صفحه اصلی    تازه ها    ادبیات    تاریخ و سیاست    روانشناسی و جامعه شناسی    علوم    کودک و نوجوان    متفرقه

ناشر:سبزان
تاريخ چاپ: 1387
نوبت چاپ:اول
تيراژ:1000 نسخه
قيمت:2000 تومان
شابک: 665 5033 600-978

 

آزمايش دايلاتومتري در مهندسي ژئوتکنيک

 

تأليف: دکتر امير حميدي (عضو هيأت علمي دانشگاه تربيت معلم تهران)

مهندس سيروس خزاعي

پيشگفتار
بررسي و تحليل رفتار سازه‌‌هاي خاکي، سازه‌‌هاي نگهدارنده خاک و سازه‌‌هاي واقع شده بر خاک نيازمند در دست داشتن پارامتر‌هاي صحيح و مناسب مي‌باشد. به‌طور معمول آزمايش‌هاي ژئوتکنيکي جهت تعيين اين پارامتر‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند. آزمايش‌هاي ژئوتکنيکي به دو دسته کلي آزمون‌هاي آزمايشگاهي و آزمون‌هاي برجا تقسيم مي‌گردند. از محاسن دسته اول می‌توان به کنترل شرايط زهکشي و مسير تنش اشاره نمود اما از جمله معايب اين روش‌ها دست خوردگي نمونه خاک در زمان اخذ آن، حمل تا آزمايشگاه و نصب آن بر دستگاه است. علاوه بر آن هزينه نسبتا بالا و زمان زياد انجام اين آزمايش‌ها از ديگر مشکلات اين دسته از آزمايش‌هاست. اما در مقابل اين دسته، آزمايش‌هاي در محل که به نمونه‌گيري نياز ندارند علاوه بر عدم دست‌خوردگی، سريع‌تر نيز انجام مي‌گيرند. از جمله معايب اين دسته نيز مي‌توان عدم کنترل دقيق شرايط مرزي، شرايط زهکشي و تغييرات در سطح تنش و کرنش را نام برد. با توجه به اين موارد، تحليل تئوريک نتايج اين دسته از آزمايش‌ها بسيار دشوار بوده و براي تبيين آن‌‌ها از روابط تجربي استفاده مي‌گردد. با توجه به اين مطلب، تجربه و افزايش تعداد آزمايش‌ها، نقش مهمي در بهبود نتايج و پيشبرد اين آزمايش‌ها خواهد داشت. 
از جمله معمول‌ترين آزمايش‌هاي ژئوتکنيکي برجا مي‌توان به آزمايش نفوذ استاندارد، نفوذ مخروط، برش پره، بارگذاري صفحه، دانسيته در محل، پرسيومتري، دايلاتومتري و آزمايش‌هاي ژئوفيزيک را نام برد. در دهه‌‌هاي اخير، استفاده از آزمايش‌هاي صحرايي در مطالعات مهندسي ژئوتکنيک گسترش بسياري يافته است. اين موضوع به‌نحوي است که در سال‌هاي اخير، دستگاه‌ها و روش‌هاي جديدي براي انجام اين مطالعات ابداع شده است. روش‌هاي جديد آزمايش‌هاي ژئوفيزيک و دستگاه‌هاي کاوشگر از جمله ژئو رادار‌ها از اين موارد مي‌باشند.
مباحث، در ارتباط با آزمايش‌هاي ژئوتکنيکي برجا بسيار گسترده مي‌باشند. بنابراين در کتاب حاضر، آزمايش دايلاتومتري که استفاده از آن در سطح جهاني به‌شدت رو به گسترش است، بصورت منفرد مورد توجه و بررسي قرار مي‌گيرد. نحوه نگارش و تهيه کتاب به‌گونه اي است که استفاده از آن در دروس دانشگاهي و همچنين کاربرد‌هاي عملي توسط مهندسين مشاور و پيمانکاران خدمات مهندسي ژئوتکنيک، ميسر باشد. کتاب در شش فصل تدوين يافته که عمده مباحث تئوريک و عملي مرتبط با اين آزمايش را پوشش ميدهد.

گرچه نويسندگان کتاب، تلاش فراواني جهت

تدوين کتاب نمودهاند اما نظرات اساتيد گرامي در بهبود هر چه بهتر کيفيت آن مفيد خواهد بود. نويسندگان بر خود لازم مي دانند از راهنمايي همکار محترم گروه مهندسي عمران آقاي دکتر علي قنبري و همچنين زحمات آقاي مهندس احسان بهنام طلب در تدوین کتاب، کمال تشکر و قدرداني را بنمايند. اميد است اين کتاب گامي مفيد در جهت استفاده هرچه بيشتر، بهتر و صحيحتر از اين آزمايش در ايران باشد.

