لخّصلي

تلخص هذه الوثيقة ثلاث اختبارات رئيسية على الصخور والتربة: اختبار الشد المباشر، اختبار الشد بالانشطار، واختبار مقاومة التكلك. كما تشمل اختبارات لمعاملات المرونة في الصخور، واختبارات على التربة المعالجة بالجير والإسمنت. تُفصل كل اختبار تفصيلًا، شاملةً الغرض، المعدات المستخدمة، خطوات الاختبار، الحسابات، تسجيل النتائج، والملاحظات الهامة. الهدف العام هو تحديد خصائص قوة المواد المختلفة، سواءً كانت صخورًا أو تربة معالجة، وذلك لتقييم صلاحيتها للاستخدامات الهندسية المختلفة، مثل تصميم الأساسات والمنشآت.

ملخص اختبار مقاومة الشد المباشر للصخور

الغرض من الاختبار

• تحديد مقاومة الشد المباشر للعينات الصخرية السليمة، حيث تعتبر مقاومة الشد للصخور أقل من مقاومتها للضغط.


• تُستخدم النتائج لتقييم حالة الانهيار في المنشآت الصخرية.

الجهاز المستخدم

1. 
   جهاز التحميل: يوفر حملًا محوريًا بمعدل ثابت ومناسب لضمان الانهيار خلال 5 إلى 15 دقيقة.


2. 
   الماسك المعدني:
   
   
   
   • يُثبت على طرفي العينة باستخدام مادة لاصقة.
   
   
   • يجب ألا يزيد قطره عن قطر العينة بأكثر من 2 مم، وألا يقل سمكه عن 3 مم.
   
   
   • متصل بجزء لين لنقل الحمل دون إحداث عزوم أو إجهادات غير محورية.
   
   
   
   

مواصفات العينة

• يجب أن تكون العينة أسطوانية ودائرية تمامًا.


• تُحضر وفقًا للمواصفات القياسية (البند 1/1/2).

طريقة الاختبار

1. تثبيت الماسك المعدني على العينة مع ضبط محاذاة المحور الطولي.


2. وضع العينة في الجهاز والتأكد من انتقال الحمل محوريًا.


3. تطبيق حمل شد مستمر بمعدل ثابت حتى الانهيار.


4. تسجيل الحمل الأقصى عند الانهيار.

الحسابات

• تُحسب مقاومة الشد بقسمة الحمل الأقصى على مساحة مقطع العينة.

تسجيل النتائج

يجب أن يتضمن التقرير:

1. وصف العينة (نوع الصخر، التجانس، وضع الترسيب).


2. معدل التحميل.


3. حالة الرطوبة (مشبعة، مجففة، طبيعية).


4. مقاومة الشد للعينة والمتوسط لجميع العينات.


5. الانحراف المعياري.


6. رسم توضيحي لسطح الانهيار.

ملاحظات

• يُجرى الاختبار في ظروف تحميل مضبوطة لتجنب الصدمات.


• يُفضل إجراء الاختبار على عينات متعددة لزيادة دقة النتائج.
   
  ملخص اختبار مقاومة الشد بالانشطار للصخور
  

1. الغرض من الاختبار:

• تحديد مقاومة الشد للصخور بطريقة غير مباشرة عن طريق تطبيق حمل ضغط قطري على قرص صخري.


• تعتبر هذه الطريقة بديلاً عن اختبار الشد المباشر لأنها أبسط وأقل تكلفة.


• تحاكي الإجهادات الطبيعية في الموقع التي عادة ما تكون إجهادات شد مصحوبة بضغوط.

2. المواصفات القياسية:

• يتم إجراء الاختبار وفق المعايير الدولية لاختبارات الصخور.


• يجب أن تكون العينات ممثلة لنوع الصخر المختبر.

3. المعدات والأجهزة:

• جهاز تحميل هيدروليكي مزود بنظام قياس الحمل.


• ألواح تحميل من الصلب (علوية كروية وسفلية مستوية).


• شرائح كارتونية أو خشبية لتوزيع الحمل.


• أجهزة قياس الأبعاد بدقة 0.1 مم.

4. تحضير العينات:

• تؤخذ العينات من نوى حفر أسطوانية.


• تشكل العينات على هيئة أقراص بنسبة سمك إلى قطر (0.5-1.0).


