتفاع مانومتری پمپ باشد. این پمپها برای بالا آوردن ماسه از کف انباره‌های فاضلاب بسیار مناسبند.
|
پمپهای پیچوار
بالابرهای پیچوار یا پمپهای ارشمیدسی قدیمی‌ترین نوع پمپهائی هستند که در جهان بکار رفته‌اند. تاریخ کاربرد این پمپها را برای بالا آوردن آب از رودخانه نیل به دوران فرعونهای مصر مربوط می‌دانند. به سبب مزایایی که این پمپها دارند امروزه هنوز کاربرد آنها به ویژه در تصفیه خانه‌های فاضلاب مورد توجه میباشد. ساختمان پمپهای پیچوار ، محور این پمپها با افق زاویه‌ای برابر 23 تا 35 درجه می‌سازد (معمولا 30 درجه)، طول محور پمپها محدود و حداکثر 6 تا 8 متر میباشد و لذا این پمپها می‌توانند ارتفاع تلمبه زنی برابر 3 تا 4 متر را تأمین نمایند. نیم استوانه‌ای که محور پمپ و پره‌های آنرا در بر می‌گیرند از صفحه فولادی و یا بتنی می‌سازند.
مشخصات پمپهای پیچوار ، سرعت دورانی این پمپها 20 تا 50 دور در دقیقه است. موتورهای محرک آنها معمولا 1000 تا 1400 دور در دقیقه سرعت دارند. بازده پمپها نسبتا خوب و در حدود 60 تا 70 درصد میباشد. در منحنی مشخصه پمپهای پیچوار برخلاف پمپهای دورانی تغییرات دبی تأثیر چندانی در ارتفاع تلمبه زنی و بازده پمپ ندارد.
معایب پمپهای پیچوار
· جاگیری زیاد به ویژه وقتی نیاز به ارتفاع مانومتری بیش از 3 متر باشد که در این صورت باید دو تلمبه پشت سر هم و بصورت سری کار کنند.
· گرانی ساختمان تلمبه خانه‌های این پمپها.
· محدودیت ارتفاع تلمبه زنی.
· ممکن نبودن کاربرد این پمپها برای فرستادن فاضلاب در لوله‌های زیر فشار.
مزایای پمپهای پیچوار
· حساس نبودن در برابر مواد معلق در فاضلاب که در نتیجه نیازی به ساختن آشغالگیر پیش از آنها نیست.
· روباز بودن و سادگی تعمیر و دسترسی به پره‌های پمپ.
· هماهنگی دبی پمپ با دبی ورودی به تلمبه خانه. یعنی با بالا رفتن سطح فاضلاب در انباره مقدار دبی بالا رونده نیز افزایش می‌یابد.
پمپهای دورانی
اصول کار این پمپها بر استفاده از نیروی گریز از مرکز ناشی از دوران پره‌های متحرک پایه گذاری شده است. ذرات آب یا فاضلاب به کمک پره‌های نامبرده به سویپره‌ها و مجاریهای هدایت کننده و بوسیله آنها به سوی لوله خروجی پمپ فرستاده و فشرده می‌شوند. در شبکه جمع آوری فاضلاب امروزه بجز در موارد استثنائی در بیشتر ایستگاههای پمپاژ فاضلاب از پمپهای دورانی استفاده میشود. برتری این پمپها در ارزانی آنها ، کاربرد آسانتر و ایمنی بیشتر در کار میباشد. عیب این پمپها حساسیت آنها در برابر مواد معلق در فاضلاب است که با تغییراتی در شکل و تعداد پره‌ها میتوان از این حساسیت کاست، ولی این کار معمولا همراه با پائین آمدن ارتفاع تلمبه زنی و بازده آنها میباشد.
انواع پمپهای دورانی
دسته بندی پمپهای دورانی را از دو نقطه نظر انجام می‌دهند. نخست از نقطه نظر شکل و تعداد پره‌ها دوم از نقطه نظر شکل کار گذاردن پمپ در تلمبه خانه. از نقطه نظر شکل و تعداد پره‌ها بسته به نوع فاضلاب و مقدار مواد معلق در آن پمپهای دورانی زیر بکار برده می‌شوند:
پمپهای شعاعی یک پره‌ای
در این پمپها (فاضلاب) در امتداد محور وارد پمپ شده و در امتداد شعاع بیرون می‌رود. برای کاهش حساسیت این پمپ در برابر مواد معلق و درشت فاضلاب پره‌های آنرا به یک عدد تقلیل داده اند. سرعت دورانی و دبی این پمپها کم و در حدود 15 تا 150 لیتر در ثانیه و ارتفاع مانومتری آنها نسبتا خوب و در حدود 5 تا 25 متر است. این پمپها را برای پمپاژ فاضلابهای بسیار آلوده که دارای مقدار زائد مواد معلق الیافی شکل می‌باشند (مانند فاضلاب کارخانجات نساجی) بکار می‌برند. بسته به ساختمان پمپ ، قطعات سخت و درشتی به بزرگی چندین سانتیمتر نیز می‌توانند از درون این پمپها بگذرند.
پمپهای شعاعی دو یا سه پره‌ای
افزایش تعداد پره‌ها در این پمپها سبب افزایش دبی آنها به حدود 50 تا 500 لیتر در ثانیه و افزایش حساسیت آنها در برابر مواد معلق می‌گردد. معمولا نوع دو پره‌ای این پمپها بیشتر ساخته میشود. ارتفاع مانومتری این پمپها در حدود 5 تا 50 متر است.
پمپهای با پروانه ای مارپیچی
این پمپها را با پره‌های باز و یا با پره‌های بسته برای پمپاژ فاضلابهایی که تصفیه مقدماتی ساده‌ای شده باشند (مثلا از شبکه آشغالگیر گذشته باشند) بکار می‌برند. این پمپها محوری هستند و فاضلاب در امتداد محور پمپ وارد و با زاویه‌ای کمتر از 90 درجه نسبت به محور بیرون می‌رود. تعداد پره‌ها معمولا سه عدد و حداکثر چهار عدد پیش بینی میشود، ارتفاع مانومتری در این پمپها پره‌ها معمولا سه عدد و حداکثر چهار عدد پیش بینی میشود. ارتفاع مانومتری در این پمپها 5 تا 3-0 متر و برای دبی‌هایی در حدود 500 تا 1500 لیتر در ثانیه بکار می‌روند.