                        
امير حميدي- سيروس خزاعي
پائيز 1387

جايگاه آزمايش‌هاي برجا در مهندسي ژئوتکنيک

   

 

 
1-1- مقدمه

مهندسين عمران و ژئوتکنيک از ديرباز آزمايش‌هاي برجا را جهت شناخت ويژگي‌هاي تحت الارضي مورد استفاده قرار دادهاند. اما عمده پيشرفت در اين زمينه به دو دهه اخير بر ميگردد که روش‌هاي نويني جهت انجام اين قبيل مطالعات ابداع شده است. اين پيشرفت‌ها در زمينه ساخت دستگاه‌هاي جديد، ابزارآلات اندازهگيري، روش‌ها و تکنيک‌هاي آناليز بهصورت چشمگيري قابل ملاحظه است.
روش‌هاي سنتي و مدرن مورد استفاده در مسائل مهندسي ژئوتکنيک شامل کاربرد روش‌هاي آزمايشگاهي و آزمايش‌هاي برجا براي ارزيابي ويژگي‌هاي ژئوتکنيکي مصالح موجود در محل پروژه ميباشد. روش‌هاي آزمايشگاهي عمدتا بر تهيه نمونه‌‌هاي دست‌نخورده از درون گمانه‌‌هاي ماشيني و يا چاله‌‌هاي دستي استوار می‌باشند. هر دوي روش‌هاي آزمايشگاهي و صحرايي شامل مزايا و محدوديت‌هايي می‌باشند که در ادامه به آن‌‌ها اشاره می‌شود.

مزايا و محدوديت‌هاي اين آزمايش‌ها به قرار ذيل می‌باشند.

مزاياي عمده آزمون‌هاي آزمايشگاهي را می‌توان به شرح زير بر شمرد:
الف- تعريف دقيق شرايط مرزي
ب- کنترل شرايط زهکشي
پ- مسير‌هاي تنش قابل تغيير و کنترل
ت- توزيع کرنش نسبتا يکنواخت
ث- ارزيابي دقيق ويژگي‌هاي فيزيکي و مکانيکي خاک

محدوديت‌هاي عمده روش‌هاي آزمايشگاهي را مي‌توان به‌صورت زير عنوان نمود.
الف- دست‌خوردگی نمونه خاک
ب- اثر مقياس به‌علت کوچکي ابعاد نمونه
پ- مشکلات اندازه‌گيري کرنش در مرز‌ها در تغييرشکل‌ها در اين مرز‌ها
ث- گراني و وقت‌گيري اين آزمون‌ها

در ميان موارد ذکر شده در خصوص مزايا و محدوديت‌هاي ياد شده، ارزيابي ويژگي‌هاي مکانيکي و رفتاري خاک‌ها تحت مسير‌هاي تنش و شرايط زهکشي کنترل شده نکته بسيار مهمي است. اما کماکان اثر مقياس بدليل کوچکي حجم نمونه در مقايسه با شرايط واقعي خاک و دست‌خوردگی غير قابل اجتناب نمونه‌‌هاي اخذ

شده از محدوديت‌هاي اين قبيل آزمايش‌هاست.

از مزايا و محدوديت‌هاي اين دسته از آزمايش‌ها می‌توان موارد زير را برشمرد.

مزاياي عمده اين روش‌ها به شرح زير می‌باشد.
الف- بزرگي و حجم قابل‌توجه توده خاک آزمايش شده
ب- توانايي در ارزيابي تاثيرات ساختار خاک، لايه‌بندي و تغيير در خصوصيات آن
پ- امکان بررسي ويژگي‌هاي خاک در مواردي که امکان اخذ نمونه دست‌نخورده وجود ندارد.
ت- تعيين خصوصيات خاک در شرايط واقعي در محل از نظر مسائل فيزيکي، شيميايي، محيطي و بيولوژيکي
ث- صرفه‌جويي در زمان و افزايش بازده نسبت به هزينه‌‌ها

