يشير الاختبار في الموقع إلى طرق الاختبار التي يتم إجراؤها مباشرة على الأرض أو الصخور أو التربة في موقع معين. يتم إجراء هذه الاختبارات لجمع معلومات حول الخصائص الجيوتقنية للموقع ، مثل القوة والصلابة والنفاذية وخصائص التشوه. يعد الاختبار في الموقع مكونًا مهمًا لفحص الموقع ، حيث يتيح للمهندسين والجيولوجيين تقييم الظروف تحت السطحية ومدى ملاءمة الموقع لأنواع مختلفة من مشاريع البناء.
تنقسم طرق الاختبار في الموقع عادةً إلى فئتين رئيسيتين: (1) اختبارات الاختراق ، والتي تتضمن دفع أداة أو أداة في الأرض وقياس المقاومة أو معدل الاختراق ، و (2) اختبارات عدم الاختراق ، والتي تتضمن قياس مختلف الخصائص الفيزيائية للأرض أو التربة دون اختراقها. تتضمن بعض طرق الاختبار الأكثر شيوعًا في الموقع اختبار الاختراق القياسي (SPT) واختبار الاختراق المخروطي (CPT) واختبار مقياس الضغط واختبار مقياس التوسيع. لكل من هذه الاختبارات مزاياها وقيودها الخاصة ، وسيعتمد اختيار طريقة الاختبار على الأهداف المحددة للتحقيق وخصائص الموقع قيد التحقيق.
الأهمية في استقصاء الموقع
يعد الاختبار في الموقع جزءًا مهمًا من فحص الموقع لأنه يساعد في الحصول على فهم أفضل لخصائص وسلوك التربة والصخور في ظروف الموقع الفعلية. تُستخدم النتائج التي تم الحصول عليها من الاختبار في الموقع لتقييم الخصائص الجيوتقنية للتربة والصخور ، والتي تُستخدم بدورها في تصميم وإنشاء العديد من مشاريع الهندسة المدنية مثل المباني والطرق والجسور والسدود والأنفاق.
يمكن أن يوفر الاختبار في الموقع أيضًا معلومات عن وجود مخاطر طبيعية مثل انهيارات أرضيةوالتسييل والهبوط. من خلال فهم الخصائص الجيوتقنية للموقع ، يمكن للمهندسين تصميم الأسس المناسبة ، وأعمال الحفر ، والهياكل الجيوتقنية الأخرى لتقليل مخاطر الفشل وضمان سلامة واستقرار الهياكل على مدار حياتها التصميمية.
أنواع الاختبارات في الموقع
هناك أنواع مختلفة من الاختبارات في الموقع المستخدمة في فحص الموقع الجيوتقني. بعض الاختبارات الموضعية الشائعة الاستخدام هي:
- اختبار الاختراق القياسي (SPT): يتضمن هذا الاختبار دفع عينة الملعقة المنقسمة إلى الأرض باستخدام وزن قياسي وارتفاع السقوط. يتم تسجيل عدد الضربات المطلوبة لقيادة جهاز أخذ العينات على مسافة محددة واستخدامها لتحديد مقاومة التربة.
- اختبار الاختراق المخروطي (CPT): يتضمن هذا الاختبار دفع مقياس اختراق مخروطي الشكل إلى الأرض بمعدل اختراق ثابت. يتم قياس مقاومة التربة للاختراق واستخدامها لتحديد خصائص التربة.
- اختبار مقياس الضغط: يتضمن هذا الاختبار إدخال مسبار أسطواني في حفرة البئر ثم توسيعه باستخدام ضغط الماء. يتم قياس الضغط المطلوب لتوسيع المسبار واستخدامه لتحديد صلابة التربة وقوتها.
- اختبار قص الريشة: يتضمن هذا الاختبار إدخال ريشة في التربة ثم تدويرها لقياس عزم الدوران المطلوب للتسبب في الفشل. يستخدم الاختبار لتحديد قوة القص للطين الطري إلى الصلب.
- اختبار تحميل اللوحة: يتضمن هذا الاختبار وضع صفيحة فولاذية على سطح الأرض وتطبيق الحمل. يتم قياس استقرار اللوح تحت الحمل واستخدامه لتحديد قدرة تحمل التربة.
- اختبار Cross-Hole: يتضمن هذا الاختبار حفر بئرين أو أكثر ووضع أجهزة استشعار زلزالية فيها. يتم إنشاء موجة صوتية في حفرة واحدة ويتم قياس الوقت المستغرق للانتقال إلى الآبار الأخرى. يستخدم الاختبار لتحديد سرعة موجة القص وصلابة التربة بين الآبار.
- اختبار قاع البئر: يتضمن هذا الاختبار إدخال مسبار في حفرة البئر وقياس خصائص التربة على أعماق مختلفة. يستخدم الاختبار لتحديد التربة علم الطبقات وخصائص الصلابة في أعماق مختلفة.