پمپهای استوانه‌ای
این پمپها دارای پروانه‌هایی هستند که فاصلاب را در امتداد محور هدایت کرده و توسط زانویی که محور از دیواره آن می‌گذرد به بیرون فرستاده میشود، در محل گذر محور دوران پمپ از زانویی با کمک کاسه تند ویژه‌ای آب بندی کامل انجام می‌گیرد. این پمپها بسته به ساختمان و سرعت دوران ویژه آنها ممکن است نیمه محوری یا محوری باشند. کاربرد این پمپها برای فاضلابهای ناشی از بارندگی و یا فاضلابهای خانگی بسیار رقیق شده مناسب است. این پمپها دبی‌های زیاد و در حدود 1000 تا 3500 لیتر در ثانیه و ارتفاعهای مانومتری در حدود 8 تا 25 متر را می‌توانند تامین کنند. بازده این پمپها بسیار خوب و به حدود 80 تا 90 درصد می‌رسد.
پمپهای پروانه‌ای
این پمپها از انواع پمپهای محوری می‌باشند که در آنها فاضلاب در امتداد محور وارد پمپ شده و در امتداد محور از پروانه‌ها بیرون می‌رود. زاویه پره‌های این پمپها ممکن است ثابت نبوده و با فرمانی در حین دوران تغییر نماید. پمپهای پروانه‌ای را که پره آن قابل تنظیم است بنام پمپهای کاپلان می‌نامند. کاربرد پمپهای پروانه‌ای برای فاضلابهای ناشی از بارندگی و یا فاضلابهای خانگی بسیار رقیق شده و یا نسبتا تصفیه شده مناسب است. این پمپها می‌توانند دبی‌های بسیار زیاد در حدود 500 تا 5000 لیتر در ثانیه را به ارتفاع مانومتری کم و در حدود 2 تا 8 متر بفرستند. آب با کمک پره‌های و درون استوانه‌ای ، در امتداد محور حرکت میکند و سپس توسط زانوی تغییر جهت می‌یابد. هر دو نوع پمپهای بند اخیر در برابر مواد معلق و به ویژه مواد معلق الیافی شکل بسیار حساسند و لذات از این گونه پمپها تنها برای پمپاژ فاضلابهای سطحی استفاده میشود.
انواع پمپهای گریز از مرکز
پمپهای گریز از مرکز را بر حسب نوع ساختمان آنها به انواع زیر تقسیم بندی می‌کنند:
1. از نظر وضعیت طبقات که ممکن است یک طبقه و یا چند طبقه باشند.
2. از نظر مقدار آبدهی و ارتفاع که ممکن است بصورت کم ، متوسط و زیاد باشند.
3. از نظر نوع پروانه ، تعداد تیغه و وضعیت آنها.
ممکن است پمپها را بر حسب نوع استفاده آنها تقسیم بندی کنند:
1. پمپهای سیرکولاتور برای به جریان انداختن آب گرم در سیستمهای حرارتی.
2. پمپهای افقی یک طبقه از نوع مکش مارپیچی جهت استفاده در تأسیسات مکانیکی.
3. پمپهای سانتریفوژ فشار قوی چند طبقه جهت استفاده در آبرسانی و غیره.
4. پمپهای شناور جهت استفاده در چاههای عمیق و نیمه عمیق.
5. پمپهای لجن کش جهت استفاده در سیستمهای فاضلاب.
نظر به اینکه پمپهای طبقاتی در سیستم تأسیساتی کاربرد فراوان دارند، مختصرا به ساختمان این نوع پمپها اشاره می‌گردد.
پمپهای سانتریفوژ از نظر مکش
پمپهای سانتریفوژ ممکن است با یک مکش یا با دو مکش باشند. پمپهای سانتریفوژ با دو مکش جریان سیال را از طریق دو لوله و به مقدار یکسان از دو طرف پروانه وارد پمپ می‌کنند.
عوامل موثر بر ظرفیت پمپهای سانتریفوژ
ظرفیت یک پمپ سانتریفوژ بستگی به چگونگی طراحی پمپ ، سرعت گردش پروانه پمپ ، فشار مطلق قسمت مکش پمپ ، فشار قسمت تخلیه پمپ و خواص فیزیکی سیال عبوری از پمپ دارد.
اجزای یک پمپ سانتریفوژ
1. موتور ، که باعث حرکت دورانی محور می گردد.
2. روتور ، (که خود شامل محور و پره‌ها است).
3. پوسته جداره
4. لوله مکش
5. لوله رانش
6. محفظه بین پوسته و پروانه
پروانه پمپ شامل پره‌هایی میباشد که به نحوی ساخته شده‌اند تا جریان داخل پمپ حتی المقدور یکنواخت باشد.
انواع پروانه‌های پمپهای سانتریفوژ
چند نوع از پروانه‌های پمپهای سانتریفوژ را نشان می‌دهد هر چه تعداد پره‌های پروانه بیشتر باشد کنترل در جهت حرکت سیال بیشتر بوده و تلفات ناشی از جریانهای گردشی بین پره‌ها کمتر خواهد بود.
انواع پروانه‌های معمولی
پروانه ممکن است به یک صفحه متصل باشد یا بین دو صفحه قرار گرفته باشد یا آزاد باشد. مایع در جهت محور وارد بدنه پمپ میشود و مایع ورودی بوسیله پره‌های پروانه گرفته شده و به داخل یک پیچک که مماس بر پمپ میباشد تخلیه می‌گردد. آب بندی پمپهای سانتریفوژ مسئله مهمی است که عدم رعایت آن باعث کاهش راندمان عمل پمپ می‌گردد. همانطور که از این پمپها در ک میشود، اساس کارشان برای حمل سیالات از نقطه‌ای به نقطه دیگر بر حرکت سیال در خلاف جهت مرکز محور پمپ بنا نهاده شده است، یعنی در واقع سیال با دور شدن از مرکز محور پمپ به داخل لوله رانش هدایت خواهد شد و یا اختلاف فشار ایجاد شده بین قسمت مکش و رانش پمپ ، سیال با سرعت به حرکت خود در سوی تخلیه ادامه می‌دهد. اصولا این پمپها متشکل از یک پروانه و یک محور که در داخل یک پوسته فلزی مستقر می‌باشند (این پوسته فلزی VOLUTE یا نوع پیچکی نامه دارد و پروانه داخل پوسته IMPELLER موسوم است.)
|
مواد ساختن پمپهای سانتریفوژ
پمپهای سانتریفوژ را از مواد مختلفی می‌سازند. اکثرا پروانه و بدنه از مواد مقاوم در مقابل خوردگی و سایش ساخته می‌شوند. فولاد ضد زنگ ، نیکل ، لاستیک ، پلی پروپیلن در ساختمان پمپهای سانتریفوژ بکار می‌روند. در صورتی که پمپهای سانتریفوژ برای انتقال سیالات حاوی مواد معلق جامد مورد استفاده قرار می‌گیرند، بایستی فاصله بین پره‌ها و دریچه‌ها به اندازه کافی بزرگ باشند تا از خطر مسدود شدن آنها جلوگیری شود.