محدوديت‌هاي عمده آزمايش‌هاي صحرايي را می‌توان به‌صورت زير ذکر نمود.
الف- عدم امکان کنترل دقيق شرايط مرزي
ب- عدم امکان کنترل دقيق شرايط زهکشي
پ- توزيع غيريکنواخت کرنش‌ها
ت- دست‌خوردگی غيرقابل‌اجتناب خاک
ث- تفاوت شکل واقعي گسيختگي با وضعيت در نظر گرفته شده در طراحي
ج- محدوديت در ارزيابي طبيعت خاک
آزمايش‌هاي لرزه‌اي از جمله کاوش‌هاي صحرايي می‌باشند که شرايط مرزي و وضعيت زهکشي کنترل‌شده‌تري را ايجاد مي‌نمايند. ضمنا در اين نوع آزمايش‌ها معمولا حوزه کرنش‌ها يکنواخت‌تر و ميزان دست‌خوردگی بسيار اندک است.
بررسي مزايا و محدوديت‌هاي هر دو دسته از آزمايش‌ها نشان‌دهنده لزوم انجام هر دو نوع به‌عنوان مکمل يکديگر در تعيين ويژگي‌هاي خاک است. آزمايش‌هاي برجا نقش اساسي در تعيين ويژگي‌هاي نهشته‌‌هاي رسوبي دارند. در واقع انجام دقيق و با برنامه آزمايش‌هاي صحرايي زمينه‌ساز انتخاب بهتر و مناسب‌تر نمونه‌‌هاي آزمايشگاهي و تکميل برنامه آزمايش‌ها است. بدين ترتيب ترکيب استفاده از کاوش‌هاي صحرايي و آزمون‌هاي آزمايشگاهي، ابزاري توانمند براي حل مسائل مهندسي ژئوتکنيک در اختيار قرار خواهند داد.

اولين هدف از انجام کاوش‌هاي زيرسطحي ارزيابي لايه‌بندي تحت‌الارضي و تعيين ويژگي‌هاي فيزيکي خاک جهت سنجش با نياز‌هاي پروژه می‌باشد. تعيين دقيق مشخصات تحت‌الارضي بصورت کامل جهت انجام پروسه طراحي، ساخت و عملکرد سازه‌‌ها الزامي می‌باشد.
گستردگي شرايط زمين‌شناسي و بازه وسيع مسائل طراحي و اجرايي موجب بروز پيچيدگي در اين مطالعات مي‌گردد. با توجه به اين پيچيدگي‌ها، روش‌ها و تکنيک‌هاي مطالعات صحرايي و آزمون‌هاي برجا نيز در طول زمان گسترش يافته‌اند. تعيين و انتخاب روش مناسب براي انجام مطالعات صحرايي با درنظرگيري عوامل ذيل امکان‌پذير می‌باشد:
الف- شرايط زمين‌شناسيب- نياز‌هاي طرح
پ- روش‌هاي ساخت و اجرا
ت- روش‌هاي تحليل و طراحي
شرايط زمين‌شناسي از توده‌‌هاي سنگي سخت تا خاک‌هاي نرم و مواد آلي متغير است. اما عمده تکنيک‌هاي انجام آزمايش‌هاي برجا تنها در خصوص خاک‌ها قابل کاربرد هستند.
ملزومات طرح، روش ساخت و رويه‌‌هاي مختلف طراحي نيز به‌نوعي مشخص‌کننده سطح مطالعات و کاوش‌هاي صحرايي مورد نياز پروژه می‌باشند. به‌عنوان مثال در طرح يک نيروگاه هسته‌اي، سطح بررسي بالاتري نسبت به يک پروژه با ميزان اهميت کم‌تر از جهت کاربرد در مسائل طراحي و يا روش ساخت مورد نياز است.

جدول (1-1) فهرستي از مهم‌ترين آزمايش‌هاي برجاي مورد استفاده در مهندسي ژئوتکنيک، دامنه کاربرد آن‌‌ها در شرايط مختلف تحت الارضي و کارايي آن‌‌ها براي تعيين ويژگي‌هاي مهندسي مورد نياز را ارائه می‌نمايد (Robertson and Ghionna, 1987) .

اين جدول بر اساس هزينه‌‌هاي آزمايش و ميزان پيچيدگي نسبي آن تهيه شده است. به‌عنوان مثال آزمايش‌هاي نفوذي که هزينه کمتري دارند در قسمت بالايي جدول قرار گرفته‌اند. مرور جدول ذکر شده نشان‌دهنده آن است که عمده آزمايش‌هاي مذکور در خاک‌هاي داراي قطر متوسط دانه‌‌هاي کمتر از 6 ميليمتر (D50 < 6 mm) قابل کاربرد هستند و تنها درصد کوچکي از اين روش‌ها براي زمين‌هاي سخت مانند شن‌‌ها، نهشته‌‌هاي يخچالي

و سنگ‌ها قابل استفاده هستتد. در ادامه به معرفي مختصر تعدادي از مهم‌ترين آزمون‌هاي برجا پرداخته می‌شود.