اختبار الاختراق القياسي (SPT)
اختبار الاختراق القياسي (SPT) هو اختبار يستخدم على نطاق واسع في الموقع لتحديد الخصائص الجيوتقنية للتربة في الموقع. يتضمن الاختبار دفع جهاز أخذ العينات القياسي إلى الأرض باستخدام مطرقة ذات وزن قياسي ومسافة سقوط. يتم تسجيل عدد الضربات المطلوبة لدفع العينة مسافة قياسية في التربة على أنها SPT "N-value". يتم استخدام SPT لتقدير قوة قص التربة وكثافتها وخصائص أخرى.
يتم إجراء اختبار SPT عن طريق حفر بئر في التربة ، عادةً باستخدام مثقاب ساق مجوف ، وإدخال أنبوب أخذ العينات في البئر. يتم بعد ذلك دفع جهاز أخذ العينات بملعقة مقسمة إلى التربة في قاع البئر باستخدام مطرقة قياسية بوزن 63.5 كجم ويتم السقوط من خلال مسافة قياسية تبلغ 75 سم. لا يتم حساب عدد الضربات المطلوبة لقيادة جهاز أخذ العينات لأول 15 سم من الاختراق ، ويتم تسجيل عدد الضربات المطلوبة للزيادات الثلاثة التالية التي يبلغ طولها 15 سم كقيمة SPT N.
يعتبر اختبار SPT سريعًا وغير مكلف نسبيًا ، مما يجعله خيارًا شائعًا لتحقيقات الموقع. ومع ذلك ، يمكن أن تتأثر نتائج الاختبار بعوامل مثل نوع التربة ، وحجم العينة ، وطاقة المطرقة ، والتي يجب أخذها في الاعتبار عند تفسير النتائج.
اختبار الاختراق المخروطي (CPT)
اختبار الاختراق المخروطي (CPT) هو طريقة اختبار في الموقع تستخدم على نطاق واسع في الهندسة الجيوتقنية. وهو ينطوي على دفع مقياس اختراق مخروطي إلى الأرض بمعدل اختراق ثابت وقياس مقاومة الاختراق وضغط المياه في المسام على أعماق مختلفة. يتكون مقياس الاختراق المخروطي عادةً من طرف مخروطي فولاذي ، وسلسلة من مقاطع جلبة الاحتكاك ، ومحول ضغط الماء المسامي. عندما يتم دفع مقياس الاختراق المخروطي إلى الأرض ، يتم تسجيل مقاومة الاختراق وقياسات ضغط المياه المسامية بشكل مستمر ، مما يوفر ملفًا جانبيًا لخصائص التربة أو الصخور بعمق.
غالبًا ما يتم استخدام CPT للحصول على معلومات حول نوع التربة وقوتها وقابليتها للانضغاط ، بالإضافة إلى ظروف المياه الجوفية. يمكن استخدام نتائج الاختبار لتقدير قدرة تحمل التربة ، واستقرار الأساس ، وإمكانية التميع ، والتربة استقرار المنحدر. تعتبر CPT طريقة موثوقة وفعالة من حيث التكلفة لفحص الموقع ، خاصة بالنسبة للمشاريع الكبيرة والمعقدة.
اختبار الضغط
اختبار مقياس الضغط هو اختبار في الموقع يستخدم لقياس خصائص الإجهاد والانفعال في التربة و الصخور. في هذا الاختبار ، يتم إدخال مسبار أسطواني في الأرض ، ثم يتم توسيع المسبار عن طريق الضغط على المسبار من الداخل. يتم زيادة الضغط بشكل تدريجي أثناء مراقبة حجم المسبار. يتم استخدام بيانات حجم الضغط الناتجة لتحديد معامل التشوه ومعايير مقاومة القص للتربة أو الصخور التي يتم اختبارها. غالبًا ما يستخدم اختبار مقياس الضغط في التربة الرخوة حيث قد لا يكون اختبار الاختراق القياسي أو اختبار الاختراق المخروطي مناسبًا. كما أنها تستخدم بشكل شائع في تصميم الهندسة الجيوتقنية للأساسات والهياكل الاستنادية.
اختبار ريشة القص
اختبار قص الريشة هو اختبار جيوتقني في الموقع يستخدم لتحديد قوة القص غير المصفوفة للتربة المتماسكة اللينة إلى الصلبة. يتضمن الاختبار دفع ريشة ذات أربع شفرات عموديًا في التربة ، وتدويرها بمعدل قص ثابت ، وقياس عزم الدوران المطلوب للحفاظ على الدوران. يتم استخدام قياس عزم الدوران لتحديد أقصى مقاومة للقص ، والتي تُستخدم لحساب مقاومة القص غير المصبوغة للتربة.