مزایای پمپهای سانتریفوژ
· پمپهای سانتریفوژ دارای ساختمان ساده‌ای بوده و از مواد گوناگون ساخته می‌شوند.
· در استفاده از این پمپها نیازی به شیر یا سوپاپ میباشد.
· چون پمپ در سرعتهای بالا عمل میکند لذا میتوان آنرا مستقیما به موتور الکتریکی متصل نمود. با افزایش سرعت برای عملکرد معین ابعاد پمپ کوچکتر میشود.
· دبی آن یکنواخت است.
· هزینه تعمیرات آن از پمپهای دیگر کمتر میباشد.
· درصورت قطع جریان میتواند مدت بدون آسیب رسیدن به پمپ به گردش ادامه دهد.
· برای انتقال سیالات با مواد معلق بخوبی عمل می‌کنند.
· نسبت به پمپهای دیگر با ظرفیت مشابه دارای ابعاد کوچکتری می‌باشند.
معایب پمپهای سانتریفوژ
· پمپهای سانتریفوژ قادر به ایجاد فشارهای بالا نمی‌باشند و به این منظور برای فشارهای بالا باید از پمپهای چند مرحله‌ای استفاده نمود.
· در شرایط معین و محدودی با راندمان بالا عمل میکند.
· راه اندازی این پمپها نیاز به آماده سازی دارد.
· در صورتی که پمپها از کار بیفتند، سیال میتواند به قسمت مکش از درون پمپها جاری شود. لذا بهتر است که در خروجی این پمپها از شیر یک طرفه استفاده نمود.
· برای سیالات با ویسکوزیته (غلظت) بالا نمی‌توان از این نوع پمپ استفاده نمود.
پمپهای حلزونی (پیچکی) و افشان
لازم به یادآوری است که پمپهای پیچکی و افشان کاملا از نوع گریز از مرکز می‌باشند.
پمپ حلزونی تلمبه پیچکی: در تلمبه‌های پیچکی گریز از مرکز، پروانه در داخلی محفظه مارپیچ حلزونی که بتدریج توسعه می یابد گردش می کند و در اثر گردش محور تلمبه، که به پروانه انتقال می یابد سیال از مرکز پمپ در جهت شعاع و به سوی کناری پوسته پمپ حرکت کرده بطرف لوله رانش منحرف می شود. این پمپها یا طبقه و چند طبقه نیز ساخته می شوند. بیشترین کاربرد را در صنعت دارند.
پمپ افشان: پروانه تلمبه افشان در داخل محفظه پره داری گردش میکند که پره‌های آن ثابت بوده (پخش کننده‌ها) و برای عبور مایع مجراهائی واگرایی تعبیه شده‌اند که به تدریج توسعه می‌یابند. جهت جریان مایع ورود به این مجراها تغییر کرده و پیش از ورود به محفظه مارپیچی تغییرات سرعت مبدل به تغییرات فشار میشود. اصولا راندمان با ضریب بهره دهی پمپهای افشان بیش از پمپهای پیچکی است و همچنین پمپهای افشان را با قدرتهای بالا و ظرفیتهای آبدهی فراوان می‌سازند و چون ساختمان داخل آن پیچیده است به نسبت ، قیمت آن از قیمت پمپهای پیچکی گرانتر است. این پمپها یک طبقه و چند طبقه ساخته می‌شوند.
کاربرد پمپهای سانتریفوژ
در اکثر صنایع و رسانشهای ساختمانی ، در صنایع شیمیای و نقت پمپهای سانتریفوژ مصارف بسیاری دارند. پمپهای سانتریفوژ برای مایعات مختلفی با مواد معلق گوناگون بکار می‌روند. سرعت این پمپها زیاد میباشد، لذا میتوان آنها را مستقیما به الکتروموتور وصل نمود.
پمپهای یک طبقه و چند طبقه
پمپهای یک طبقه SINGLE-STAGE PUMPS: پمپهای گریز از مرکز یک طبقه با انواع گوناگون پروانه ها ساخته می شود، یکی از ساده ترین انواع آنها دارای یک مجرای مکش و یک پروانه می باشد و به این جهت یک طبقه نامیده شده است. پره های پروانه بین دو صفحه قرار گرفته اند و مجاری مایع بین پره ها و این دو صفحه محصور گردیده اند. این نوع پروانه به تمام بسته موسوم می باشد که مورد استعمال بیشتری دارد.
پمپهای چند طبقه MULTISAGE PUMPS: پمپهای طبقه گریز از مرکز ، تا کنون برای تولید 40 اتمسفر فشار (600 پوند بر اینج مربع و یا ارتفاع 350 متر آبدهی) و با سرعت 7150 دور در دقیقه ساخته شده اند. با این حال وقتی که سرعت گردش تلمبه از 3500 دور در دقیقه تجاوز نکند، معمولا ارتفاع آبدهی آنها از 120 متر تجاوز نمی‌کند.
بنابراین در مواردی که ارتفاع آبدهی پمپهای یک طبقه کافی نباشد از پمپهای چند طبقه که دارای ارتفاع آبدهی بیشتری است استفاده می‌کنند. شاید لازم به یادآوری باشد که چون در صنایع استخراج نفت لازم است، پمپهائی بکار گرفته شود که دارای ظرفیت گذر حجمی بسیار زیاد و ارتفاع فوق العاده باند از پمپهای چند طبقه استفاده میشود، برای مثال پمپی ساخته شده است که دارای 317 طبقه (هر طبقه و یک محفظه میباشد) و به ارتفاع انرژی 2700 متر بوده است. بطور خلاصه در یک پمپ چند طبقه دور یا چند پروانه متوالی روی یک محو قرار می‌گیرند. آب در پوسته همان طبقه جمع شده ، طبقه دوم تخلیه میشود و از دوم به سوم و به همین ترتیب ادامه می‌یابد. پمپهای چند طبقه هم با محور افقی و هم با محور قائم کاربرد دارند.