-5-1- آزمايش نفوذ استاندارد (SPT)

آزمايش نفوذ استاندارد به آزموني اطلاق می‌گردد که طي آن يک نمونه‌گير دو تکه تحت نيروي معيني به داخل زمين رانده شده و تعداد ضربات لازم جهت 30 سانتيمتر نفوذ آن به عنوان عدد نفوذ استاندارد (N) تعيين می‌گردد (de Mello, 1971) . اصول انجام اين آزمايش در D1586   ASTM    ارائه شده است.

در اين استاندارد تاکيد شده است که قطر خارجي نمونه‌گير 1/5 سانتيمتر و قطر داخلي آن 5/3 سانتيمتر باشد. ضمنا طول نمونه‌گير جهت اخذ نمونه در حدود 50 تا 80 سانتيمتر است. نمونه‌گير با ضربه وزنه‌اي 5/63 کيلوگرمي که از ارتفاع 76 سانتيمتري ر‌ها می‌شود به داخل زمين فرو مي‌رود. نمونه اخذ شده از اين آزمايش براي انجام آزمايش‌هاي فيزيکي قابل کاربرد است و عدد نفوذ استاندارد (N) توسط محققين فراوان جهت ارزيابي ويژگي‌هاي مختلف مکانيکي خاک مرتبط شده است.

آزمون نفوذ مخروط به آزمايشي اطلاق می‌گردد که در آن يک سوند مخروطي‌شکل
به داخل زمين رانده شده و مقدار مقاومت خاک در مقابل نفوذ آن ثبت می‌گردد                   (Robertson and Campanella, 1983) .

روش انجام اين آزمايش در ASTM D3441  ارائه شده است. در اين استاندارد زاويه راس مخروط 60 درجه و قطر آن 57/3 سانتيمتر ذکر شده است که معادل سطح مقطع حدود 10 سانتيمتر مربع می‌باشد. انواع قديمي‌تر اين آزمايش به‌صورت مکانيکي عمل مي‌نمودند. اما

انواع جديدتر به تجهيزات الکترونيکي مجهز می‌باشند که مخروط را با سرعت ثابت 2 سانتيمتر بر ثانيه به داخل زمين مي‌راند.
ديگر متعلقات آزمايش ميله فشاري با سطح جانبي 150 سانتيمتر مربع و يک المان متخلخل براي ثبت فشار آب حفره‌اي در نوک است. بدين ترتيب و با استفاده از سنسور‌هاي الکترونيکي، مقاومت نوک، مقاومت جداره و فشار آب حفره‌اي به‌صورت منظم و با نفوذ مخروط اندازه‌گيري و ثبت می‌گردد.

آزمايش پرسيومتري در سال 1975 توسط Menard   ابداع گرديد و شامل قراردادن سوند استوانه‌اي شکل در گمانه از پيش حفر شده و تعيين و ثبت تغييرات حجم سوند با تغييرات در فشار است. روش انجام اين آزمايش در ASTM D4719   ارائه شده است.  قطر سوند استوانه‌اي در اين استاندارد از 4/4 تا 4/7 سانتيمتر ذکر شده است. طول بخش قابل انعطاف استوانه که منجر به اعمال فشار بر خاک می‌گردد نيز از 30 تا 60 سانتيمتر در نظر گرفته شده است.

آزمايش در فواصل قائم حدود يک متري يا بيشتر انجام شده و منحني فشار- تغيير حجم در هر عمق تعيين می‌شود. با تعيين اين منحني‌‌ها پارامتر‌هايي مانند مدول پرسيومتري (EPM) و يا فشار حدي (PL) تعيين می‌شوند که از طريق آن‌‌ها امکان دستيابي به بسياري از ويژگي‌هاي فيزيکي و مکانيکي خاک‌ها ميسر خواهد بود. پرسيومتر در انواع مختلفي

مانند پرسيومتر خودحفار يا پرسيومتر پيش‌حفار وجود دارد که هر يک در شرايط مقتضي مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