يعد اختبار قص الريشة مفيدًا بشكل خاص في تقييم قوة الطين والطمي ، وغالبًا ما يستخدم لتقدير مقاومة القص غير المصبوبة للتربة لتصميم الأساسات الضحلة والجدران الاستنادية والسدود. الاختبار سريع وغير مكلف ويمكن إجراؤه في الآبار أو حفر الاختبار دون الحاجة إلى حفر التربة.
اختبار تحميل اللوحة
اختبار تحميل اللوحة (PLT) هو اختبار في الموقع يستخدم لتحديد قدرة تحمل التربة النهائية والتسوية المحتملة للهيكل على تلك التربة. يتضمن الاختبار وضع صفيحة فولاذية على سطح الأرض وتحميلها برافعة هيدروليكية حتى تبدأ اللوحة بالغرق في التربة. يتم قياس مقدار الاستقرار والضغط المطبق على اللوحة في مراحل مختلفة من التحميل لإنشاء منحنى تسوية الحمولة.
من منحنى تسوية الحمولة ، يمكن تقدير قدرة تحمل التربة النهائية ، جنبًا إلى جنب مع معامل التشوه وخصائص التربة الأخرى. هذه المعلومات مفيدة في تصميم الأسس الضحلة للهياكل ، مثل المباني والجسور ، وفي تقييم استقرار السدود والمنحدرات.
تُستخدم PLT عادةً بالاقتران مع غيرها تقنيات التحقيق في الموقع، مثل حفر الآبار وأخذ العينات ، والمسوحات الجيوفيزيائية ، لتوفير فهم شامل لظروف التربة والصخور في الموقع.
اختبار عبر الفتحات
الاختبار المتقاطع هو تقنية جيوفيزيائية في الموقع تُستخدم لتحديد الخصائص الزلزالية للتربة أو المواد الصخرية بين بئرين أو أكثر. تتضمن الطريقة توليد موجة زلزالية في بئر واحد باستخدام مصدر طاقة مثل المطرقة أو المتفجرات وتسجيل الاستجابة للموجة في بئر قريب باستخدام الجيوفون أو مقياس التسارع. من خلال تحليل وقت الوصول والسعة ومحتوى التردد للموجة عند المستقبل ، يمكن للجيوفيزيائيين تحديد خصائص المادة بين الآبار ، مثل السرعة الزلزالية ، ومعامل القص ، ونسبة بواسون. يشيع استخدام الاختبار عبر الفتحات في التحقيقات الجيوتقنية والجيوفيزيائية تحت السطح ، كما هو الحال في تصميم الأساس وتقييم المخاطر الزلزالية وتوصيف المياه الجوفية.
اختبار قاع البئر
عبدالرحمن ، كمال والعتيبي ، نايف وإبراهيم ، الخضر. (2021). تقييم هبوط الأرض كتهديد بيئي يواجه مدينة الدمام ، شرق المملكة العربية السعودية بناءً على المعايير الجيوتقنية للتربة باستخدام نهج زلزالي في قاع البئر. مجلة جامعة الملك سعود - علوم. 33. 101233. 10.1016 / j.jksus.2020.101233.
اختبار قاع البئر هو نوع من الاختبار في الموقع الذي يتضمن قياس المعلمات الجيوتقنية في البئر. يشيع استخدام هذا النوع من الاختبارات في التنقيب عن المعادن ، ولكن يمكن استخدامه أيضًا في الهندسة الجيوتقنية والتحقيقات البيئية.
هناك عدة أنواع من اختبارات قاع البئر ، بما في ذلك:
- Downhole seismic testing: This involves measuring the velocity and attenuation of موجات زلزالية in the rock layers surrounding a borehole. This information can be used to infer the elastic properties of the rock, which can be important in geotechnical engineering applications.
- تسجيل قاع البئر: يتضمن هذا خفض أداة تسجيل أسفل بئر لقياس الخصائص المختلفة للصخور ، مثل الكثافة والمسامية والتوصيل الكهربائي. يمكن استخدام هذه المعلومات لتوصيف الجيولوجيا والهيدرولوجيا تحت السطح ، ويمكن أن تكون مهمة في استكشاف المعادن والهندسة الجيوتقنية والتحقيقات البيئية.
- اختبار نفاذية البئر: يتضمن ذلك حقن أو ضخ المياه في حفرة البئر وقياس استجابة الضغط. يمكن استخدام هذه المعلومات لتقدير نفاذية الصخور المحيطة ، والتي يمكن أن تكون مهمة في تطبيقات الهندسة الهيدروجيولوجية والجيوتقنية.
بشكل عام ، يمكن أن يوفر اختبار قاع البئر معلومات قيمة حول الجيولوجيا والخصائص الجوفية ، والتي يمكن أن تكون مهمة في مجموعة واسعة من التطبيقات.