گزارش بازدید از طرح ساختمان سد زیردان و شبکه آبیاری و زهکشی
| عنوان مقاله | گزارش بازدید از طرحساختمان سد زیردان و شبکه آبیاری و زهکشی | ||
| |||
حجم فایل | 61 کیلو بایت | ||
دریافت مقاله |  | ||
استاندارد ASTM در آزمایش تعیین درصد رطوبت خاک
آزمایش تعیین درصد رطوبت (Moisture Test)
الف ـ مقدمه
آزمایش تعیین درصد رطوبت احتمالاً رایجترین و ساده‌ترین نوع آزمایش آزمایشگاهی مکانیک خاک است که میتواند بر روی خاکهای دست خورده یا دست نخورده انجام شود.
ب ـ مراحل آزمایش
<!--[if !supportLists]-->1- به کمک یک ترازو، جرم یک ظرف خشک و تمیز (MC)را اندازه بگیرید. ظرف محتوی نمونه، غالباً فلزی است. شماره ظرف و جرم آن باید روی فرم اطلاعات ثبت شوند. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->2- خاک مرطوب را داخل ظرف قرار دهید. جدول 1 حداقل وزن لازم جهت انجام آزمایش تعیین درصد رطوبت را برحسب بعد بزرگترین دانه تشریح می‌نماید. <!--[endif]-->
بعد بزرگترین دانه (mm) | شماره الک مربوطه | حداقل جرم نمونه خاک مرطوب (gr) برای دقتمحاسباتی |
1/0 درصد | 1 درصد | |
2£ 1/4 5/9 19 | 10 4 اینچ اینچ | 20 100 500 2500 |
جدول 1: حداقل جرم لازم نمونه خاک برای آزمایش تعیین درصد رطوبت.
<!--[if !supportLists]-->3- به کمک یک ترازو، جرم ظرف و خاک مرطوب (Mwc) را اندازه گیری نمایید. سپس ظرف و خاک مرطوب را به مدت 12 تا 16 ساعت در آون قرار دهید و با درجه حرارت 5±110 درجه سانتیگراد آنرا خشک کنید. درجه حرارت 110 درجه سانتیگراد از آنجایی انتخاب شده است که کمی از نقطه جوش آب بالاتر است. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->4- ظرف و خاک را از آون خارج کنید و توسط یک ترازو، جرم ظرف و خاک خشک (Mdc) را اندازه بگیرید. اکثر ترازوهای جدید نسبت به تغییرات حرارتی غیر حساس هستند، لذا ظرف و خاک خشک را میتوان مستقیماً روی ترازو قرار داد. چنانچه ترازوی مورد استفاده، به درجه حرارتحساس باشد قبل از قراردادن نمونه خاک در ترازو میتوان از یک دسیکاتور جهت رساندندمای خاک خشک به دمای اتاق استفاده نمود. <!--[endif]-->
ج ـ محاسبات
درصد رطوبت (w ) خاک به عنوان جرم آب موجود در خاک (Mw) تقسیم بر جرم خشک (Ms) تعریفشده و بر حسب "درصد" بیان میشود:
که در آن
Mw= جرم آب موجود در خاک Ms= جرم خاک خشک
Mc= جرم ظرف خالی Mwc= جرم ظرف بعلاوه خاک مرطوب
Mdc= جرم ظرف بعلاوه خاک خشک
مقدار درصد رطوبت خاک غالباً بر حسب نزدیکترین 1/0 یا 1 درصد بیان میشود. درصد رطوبت خاک میتواند بین 0 تا 1200 درصد متغیر باشد. درصد رطوبت صفر بیانگر یک خاک خشک است. نمونه‌ای از یک خاک خشک، شن یا ماسه تمیز در شرایط آب و هوایی بسیار گرم است. خاکهای آلی بیشترین درصد رطوبت را دارند.
د ـ اشتباهات معمول
بر اساس Rollings and Rollings (1996) اشتباهات معمول آزمایشگاهی در مورد آزمایش درصد رطوبت بشرح زیر است:
<!--[if !supportLists]-->1- استفاده از ترازوی کالیبره نشده یا بد کالیبره شده. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->2- از دست رفتن خاک بین توزین اولیه و ثانویه. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->3- از دست رفتن رطوبت نمونه قبل از توزین اولیه. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->4- اضافه شدن رطوبت به نمونه پس از خشک کردن و قبل از توزین ثانویه. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->5- دمای نامناسب آون، نمونه خیلی کوچک یا وزن غلط ظرف. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->6- خارج نمودن نمونه از آون قبل از دستیابی به وزن خشک ثابت. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->7- توزین نمونه هنگامیکه هنوز داغ است (برای ترازوهای حساس به دما). <!--[endif]-->
اشتباه معمول دیگر لبریز کردن آون با نمونه‌های خاک است. در چنین شرایطی جریان هوا محدود شده و احتمال اینکه نمونه‌ها بطور کامل خشک نشوند وجود دارد.
ه ـ جامدات محلول
بسیاری از خاکها حاوی جامدات محلول می‌باشند. برای مثال در مورد خاکهای واقع در کف اقیانوس، آب بین ذرات جامد خاک احتمالاً دارای همان غلظت نمک آب دریا خواهد بود. مثال دیگر وجود کاتیونهای متمایل به سطوح ذرات رسی میباشد. بهنگام خشک کردن خاک، این کانیها و یونهای محلول، جزیی از جرم جامدات (MS) می‌شوند. درمورد اغلب خاکها این اثر، حداقل تغییرات را در درصد رطوبت ایجاد میکند.
و ـ اثرات دما
چنانکه قبلاً ذکرگردید، دمای استاندارد جهت خشک نمودن خاک 110 درجه سانتیگراد میباشد. شکل شماره 1، درصد رطوبت خاکها را در دماهای مختلف نشان می‌دهد. داده‌های آزمایش حاصل از پنج آزمایش مختلف در شکل 3-3 نمایش داده شده و ذیلاً هر یک بطور جداگانه مورد بررسی قرار می‌گیرند.