آزمايـش برش وين شامل راندن يک تيغه چهارپره در داخل خاک و تعيين نيروي پيچشي لازم براي ايجاد يک سطح استوانه‌اي برشي در اثر چرخش تيغه‌‌ها می‌باشد (Becker et al., 1987) . استفاده عمده آزمايش برش وين در خاک‌هاي چسبنده است. روش انجام اين آزمايش در ASTM D2573  ارائه شده است. بر اساس اين دستورالعمل، عرض رايج تيغه‌‌ها از 8/3 تا 2/9 سانتيمتر متغير است. همچنين طول آن‌‌ها که دو برابر عرض تيغه است در بازه 6/7 تا 4/18 سانتيمتر تغيير مي‌نمايد.
انتخاب مناسب تيغه‌‌ها وابسته به نوع خاک می‌باشد. معمولا براي خاک‌هاي رسي نرم از تيغه‌‌هاي بزرگ‌تر استفاده می‌گردد تا نيروي پيچشي در سطح وسيع‌تر و با بزرگي قابل قبول‌تري محاسبه شود. معمولا نيروي پيچشي به آهستگي و با نرخ 1/0 درجه در ثانيه اعمال می‌گردد که منجر به گسيختگي در بازه 2 الي 10 دقيقه بر حسب نوع خاک می‌گردد. مقاومت برشي خاک بر پايه مقدار نيروي پيچشي و عدد ثابتي که وابسته به هندسه دستگاه برش وين است تعيين می‌گردد.

1-5-5- آزمايش بارگذاري صفحه (PLT)         آزمايش بارگذاري صفحه شامل اعمال بارگذاري تدريجي و باربرداري بر يک صفحه

تخت فلزي قرارگرفته بر روي خاک يا در عمق مشخص توسط جک اعمال نيرو و اندازه‌گيري تغييرمکان‌‌هاي نظير هر ميزان بارگذاري و يا باربرداري است.
اين آزمايش توسط Marsland در سال 1972 ابداع گرديد و از جمله ابتدايي‌ترين آزمايش‌ها در تعيين خصوصيات تغييرشکل خاک‌ها است. با انجام اين آزمايش‌ها مدول تغييرشکل عمودي که از منحني نيرو- نشست بدست مي‌آيد، در هر عمق تعيين می‌گردد.
انجام اين آزمايش در سطح زمين و يا در انتهاي چاله دستي حفر شده امکان‌پذير است اما با ازدياد عمق، زمان و هزينه انجام آن به‌صورت تصاعدي افزايش مي‌يابد. آزمايش بارگذاري صفحه از جمله آزمون‌هاي صحرايي است که امکان انجام آن در خاک‌هاي سخت و يا زمين‌هاي نرم نيز موجود است.

در دهه‌‌هاي اخير آزمايش‌هاي ژئوفيزيک ابزاري سودمند براي ارزيابي شرايط تحت الارضي مورد استفاده مهندسين قرار گرفته است (Woods, 1978) . با توجه به عدم دست‌خوردگی ساختار خاک طي اين آزمايش‌ها و همچنين حجم بزرگ توده خاک مورد آزمايش، نتايج اين آزمون‌ها نسبت به ساير روش‌ها مزيت و برتري دارند.

روش‌هاي انعکاس لرزهاي و انکسار لرزهاي از جمله اين آزمايش‌ها می‌باشند. اساس اين

روش‌ها بر اندازه گيري زمان عبور موج کالبدي و يا موج برشي از داخل لايه‌‌هاي خاک بين يک فرستنده و يک گيرنده می‌باشد. با محاسبه سرعت موج عبوري، برخي از ويژگي‌هاي فيزيکي و مکانيکي توده خاک تعيين و محاسبه می‌شوند.

دايلاتومتر تخت توسط Marchetti در سال 1980 و سپس Schmertmann در سال 1986 به‌عنوان وسيله‌اي ساده جهت تعيين فشار افقي خاک بر شمع‌هاي تحت بارگذاري جانبي ساخته شد. طرح کنوني دايلاتومتر تخت شامل تيغه تختي به ضخامت 5/1 سانتيمتر و عرض 6/9 سانتيمتر با يک غشاء مدور به قطر 6 سانتيمتر در مرکز آن می‌باشد.
آزمايش با نفوذ تيغه تحت سرعت ثابت 2 سانتيمتر بر ثانيه به داخل زمين آغاز می‌گردد و در هر بازه نفوذ 20 سانتيمتري، دو تا سه قرائت فشار انجام می‌شود. قرائت A  در زماني انجام مي‌گيرد که غشاء با اولين حرکت در تماس با خاک قرار مي‌گيرد.
قرائت B مربوط به زماني است که غشاء به اندازه 1/1 ميليمتر به داخل خاک اطراف وارد می‌شود. در صورت نياز، فشار C نيز که فشار مربوط به وضعيت اوليه‌اش است قرائت می‌گردد. فشار‌هاي A و B با درنظرگيري تصحيح سختي غشاء به P0 و P1   اصلاح می‌گردد که از طريق آن‌‌ها پارامتر‌هاي اصلي مانند شاخص دايلاتومتري (ED) يا شاخص مصالح (ID) محاسبه می‌گردد.