• يجب أن تكون الأسطح متوازية وناعمة.


• يتم قياس الأبعاد بدقة وتسجيل حالة الرطوبة.

5. خطوات الاختبار:

1. تثبيت العينة بين ألواح التحميل مع استخدام الشرائح الوسيطة.


2. ضمان محاذاة العينة بشكل صحيح باستخدام مصدر ضوئي.


3. تطبيق حمل ضغط مستمر بمعدل (2000-3500 كيلو نيوتن/م²/دقيقة).


4. متابعة العينة حتى حدوث الانشطار (خلال 1-10 دقائق).


5. تسجيل الحمل الأقصى عند الانشطار.

6. الحسابات:
تُحسب مقاومة الشد بالمعادلة:
σₜ = (2P)/(πLD)
حيث:
σₜ = مقاومة الشد (MPa)
P = الحمل الأقصى (N)
L = سمك العينة (mm)
D = قطر العينة (mm)

7. تسجيل النتائج:

• حساب متوسط نتائج ثلاث عينات على الأقل.


• وصف خصائص العينات (النوع، التراكيب، الشوائب).


• توثيق ظروف الاختبار (معدل التحميل، حالة الرطوبة).


• إرفاق رسومات توضح شكل الكسر واتجاهه.

8. الملاحظات:

• يجب مراعاة تأثير الرطوبة على النتائج.


• يوصى باستخدام عينات بقطر لا يقل عن 50 مم.


• التأكد من معايرة الأجهزة قبل الاختبار.

9. السلامة:

• ارتداء معدات الوقاية الشخصية.


• التأكد من ثبات العينة قبل التحميل.


• العمل وفق إجراءات السلامة المعتمدة.

 
ملخص اختبار مقاومة الطين الصفحي والصخور الضعيفة للتكلك (ASTM D4644 / 35/2)

الغرض من الاختبار

يهدف الاختبار إلى تحديد معامل مقاومة الطين الصفحي أو الصخور الضعيفة للتكلك (التفتت) بعد دورتين من الجفاف والتبليل مع الاحتكاك. يُستخدم هذا الاختبار لتقييم مدى مقاومة الصخور للعوامل الجوية والاحتكاك.

الجهاز المستخدم

1. 
   

   جهاز مقاومة التكلك:

   
   
   
   
   • يتكون من أسطوانة شبكية قطرها وطولها محددان، مثبتة على حوض قابل للدوران بسرعة 20 دورة/دقيقة لمدة 10 دقائق.
   
   
   • يجب أن تتحمل الأسطوانة درجة حرارة التجفيف وأن تكون مقاومة للاحتكاك.
   
   
   
   


2. 
   

   فرن تجفيف: قادر على الحفاظ على درجة حرارة ثابتة (105°C ± 5°C).

   
   


3. 
   

   ميزان حساس: دقة 0.1 جرام.

   
   


4. 
   

   أدوات تنظيف: مثل الفرشاة.

   
   


5. 
   

   ماء مقطر.

   
   

إعداد العينة

• يجب أن تكون العينة مكونة من قطع متجانسة وزن كل منها 40-60 جرامًا، بإجمالي وزن 450-500 جرام.


• تُزال الزوايا الحادة والغبار باستخدام الفرشاة.


• تُحفظ العينة في ظروف تحافظ على الرطوبة الطبيعية.

خطوات الاختبار

1. 
   

   التجفيف الأول:

   
   
   
   
   • توضع العينة في الأسطوانة وتُجفف في الفرن لمدة 16 ساعة.
   
   
   • تُبرد العينة والأسطوانة لدرجة حرارة الغرفة ثم تُوزن.
   
   
   
   


2. 
   

   التبليل والاحتكاك:

   
   
   
   
   • توضع الأسطوانة في الحوض المملوء بالماء المقطر (20 مم تحت المحور).
   
   
   • تدور الأسطوانة بسرعة 20 دورة/دقيقة لمدة 10 دقائق.
   
   
   
   


3. 
   

   التجفيف الثاني:

   
   
   
   
   • تُجفف العينة والأسطوانة مرة أخرى لمدة 16 ساعة.
   
   
   • تُكرر خطوات التبليل والتجفيف لدورة ثانية.
   
   
   
   


4. 
   