<!--[if !supportLists]-->1- ماسه اوتاوا : درصد رطوبت این خاک حدوداً 24 درصد است. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->2- رس آبی بوستون : درصد رطوبت این خاک حدوداً 33 درصد است. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->3- رس لدا : درصد رطوبت این خاک بهنگام خشک نمودن در درجه حرارت درجه 110 سانتیگراد، 45 درصد میباشد و تحت حرارت 200 درجه سانتیگراد تا 46 درصد افزایش می‌یابد. حساسیت این خاک تحت دمای آزمایش متجاوز از110 درجه سانتیگراد، به مقدار اندکی افزایش می‌یابد. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->4- رس مکزیکوسیتی : درصد رطوبت این خاک به دمای آزمایش خیلی حساس میباشد. برای مثال، در دمای110 درجه سانتیگراد، درصد رطوبت 345 درصد میباشد. در حالیکه تحت دمای190 درجه سانتیگراد، درصد رطوبت 380 درصد میباشد. (1944) Rutledge خاطر نشان می‌سازد که رس مکزیکوسیتی دارای ساختار متخلخلی از کانیهای رسی، میکروفسیل‌ها و دیاتومها میباشد. دیاتومها اساساً پوسته‌های توخالی سیلیسی هستند که حاوی آب می‌باشند. بنابراین در دماهای بالاتر آب بیشتری از درون دیاتومها و میکروفسیل‌ها خارج میشود که منجر به درصد رطوبت بالاتری میشود. <!--[endif]-->
خاک دیاتومه‌ای: درصد رطوبت این خاک نسبت به دمای آزمایش بسیار حساس میباشد. برای مثال، تحت دمای110 درجه سانتیگراد، درصد رطوبت 620 درصد است درحالیکه در دمای 200 درجه سانتیگراد، درصد رطوبت 800 درصد میباشد. خاکهای دیاتومه‌ای معمولاً از پودر سیلیسی ریز و سفید که عمدتاً از دیاتومها و بقایای آنها بوجود آمده تشکیل گردیده‌اند. چنانکه قبلاً ذکر گردید در دماهای بالاتر، آب بیشتری از درون دیاتومها خارج میشود که منجر به درصد رطوبت بالاتر میشود.
پدیده روانگرایی خاک
آب موجود بین ذرات خاک فشاری را به ذرات خاک وارد می کند که این فشار سبب می شود ذرات خاک بطور محکم بهم فشرده شوند. پیش از زلزله فشار آب نسبتآ کم است اما با وقوع لرزش زلزله فشار آب افزایش یافته بطوریکه ذرات خاک به سرعت در کنار هم شروع به حرکت می کنند. هرچند اغلب لرزش زمین سبب افزایش فشار آب منفذی می گردد اما فعالیت های مرتبط ساختمانی همانند انفجار یا آبگیری مخازن و بطور کلی تغییر در تنش ارتجاعی زمین از طریق بارگذاری و باربرداری نیز می تواند سبب روانگرایی در خاک گردد. با وقوع روانگرایی مقاومت خاک کاهش یافته و توانایی خاک زیر پی برای حفظ پایداری ساختمانها و پلها از بین می رود.
همچنین خاک روان شده پشت دیوارهای حایل می تواند سبب نشست و تخریب دیوار حایل گردد. چنانچه افزایش فشار آب منفذی در پشت سدها نیز میتواند سبب زمین لغزه و شکستن سدها گردد. روانگرایی خاک در بسیاری از زلزله های سالیان گذشته مشاهده شده است. به عنوان نمونه می توان به زلزله های آلاسکا (Alaska,USA,1964)، نیگاتا (Niigata,Japan,1964)، لوماپرییتا (Loma Prieta,USA,1989) و کوبه (Kobe,Japan,1995) اشاره کرد.
بدلیل اینکه روانگرایی فقط در خاکهای اشباع صورت می گیرد این پدیده معمولاً در مناطق نزدیک آب همانند رودخانه ها،دریاچه ها،خلیج ها و اقیانوسها اثرات تخریبی بیشتری دارد. اثرات این پدیده عمده این در مناطق نزدیک آب شامل لغزش عمده خاک به سمت ساحل و فرونشست آن همانند دریاچه مرسید(Lake Merced) در ۱۹۵۷ و یا حرکت زمین و ایجاد ترک در ساحل دریا در اثر تنش اضافی همانند رودخانه موتاگوا (Motagua River) در زلزله ۱۹۷۶ گواتمالا می شود. صدمه به دیوارهای نگهدارنده بنادر و باراندازها با ایجاد فشار به خاک پشت آنها و هل دادن آن به سمت آب از دیگر صدماتی است که روانگرای در مناطق نزدیک سواحل ایجاد می کند بطوریکه در زلزله ۱۹۹۵ کوبه ژاپن روانگرایی خاک صدمه اصلی را به امکانات و تجهیزات بندر کوبه وارد کرد.
شرح کامل روش اجرای آزمایش نفوذ استاندارد
این استاندارد تمام موارد ایمنی مربوط به کاربرد آنرا بیان نمی کند، در مسیولیت استفاده کننده از این استاندارد است تا دستور العمل های تندرستی و ایمنی مناسب را تهیه نماید و قبل از استفاده قابلیت اجرایی محدودیت های تعدیلی را مشخص نماید.
مقادیر بیان شده برحسب واحدهای اینچ – پوند بعنوان استاندارد در نظر گرفته می شود.
توصیف اصطلاحات ویژه در این استاندارد:
SPT اختصار برای آزمایش نفوذ استاندارد، اصطلاحی که با آن معمولاً مهندسین به این روش مراجعه می نمایند.
سندان – آن قسمت از مجموعه وزنه کوب که با چکش برخورد می نماید و بوسیله آن انرژی چکش به میله های حفاری انتقال می یابد.
لنگرگیر (قرقره) – چرخ استوانه گردان ؛ در سیستم بالابری، قرقره – طناب که متصدی دور تادور آنرا طنابی می پیچد تا با سفت و شل کردن طناب اطراف استوانه، چکش را بالا برده و پایین اندازد.
میله های حفاری- میله ها در هنگام حفاری گمانه جهت انتقال نیرو و پیچش به مته حفاری، استفاده می شوند.
مجموعه وزنه کوب – وسیله ای شامل چکش، میله هدایت چکش، سندان و هرنوع سیستم سقوط چکش.
چکش – آن قسمت از مجموعه وزنه کوب که شامل وزنه ضربه زن 2+140 پوند (1+5/63 کیلوگرم) می باشد که پی در پی بالا برده و پایین انداخته می شود تا انرژی انجام نمونه گیری ونفوذ را فراهم آورد.