محققين مختلف ارتباطات مناسبي بين اين شاخص‌ها و پارامتر‌هاي فيزيکي و مکانيکي خاک برقرار نموده‌اند که از طريق آن‌‌ها امکان تعيين اين خصوصيات وجود خواهد داشت. روش انجام آزمايش دايلاتومتري در ASTM D6635  ارائه شده است.
از مزاياي عمده آزمايش دايلاتومتري می‌توان به دو مورد ذيل اشاره نمود:
الف- دايلاتومتر وسيله‌اي ساده و اقتصادي براي تعيين خصوصيات مکانيکي خاک مانند سختي، مقاومت و تاريخچه تنش با قابليت تکرار بسيار بالا در اعماق متوالي در يک محل است.
ب- به دليل هندسه و شکل دايلاتومتر، ميزان دست‌خوردگی توده خاک از جمله کرنش‌هاي برشي و حجمي و غيريکنواختي ناشي از قراردادن اين وسيله در هر عمق جهت تعيين خصوصيات خاک حداقل است که منجر به ارزيابي دقيقتري از شرايط و ويژگي‌هاي مکانيکي خاک خواهد شد.

فصل دوم
تاريخچه دايلاتومتري


2-1- مقدمه

آزمايش دايلاتومتري تخت توسط Marchetti در سال 1980 در ايتاليا ابداع گرديد. پس از آن استفاده از اين دستگاه در آمريکاي شمالي و سپس اروپا رواج يافت. در حال حاضر دايلاتومتر در بيش از 40 کشور جهان مورد استفاده قرار مي‌گيرد. شکل (2-1)، توزيع جهاني استفاده از دايلاتومتر را نشان مي‌دهد که بيانگر فراگيرشدن اين آزمايش در ‌جهان می‌باشد.

دستگاه دايلاتومتر، روش آزمايش با آن و اولين ارتباطات تجربي ما بين خروجي‌‌هاي آن و خواص مکانيکي خاک‌ها توسط Marchetti در مقاله‌ای بنيادي در مجله ASCE ايالات متحده تحت عنوان "انجام آزمايش‌هاي برجا با دايلاتومتر تخت" چاپ گرديد. پس از آن و با توجه به مقبوليت نتايج اين آزمايش، به‌سرعت روابط تجربي براي ارتباط پارامتر‌هاي خروجي اين آزمايش و ويژگي‌هاي فيزيکي و مکانيکي

خاک گسترش يافت.

  از جمله اولين استاندارد‌ها و منوال‌‌هاي موجود که در ارتباط با آزمايش دايلاتومتري وجود دارد، پيشنهادي است که در سال 1986 توسط ASTM  به چاپ رسيد. اما استاندارد موجود براي انجام آزمايش دايلاتومتر، که نسخه پيشنهادي آن ابتدا در سال 2001 مورد تصويب قرار گرفت، تحت عنوان "روش استاندارد انجام آزمايش دايلاتومتر تخت" گسترش يافت و هم اکنون تحت عنوان ASTM D6635  در استاندارد سال 2007 موجود می‌باشد. همچنين استاندارد اروپايي Eurocode 7 که در سال 1997 چاپ گرديد نيز از جمله دستورالعمل‌هاي معتبر موجود در اين ارتباط است. به‌ همين ترتيب استاندارد‌هاي ملي و داخلي براي انجام اين آزمايش در برخي کشور‌ها مانند آلمان و سوئد تهيه شده است.
دستورالعمل تهيه شده براي انجام آزمايش دايلاتومتر تخت توسط سازمان حمل و نقل ايـالات متـحـده (US DOT) از جمله ديگـر مراجـع مصطلح در اين زمينه است (Briaud and Miran, 1992) . ضمنا Marchetti در سال 1997 در گزارشی جامع و کليدي، کاربرد‌هاي طراحي و پيشرفت‌هاي انجام‌شده تا آن زمان در ارتباط با اين آزمايش را جمع‌آوري و منتشر نمود.
ليستي از استاندارد‌هاي موجود در اين زمينه به قرار زير می‌باشند:

ASTM D6635 (2007), "Standard Test Method for Performing the Flat Dilatometer", American Society for Testing Materials, West Conshohocken, 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).
همچنين در اين زمينه از دستورالعمل‌‌هاي ذيل 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 سمينار‌هاي مرتبط با دايلاتومتر تخت

