در چرخه مطالعات ژئوتکنیک و تعیین خصوصیات فیزیکی و مقاومتی خاک‌ها، دستیابی به نمونه‌های با کیفیت و دست‌نخورده که معرف شرایط طبیعی خاک در محل باشد همواره یکی از دغدغه‌های مهندسین ژئوتکنیک بوده است. از این رو علاوه بر نمونه‌گیری و انجام آزمایش‌های آزمایشگاهی، انجام آزمایش‌های صحرایی یا درجا (in-situ) در انواع مراجع فنی معرفی و توصیه شده است. آزمایش نفوذ مخروط (CPT) یکی از دقیق‌ترین و مناسب‌ترین آزمایش‌های صحرایی در تعیین انواع پارامتر‌های خاک‌های ریزدانه (خیلی نرم تا سفت) و دانه‌ای (سست تا نیمه‌متراکم) است.
تصویر پروب مخروط شامل حسگرهای نیرو و فشار آب منفذی
این ابزار متشکل از یک میله استوانه‌ای با نوک مخروطی شکل است که تحت نیروی فشار استاتیکی با سرعت ثابت ۲ سانتیمتر بر ثانیه در داخل خاک نفوذ می‌کند. در حین نفوذ مخروط، انواع سنسورهای الکتریکی نیروهای لازم برای نفوذ نوک مخروط (qc)، مقاومت جدار اصطکاکی (fs) و مقدار فشار آب حفره‌ای (u) را به صورت مجزا و پیوسته اندازه‌گیری و ثبت می‌کند. سیستم آزمایش نفوذ مخروطی که مجهز به اندازه‌گیری فشار آب حفره‌ای باشد CPTu نامیده شده است. در واقع در آزمایش نفوذ مخروط، بدون نیاز به نمونه‌گیری و تنها با استفاده از این سه پارامتر qc ،fs و u نوع خاک و لایه‌بندی آن با دقت خیلی خوبی تعیین شده و همچنین انواع پارامتر‌های فیزیکی و مکانیکی خاک (جهت محاسبات مقاومتی و نشست خاک) قابل استخراج خواهد بود.
مهندسین مشاور "ژئومحیط پارس" در راستای ارتقاء کیفیت خدمات و افزایش توانایی خود در ارائه خدمات ویژه مهندسی ژئوتکنیک اقدام به تاًمین دستگاه CPTu نموده است. دستگاه مزبور از نوع SCPTu بوده که علاوه بر توانایی اندازه-گیری مقاومت نوک، مقاومت جدار و فشار آب حفره‌ای، از قابلیت اندازه‌گیری سرعت انتشار امواج برشی و تراکمی (VS ،VP) نیز برخوردار است (Seismic CPTu).
با استفاده از توانایی‌های فنی و تجارب چندین پروژه داخلی و بین‌المللی، این شرکت در بخش R&D دستگاه مذکور را بر روی سیستم محرک از نوع چرخ زنجیری مستقر نموده (Track Mounted) تا علاوه بر عدم نیاز به تاًمین و جابجایی سربار، قابلیت حرکت در انواع زمین‌های نرم و خیس را نیز داشته باشد. با توجه به محدود بودن امکانات این آزمایش در کشور، شرکت ژئومحیط پارس امیدوار است بتواند به کمک انجام این آزمایش علاوه بر ارائه خدمات سریعتر و دقیق-تر به کارفرمایان، گام مثبتی در پیشبرد دانش فنی ژئوتکنیک کشور نیز برداشته باشد.
مزایای آزمایش CPTu:
- سرعت بالای آزمایش و صرفه‌جویی زمانی (امکان انجام چند نقطه ۲۰ تا ۳۰ متری در یک روز)
- ارائه پروفیلی پیوسته از جنس و لایه‌بندی خاک
- مناسب برای خاک‌های که نمونه‌گیری از آنها دشوار است
- قابلیت اندازه‌گیری فشار آب حفره‌ای
- کاهش خطای اپراتور و قابلیت تکرارپذیری بالا
- امکان تفسیر نتایج بر اساس پایه‌های تئوریک قوی
- ارزیابی پتانسیل روانگرایی لایه‌های نرم و سست اشباع
- محاسبه مستقیم ظرفیت باربری پی‌های سطحی و عمیق
- مناسب برای شناسایی خواص رسوبات نرم و سست دریایی
- امکان نصب انواع سنسور‌ها با عملکردهای مختلف
شرح آزمایش نفوذ مخروط (CPTu)
آزمايش نفوذ مخروط (CPT) اولين بار در سال ۱۹۳۲ توسط Barentsen در هلند استفاده شد. به همين دليل از این آزمایش با عنوان مخروط هلندي (Dutch Cone) نيز یاد مي‌شود. مبناي این آزمايش براساس مقاومت خاک در برابر نفوذ مخروط است. آزمايش نفوذ مخروط به دو صورت "مکانيکی" و "الکتريکی همراه با اندازه‌گيری فشار آب حفره‌ای" صورت مي‌گيرد.
تصوير شماتيک عملیات و مفاهیم کلی آزمایش نفوذ مخروط
نوع پيشرفته اين آزمايش طبق استاندارد ASTM-D-5778 انجام می‌شود و در طي آن سه پارامتر مستقل از جمله مقاومت نوک (qc)، اصطکاک جدار (fs) و فشار آب منفذي (u) به صورت پروفيل پيوسته در عمق قرائت و ثبت مي‌گردد. قطر مخروط حدود ۳۵/۷ ميليمتر بوده که سطح مقطع صفحه افقی معادل آن ۱۰ سانتیمتر مربع می‌باشد. سرعت نفوذ مخروط در آزمايش ۲۰ ميليمتر بر ثانيه است و نفوذ توسط یک سیستم هیدرولیکی انجام می‌شود. با استفاده از اين آزمايش بدون گمانه‌زني و نمونه‌برداري مي‌توان بسياري از پارامترهاي خاک را با دقت خوبي تخمين زد و از طبقه‌بندي لايه‌ها حتي در ميان-لايه‌هاي نازک نيز مطلع شد.
شمای انجام عملیات لرزه‌ای در آزمایش نفوذ مخروط لرزه‌ای
نمونه نتایج اصلی تست و برآورد پتانسیل روانگرایی بر اساس آن
سایر خدمات ویژه شرکت