سیستم سقوط چکش – آن قسمت از مجموعه وزن کوب که متصدی بوسیله آن بالا رفتن و پایین افتادن چکش را انجام می دهد تا ضربه ایجاد شود.
میله هدایت سقوط چکش – آن قسمت از مجموعه وزنه کوب که در هدایت سقوط چکش مورد استفاده قرار می گیرد.
مقدار N- شمارش ضرب، معرف مقاومت خاک در مقابل نفوذ – مقدار N برحسب ضربه ها در فوتگزارش می شود و برابر با مجموع تعداد ضربه های مورد نیاز می باشد تا نمونه گیر را درعمق مربوطه در فاصله 6 تا 18 اینچ (150 تا 450 میلیمتر) فرو برد.
N- تعداد ضربه های بدشت آمده در فواصل هر 6 اینچ (150میلیمتر) نفوذ نمونه گیر می باشد.
تعداد دوره های طناب – زاویه تماس کل بین طناب و قرقره در شروع کم شدن طناب متصدی تا سقوط چکش تقسیم بر 360 (شکل 1 رانگاه کنید)
میله های نمونه گیری – میله هاییکه مجموعه وزنه کوب را به نمونه گیر وصل می کنند. میله های حفاری اغلب برای این منظور مورد استفاده قرار می گیرند.
اهمیت و کاربرد :
این روش آزمایش نمونه ای را، بمنظور شناسایی وآزمایشهای ازمایشگاهی مناسب مربوط به خاک فراهم نموده و نمونه ای مناسب را که ممکن است در اثر نمونه گیری تغییر شکل برشی زیاد دستخوردگی در آن موجب گردد، را فراهم می آورد. این روش آزمایش بطور گسترده ای در پروژه های اکتشافی ژیوتکنیکی مورد استفاده قرار می گیرد. رابطه های محلی زیادی و رابطه های انتشار یافته وسیعی، که شمارش ضربه SPT یا مقدار N ورفتار مهندسی کارهای خاکی و پی ها را مرتبط می سازد، موجود می باشد.
دستگاهها
تجهیزات حفاری – هرنوع وسیله حفاری، که درزمان نمونه گیری حفره غیر ریزشی تمیز مناسبی را قبل از جای گیری نمونه گیر فراهم آورد وانجام آزمایش نفوذ را روی خاک دست نخورده تضمین نماید قابل قبول می باشد. قطعات تجهیزات بشرح زیر، برای حفاری گمانه در بعضی از شرایط زیر سطح مناسب می باشند.
مته های لاروب، خرد کننده و چرخنده – با قطر کمتر از 6/5 اینچ (162 میلی متر) و بیشتر از 2/2 اینچ (56 میلیمتر) در ارتباط با روش های حفاری دورانی حفره غیر ریزشی یا حفاری با لوله پیش رو می تواند مورد استفاده قرار گیرد. به منظور پرهیزاز دستخوردگی خاک زیرین، مته های با تخلیه پایینی مجاز نیست، فقط مته های تخلیه کناری مجاز می باشد.
مته های مخروط – غلطک – با قطر کمتر از 5/6 اینچ (162 میلی متر) و بیشتر از 2/2 اینچ (56 میلی متر) در ارتباط با روش های حفاری دورانی حفره غیر ریزشی یا حفاری با لوله پیش رو هرگاه تخلیه مایع حفاری مایل باشد، می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
مته های پرده دار ممتد تنه توخالی – با مجموعه یا بدون مجموعه تیغه مرکزی ممکن است در حفاری گمانه مورد استفاده قرار گیرد. قطر داخلی مته های تنه توخالی باید کمتر از 5/6 اینچ (162 میلی متر) و بزرگتر از 2/2 اینچ (56 میلی متر) باشد.
مته های دستی وسطلی، پرده دار ممتد، یک پارچه- با قطر کمتر از5/6اینچ (162میلی متر) وبزرکتر از 2/2 اینچ (56 میلی متر)، اگر در اثنای نمونه گیری خاک در اطراف گمانه روی نمونه گیر یا میله های نمونه گیری فرو نریزد، می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
5-2- میله های نمونه گیری – میله های حفاری فولادی با درز جت آب باید مورد استفاده قرار گیرد تا نمونه گیر دو کفه ای به مجموعه وزنه کوب وصل نماید. میله نمونه گیری باید سختی (ممان اینرسی)مساوی یا بیشتر از میله دیوار موازی «A» باشد (میله ای فولادی که قطر خارجی اینچ (2/41 میلی متر) و قطر داخلی (5/28میلی متر) دارد.
توجه 1- پژوهش اخیر وآزمایش مقایسه ای نشان می دهد که میله نمونه مورد استفاده با سختی حــدود تغییرات از میله اندازه «A» با میله اندازه «N» تا اعماق حداقل 100 فوت (30 متر) معمولاً اثر جزیی بر مقادیر N دارد.
نمونه گیر دو کفه ای– نمونه گیر باید با ابعاد نشان داده شده در شکل 2 ساخته شود. پاشنه پیشرو (7) باید از فولاد سخت باشد وهنگامیکه داندانه دار یا از شکل طبیعی خارج می شود باید تعمیر یا جایگزین شود. استفاده از مهره ها د ایجاد قطر داخلی ثابت اینچ (35 میلی متر) مجاز می باشد اما اگر مورد استفاده قرار گیرد. باید در گزارش نفوذ ذکر شود. استفاده از سبد نگهداری نمونه مجاز است اما اگر مورد استفاده قرار گیرد باید در گزارش نفوذ ذکر شود.
توجه 2- وقتیکه مهره ها مورد استفاده قرار می گیرد هم تیوری وهم اطلاعات آزمایش نشان می دهد که مقدار N ممکن است بین 10 تا 30 درصد افزایش یابد.
مجموعه وزنه کوب :
چکش و سندان – چکش باید دارای 1402پوند (1 5/63 کیلوگرم) وزن و توده فلزی صلب توپر باشد. چکش باید به سندان برخورد نماید و هنگامی که رها می شود فولاد با فولاد تماس حاصل نماید. یک میله هدایت سقوط چکش برای مسیر ساختن سقوط آزاد باید مورد استفاده قرار گیرد. چکش های مورد استفاده با روش قرقره و طناب باید حداقل 4 اینچ (100 میلی متر) ظرفیت فوق بالابری بدون مانعی دارا باشد. به دلایل ایمنی، استفاده از یک مجموعه چکش با یک سندان درونی تشویق می شود.