در ارتباط با آزمايش دايلاتومتري تاکنون چند کنفرانس و سمينار بين المللي برگزار شده که نتايج تحقيقات محققين مختلف در سراسر جهان را به‌صورت متمرکز منتشر و ارائه نموده است. اهم کنفرانس‌ها، سمينار‌ها و کارگاه‌هاي آموزشي در اين رابطه به‌قرار زير می‌باشند:
1- اولين کنفرانس بين‌المللي آزمايش دايلاتومتر تخت در سال 1983 در ادمونتون1 کانادا

2- کارگاه آموزشي يک‌روزه آزمايش

دايلاتومتري توسط Marchetti در آتلانتا2 در ايالاتمتحده به‌صورت جنبي در کنار کنفرانس بينالمللي آزمايش‌هاي برجا در سال 1998
3- سمينار بينالمللي آزمايش دايلاتومتر تخت و کاربرد آن در طراحي و مسائل مهندسي ژئوتکنيک توسط Marchetti در انجمن ژئوتکنيک ژاپن در توکيو در سال 1999
4- دومين کنفرانس بين المللي آزمايش دايلاتومتر تخت در سال 2006 در واشنگتن ايالات متحده

Marchetti اقدام به تهيه سايتي شخصي در اينترنت جهت گسترش و اشاعه آزمايش دايلاتومتر تخت نموده است که می‌توان مقالات کليدي و برخي دستوالعمل‌هاي مرتبط با انجام آزمايش را از آن استخراج نمود. آدرس اين سايت از قرار زير می‌باشد:
http://www.marchetti-dmt.it

بررسي مطالعات گذشته نشان مي‌دهد که آزمايش دايلاتومتري در ايران تا کنون فقط براي تعيين مدول تغييرشکل سنگ‌‌ها مورد استفاده قرار گرفته و تحقيقي که از اين آزمايش براي ارزيابي خصوصيات خاک‌‌ها استفاده شده باشد، موجود نيست.

به‌عنوان يکي از اولين موارد، در سال 2003 از اين آزمايش در مورد سد مسجد سليمان و ارزيابي ويژگي‌هاي تکيه‌گاه‌هاي سنگي استفاده

شد (Stabel & Samani, 2003 ).  پس از آن به‌منظور بررسي ويژگي‌هاي ساختگاهي براي احداث سد بر روي رودخانه جاوه که در نزديکي شهر سنندج در استان کردستان واقع شده است از آزمايش‌‌هاي دايلاتومتري و بارگذاري صفحه‌اي که دو روش مرسوم براي تعيين مدول تغيير شکل در سنگ‌‌ها هستند، در گالري‌‌هاي از پيش آماده شده استفاده گرديد (‌هاشمي و قاروني نيک، 2006). با توجه به اينکه هر دو روش مبتني بر تئوري الاستيسيته هستند که در آن‌‌ها توده سنگ به‌عنوان محيطي الاستيک، ايزوتروپ و همگن در نظر گرفته می‌شود، بايد مدول تغيير شکل بدست‌آمده از هر دو روش يکسان باشند. اما معمولا در شرايط واقعي چنين اتفاقي نمي‌افتد و مدول بدست‌آمده از آزمون بارگذاري صفحه‌اي بزرگتر از مقدار نظير در آزمايش دايلاتومتري خواهد بود.
طاهريان و همکاران (2006) استفاده از اين آزمايش در سايت نيروگاه آبي لوارک  که در پنجاه کيلومتري شمال شرقي تهران واقع شده است را گزارش نمودند. همچنين‌‌هاشمي و قاروني نيک (2006) نيز استفاده از نتايج آزمايش دايلاتومتري را براي اندازه‌گيري مدول تغييرشکل در سد جاوه گزارش کرده و استفاده از دايلاتومتر و بارگذاري صفحه را براي اين منظور با هم مقايسه نمودند.

شاهورديلو (2007) استفاده از آزمايش دايلاتومتري را در نيروگاه سياه‌بيشه که اولين نيروگاه پمپي ايران می‌باشد گزارش کرد.‌‌ هاشمي و همکاران (2007) نيز آزمايش‌‌هاي دايلاتومتري زيادي را در مطالعات سايتي