توجه 3- پیشنهاد می شود که میله هدایت سقوط چکش علامت گذاری دایمی شود تا متصدی یا بازرس را قادر به قضاوت ارتفاع سقوط چکش بنماید.
سیستم سقوط چکش – سیستم های سقوط چکش اتوماتیک و نیمه اتوماتیک، لغزشی، قرقره طنابی می تواند مورد استفاده قرار گیرد مشروط بر اینکه دستگاه بالا بر هنگام دوباره بکار انداختن و بلند کردن چکش باعث نفوذ نمونه گیر نگردد.
تجهیزات فرعی – لوازمی مانند برچسب ها، ظروف نمونه، ورقه های اطلاعات و وسایل اندازه گیری سطح آب زیر زمینی مطابق با مقررات پروژه و سایر استانداردهای ASTM باید تهیه شود.
روش حفــاری
گمانه زنی باید طوری پیش رود تا نمونه گیری متناوب یا ممتد را ممکن سازد. نقاط و فواصل آزمایش معمولاً توسط مهندسین پروژه یا زمین شناس قید گردد. بطور نمونه، فواصل انتخاب شده در لایه های همگن جهت آزمایش 5 فوت (5/1متر) یا کمتر و مکان های نمونه گیری در هر تغییر لایه می باشد.
هر روش حفاری که حفره پایدار و تمیز مناسبی را قبل از دخول نمونه گیر فراهم آورد و مطمین سازد که آزمایش نفوذ واقعاً روی خاک دست نخورده انجام می شود قابل قبول می باشد. ثابت شده است هریک از روش های زیر برای بعضی از شرایط زیر سطح قابل قبول می باشد. هنگام انتخاب روش مورد استفاده حفاری شرایط پیش بینی شده زیر سطح باید مورد توجه قرار گیرد.
<!--[if !supportLists]-->1- روش حفاری دورانی حفره غیرریزشی<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->2- روش اگر تنه توخالی پرده دار ممتد<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->3- روش گمانه زنی شستشویی<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->4- روش مته توپر پرده دار ممتد<!--[endif]-->
بعضی از روش های حفاری، گمانه های غیر قابل قبولی را موجب می گردند. روند بیرون ریختن با فشار از وسط نمونه گیر لوله ای باز وسپس نمونه گرفتن هنگامیکه به عمق مورد نظر رسیده شود مجاز نمی باشد. روش اگر توپر بره ای ممتد، برای گمانه زنی زیر سطح آب یا زیر بستر محدود کننده فوقانی در لایه غیر چسبنده محدود شده ای که تحت فشار آرتزین می باشد، نباید مورد استفاده قرارگیرد. قبل از نمونه گیری لوله نمی تواندزیر سطح نمونه گیری پیش برده گمانه زنی با مته های تخلیه پایینی مجاز نمی باشد. برای پیشروی گمانه جهت فقط نمونه گیری با الحاق نمونه گیر قبلی یا نمونه گیر SPT، مجاز نمی باشد. در تمام مدت حفاری، برداشت میله های حفاری ونمونه گیری، سطح مایع حفاری داخل گمانه یا اگرهای تنه توخالی باید نزدیک یا بالای سطح آب زیر زمینی در محل نگه داشته شود.
نمونه گیری و روش آزمایش
بعد از اینکه گمانه زنی به سطح نمونه گیری مورد نظر رسید و تراشه های اضافی برداشته شد، با ترتیب عملیات زیر برای آزمایش آماده نمایید :
<!--[if !supportLists]-->1- نمونه گیر دو کفه ای را به میله های نمونه گیری وصل نمایید و بداخل گمانه پایین ببرید. نگذارید نمونه گیر روی خاک مورد نمونه گیری بیفتد. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->2- چکش را در بالا قرار دهید وسندان را به سر میله های نمونه گیری وصل نمایید این عمل میتواند، قبل از اینکه میله های نمونه گیری و نمونه گیر بداخل گمانه پایین روند، انجام شود. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->3- وزن مرده نمونه گیر، میله ها، سندان و وزنه کوب را روی ته گمانه قراردهید و ضربه ای نشاننده اعمال نمایید. اگر تراشه های اضافی در ته گمانه موجود است، نمونه گیر ولوله های نمونه گیری را از گمانه بیرون آورید و تراشه ها را بیرون بیاورید. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->4- میله های حفاری را در سه افزایش متوالی 6 اینچی (15/0 متر) افزایش علامت گذاری نمایید. بطوریکه جلو رفتن نمونه گیر در اثر ضربه چکش برای هر 6 اینچ (15/0 متر) افزایش به آسانی قابل مشاهده باشد. <!--[endif]-->
نمونه گیر را با ضربه های چکش 140 پوندی 05/63 کیلوگرم) بکوبید و تعداد ضربه های اعمال شده در هر افزایش 6 اینچ (15/0 متر) را شمارش نمایید تا اینکه یکی از موارد زیر اتفاق بیفتد:
<!--[if !supportLists]-->1- جمعاً 50 ضربه در طول هریک از سه افزایش 6 اینچ (15/0 متر) اعمال شده باشد. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->2- جمعاً 100 ضربه اعمال شده باشد. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->3- در اثنای اعمال 10 ضربه متوالی چکش هیچ پیش روی قابل رویت نباشد. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->4- نمونه گیر 18 اینچ (45/0 متر) کامل پیش برده می شود بدون محدود کردن رویداد شماره ضربات شرح داده شده است. <!--[endif]-->
تعداد ضربات مورد نیاز در انجام نفوذ 6 اینچ (15/0متر) یا کسری از آن را یادداشت نمایید. کوبیدن 6 اینچ نخستین بعنوان نشاننده پیشرو محسوب می گردد. مجموع تعداد ضربات مورد نیاز برای دومین و سومین 6 اینچ نفوذ، مقاومت نفوذ استاندارد یا مقدار N نامیده می شود. اگر نمونه گیر مجاز گردیده است، کمتر از 18 اینچ (45/0 متر) نفوذ کند، تعداد ضربات در هر افزایش 6 اینچ کامل و در هر افزایش جزیی باید در گزارش گمانه یادداشت شود. اگر نمونه گیر در اثر وزن استاتیک میله های حفاری یا وزن میله های حفاری بعلاوه وزن استاتیک چکش به زیر ته گمانه فرو رود. ایناطلاعات باید در گزارش گمانه یادداشت شود.
بالا بردن و انداختن چکش 140 پوندی (5/63 کیلوگرم) باید با استفاده یکی از دو روش زیر انجام شود. 1- با استفاده از سیستم سقوط چکش لغزنده اتوماتیک یا نیمه اتوماتیک که چکش 140پوندی (5/63 کیلوگرم) را بلند کنید و بگذارید تا 130 اینچ (میلی متر 25 76/0 متر) بدون مانع سقوط کند.
2- کشیدن طنابی متصل به چکش با استفاده از قرقره وقتی که روش طناب و قرقره مورداستفاده قرار می گیرد، سیستم و عملیات باید مطابق زیر انجام شود:
» قرقره باید اساساً عاری از زنگ زدگی، روغن و گریس باشد و دارای قطری در حدود 6 تا 10 اینچ (150تا 250) میلی متر) باشد.
توجه 4- متصدی معمولاً باید یا یا دور طناب مورد استفاده قرار دهد و بستگی به پایان یافتن یا نیافتن طناب بالا (دور) یا پایین ( دور) قرقره دارد. بطورکلی دانسیته و مورد قبول واقع شده که دور یا بیشتر بطور قابل ملاحظه ای از سقوط جلوگیری می کند و نباید در انجام آزمایش مورد استفاده قرار گیرد. طناب قرقره باید در وضعیت نسبتاً خشک، تمیز و بدون ساییدگی نگهداری شود.
» برای هر ضربه چکش باید 30 اینچ (76/0 متر) بالا بردن و پایین انداختی توسط متصدی اعمال گردد. عملیات کشیدن وانداختن طناب باید بطور موزون بدون در دست داشتن طناب در موقع اوج ضربت، اجرا شود.
نمونه گیر را به سطح آورده و باز کنید. درصد بازیافت نمونه را یادداشت نمایید نمونه های خاک بازیافته را از نظر ترکیب، رنگ، چینه بندی، و وضعیت تشریح کنید. سپس یک یا بیشتر بخش های معرف نمونه را بدون کوبیدن یا از شکل طبیعی انداختن هر چینه بندی ظاهری، داخل ظرف های (شیشه های دهان گشاد) رطوبت ناپذیر قابل درزگیری قراردهید. هر ظرف را درز بندی نمایید تا از تبخیر رطوبت خاک جلوگیری شود. برچسب های دربردارنده عنوان کار، شماره گمانه، عمق نمونه وتعداد ضربه در هر افزایش 6 اینچ (15/0 متر) به ظروف پیوست نمایید. نمونه ها را در مقابل تغییرات خیلی زیاد دما محافظت نمایید اگر تغییراتی در خاک داخل نمونه گیر وجود دارد، برای هر لایه ظرفی فراهم آورید و محل آنرا در لوله نمونه گیر یادداشت نمایید.
گزارش
اطلاعات حفاری باید در محل یادداشت شود و باید شامل موارد زیر باشد :
<!--[if !supportLists]-->1- نام ومحل کار،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->2- اسامی کارکنان،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->3- نوع وساخت ماشین حفاری،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->4- شرایط آب وهوایی،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->5- تاریخ و زمان شروع و پایان حفاری،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->6- شماره گمانه و محل (جا و مختصات، اگر موج ودو قابل اجراء باشد)<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->7- ارتفاع سطح، در صورت موجود بودن،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->8- روش پیشروی و تمیز کردن گمانه،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->9- روش نگهداری گمانه غیر ریزشی،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->10- عمق سطح آب وعمق حفاری در زمان کاهش قابل توجهی در مایع حفاری، وزمان و تاریخ وقتیکه قرائت انجام می شود،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->11- محل تغییرات لایه های،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->12- اندازه لوله، عمق بخش لوله گذاری شده گمانه،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->13- تجهیزات و روش پیشروی نمونه گیر،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->14- نوع نمونه گیر و طول و قطر داخلی لوله (استفاده از مهره ها را یادداشت نمایید)<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->15- اندازه و طول بخش میله های نمونه گیری،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->16- ملاحظات<!--[endif]-->
اطلاعات بدست آمده برای هر نمونه در محل باید یادداشت شود وباید شامل موارد زیر باشد.
<!--[if !supportLists]-->1- عمق نمونه و اگر مورد استفاده قرار گرفته، شماره نمونه،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->2- تشریح خاک،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->3- تغییرات لایه ها در داخل نمونه،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->4- نفوذ نمونه گیر و طول های بازیافت،<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->5- تعداد ضربات در هر افزایش 6 اینچ (15/0 متر) یا جزیی از 6 اینچ<!--[endif]-->
دقت وانحراف
<!--[if !supportLists]-->1- دقت-تخمین معتبری از دقت آزمایش تعین نشده است زیرا ترتیب دادن آزمایشهای داخل آزمایشگاهی (محلی) خیلی گران است. کمیتـه فرعی02-18D از پیشنهادات مربوط به تعمیم دقت معتبر استقبال میکند. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->2- انحراف- نظر به اینکه مصالح معرف برای این روش آزمایش وجود ندارد،نمی تواند هیچ اظهارانحرافی صورت پذیرد. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->3- هنگام استفاده از دستگاه آزمایش نفوذ و مته های متفاوت برای گمانه های مجاور در همان تشکیلات خاک اختلافات100% یا بیشتر درمقادیرN مشاهده شده است. نظریه حاضر بر پایه تجربه محلی نشان می دهد که هنگام استفاده از همان دستگاه و مته در همان خاک مقادیرN ممکن است با ضریب تغییراتی در حدود 10% تجدید شود. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->4- استفاده از ابزار معیوب، مانند سندان آسیب دیده یا بسیار سنگین، قرقره زنگ زده، قرقره با سرعت کم، طناب روغنی، کهنه، یا بافه های روغنکاری شده بطور ناقص یا فشرده می تواند نسبت به اختلافات در مقادیرN بدست آمده بین سیستم های دستگاه حفاری عمل کنندهسهیم باشد. <!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->5- اختلاف بوجود آمده در مقادیر N با دستگاههای حفاری و متصدی های مختلف، با اندازه گرفتن آن قسمت از انرژی چکش انتقال یافته به میله های حفاری از نمونه گیر و تطبیق کردن N بر پایه مقایسه انرژی ها، می تواند کاهش یابد. روشی برای اندازه گیری انرژی و تطبیق مقدار N درروش آزمایش D4633 ارایه شده است. <!--[endif]-->