واقع در نزديکي شهر اليگودرز در استان لرستان که در غرب ايران واقع است، انجام دادند. آن‌‌ها در مقاله خود به بررسي و مقايسه نتايج بدست‌آمده از کاربرد دو نوع دايلاتومتر مختلف پرداختند.
همچنين ‌‌هاشمي (2008) استفاده از اين روش را به‌همراه بارگذاري صفحه اي در سد رودبار لرستان گزارش نموده است. فرامرزي (2008) نيز در پژوهشي به تفسير نتايج آزمايش‌‌هاي بارگذاري صفحه‌اي و دايلاتومتري پرداخته است. همچنين قاروني نيک (2008) در مقاله‌اي استفاده از دايلاتومتر و آزمايش بارگذاري صفحه‌اي را در خصوص سد چم‌شير گزارش کرده است.
با توجه به اين موارد مشخص می‌گردد که آزمايش دايلاتومتري در ايران، تا کنون به‌صورت بسيار محدود و فقط در مورد سنگ‌ها استفاده شده است. با توجه به قابليت‌هاي متعدد اين آزمايش در تعيين ويژگي‌هاي مکانيکي خاک‌ها، بجاست تا اين آزمايش در مورد خاک‌ها نيز در ايران، مورد استفاده قرار گرفته و در آينده شاهد گسترش کاربرد آن در پروژه‌‌هاي عمراني و مطالعات ژئوتکنيکي باشيم.

فصل سوم
معرفي دستگاه دايلاتومتر و انواع آن

-1- مقدمه

دستگاه آزمايش دايلاتومتري توسط Marchetti   محقق ايتاليايي در سال 1980 ساخته شد. اما اين دستگاه ابتدا در آمريكاي شمالي و سپس در اروپا مورد استفاده قرار گرفت و هم اكنون در بيش از 40 كشور جهان استفاده مي‌شود. شکل (3-1) توزيع جهاني استفاده از آزمايش دايلاتومتر را نشان می‌دهد. بنا به اين شکل مشخص می‌گردد که آزمايش دايلاتومتری در اغلب نقاط جهان مطرح بوده و مورد استفاده قرار گرفته است.

دايلاتومتر تيغه‌ای فولادي و ضد زنگ مي‌باشد كه شامل غشائی صاف، فلزي و داير‌ه‌اي است كه روي پايه‌ای سوار مي‌شود. در شكل (3-2) نماي كلي و واقعي تيغه دايلاتومتر نشان داده شده است.

تيغه فلزي از طريق يك كابل الكتريكي- فشاري (كه الكتريسيته و فشار گاز را منتقل مي‌كند) به واحد كنترل كه روي سطح زمين قرار مي‌گيرد متصل مي‌شود و از طريق ميله‌‌هايي كه به داخل زمين فرو مي‌رود، عمل خواهد كرد.
يك تانك گاز به واحد كنترل متصل خواهد شد. اين تانك، گاز مورد نياز براي منبسط كردن غشاء فلزي را فراهم مي‌كند. تانك گاز توسط يك كابل فشاري به واحد كنترل مربوط مي‌شود.
واحد كنترل شامل موارد زير مي‌باشد:

 1) تنظيم كننده فشار
2) گيج اندازه‌گيري فشار
3) چراغ‌‌هاي راهنما
4) دريچه‌‌هاي هوا
تيغه حفاري توسط دستگاه‌‌هاي معمول مورد استفاده براي اين كار، مثل دستگاه CPT و ساير دستگاه‌‌هاي حفاري، به داخل زمين فرو برده مي‌شود. ميله‌‌هاي فشاري براي انتقال فشار دستگاه حفار به تيغه دايلاتومتر استفاده مي‌شود. در شكل‌هاي (3-3) و (3-4) شماي كلي و همچنين قسمت‌هاي اصلي آزمايش دايلاتومتري همراه با بعضي مشخصات آن‌‌ها نشان داده شده است.
آزمايش با قراردادن تيغه دايلاتومتر به داخل زمين شروع مي‌شود. هنگام نفوذ تيغه در داخل زمين، توسط واحد كنترل، غشاء فلزي منبسط شده و موارد زير از دستگاه خوانده و برداشت مي‌شود:
فشار A : فشاري كه غشاء براي شروع جابجايي خود در مقابل خاك لازم دارد.
فشار B : فشاري كه لازم است تا مركز غشاء فلزي به اندازه 1/1 ميلي‌متر داخل خاك حركت كند.
فشار سومي به نام C را می‌توان بصورت اختياري برداشت نمود. اين فشار به‌صورت دلخواه در حين كاهش فشار پشت غشاء با سرعتي پايين، تا رسيدن به فشار B‌ برداشت خواهد شد.
سپس تيغه فلزي دوباره به اندازه معمول (20 سانتي‌متر) به داخل زمين فرو برده مي‌شود و دوباره برداشت‌‌هاي A و B انجام مي‌گيرد.