   الوزن النهائي:

   
   
   
   
   • يُسجل وزن العينة والأسطوانة بعد كل دورة.
   
   
   
   

الحسابات

يتم حساب معامل مقاومة التكلك للدورة الثانية باستخدام المعادلة:

[
I_{d(2)} = \left( \frac{W - C}{B - C} \right) \times 100
]

حيث:

• (I_{d(2)}): معامل مقاومة التكلك للدورة الثانية (%).


• (B): وزن الأسطوانة + العينة قبل الدورة الأولى.


• (W): وزن الأسطوانة + العينة بعد الدورة الثانية.


• (C): وزن الأسطوانة فارغة.

تسجيل النتائج

يجب أن يتضمن التقرير:

1. وصف العينة ومصدرها.


2. قيمة معامل مقاومة التكلك (%).


3. درجة حرارة الماء المستخدم.


4. المحتوى المائي الطبيعي للعينة.


5. وصف الأجزاء المتبقية في الأسطوانة بعد الاختبار.

ملاحظات

• يُفضل توثيق النتائج بصورة فوتوغرافية للعينة قبل وبعد الاختبار.


• يجب اتباع الإرشادات بدقة لضمان نتائج موثوقة.

 
ملخص الاختبارات المعملية لقياس سرعات الموجات ومعاملات المرونة في الصخور

1. مقدمة

تهدف هذه الاختبارات إلى قياس سرعات الموجات الطولية والمستعرضة في الصخور، وتحديد معاملات المرونة الديناميكية مثل:

• معامل المرونة (E)


• معامل القص (G)


• نسبة بواسون (U)


• معامل لامي (λ)


• المعامل الشامل (K)

2. متطلبات العينة

• 
  حجم العينة:
  
  
  
  • يجب أن يكون طول الموجة (Λ) أكبر من 3 أضعاف حجم الحبيبات (A ≥ 3d).
  
  
  • يجب أن يكون البعد الجانبي للعينة (D) أكبر من 5 أطوال موجية (D ≥ 5Λ).
  
  
  
  


• 
  المسافة بين النقاط:
  
  
  
  • يجب أن تكون مسافة انتقال النبضات أكبر من 10 أضعاف حجم الحبيبات.
  
  
  
  


• 
  التجهيز:
  
  
  
  • يجب أن تكون الأسطح الملامسة للمحولات مستوية ومتوازية بدقة (1 مم/م).
  
  
  
  

3. تأثير الرطوبة ودرجة الحرارة

• 
  حالات الرطوبة:
  
  
  
  • يمكن اختبار العينات في حالات مختلفة: رطوبة طبيعية، مشبعة بالماء، أو مجففة.
  
  
  
  


• 
  التجفيف:
  
  
  
  • يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة 60°م عند تجفيف العينات.
  
  
  
  


• 
  التشبع:
  
  
  
  • يجب نقع العينات في الماء حتى وقت الاختبار إذا كانت مشبعة.
  
  
  
  

4. الأجهزة المستخدمة

• 
  محولات الطاقة (Transducers):
  
  
  
  • تقوم بتحويل النبضات الميكانيكية إلى كهربائية والعكس.
  
  
  • يُفضل استخدام محولات بيزوكهربائية (Piezoelectric).
  
  
  
  


• 
  المكبرات (Preamplifiers):
  
  
  
  • تُستخدم إذا كانت الإشارة ضعيفة.
  
  
  
  


• 
  الأسيلوسكوب (Oscilloscope):
  
  
  
  • يُستخدم لرصد الموجات وقياس الزمن بدقة.
  
  
  
  

5. قياس زمن انتقال النبضات

• 
  المعايرة:
  
  
  
  • يجب معايرة دوائر قياس الزمن دورياً (شهرياً على الأقل).
  
  
  
  


• 
  الأساليب:
  
  
  
  • استخدام عدادات إلكترونية أو دوائر تأخير زمني.
  
  
  
  


• 
  الدقة:
  
  
  
  • يجب أن تكون دقة القياس ضمن نطاق 2 ميكروثانية إلى 3 ميكروثانية.
  
  
  
  

6. حساب معاملات المرونة

• 
  سرعة الموجات:
  
  
  
  • تحسب السرعات الطولية (Vp) والمستعرضة (Vs) باستخدام:
    [
    V_p = \frac{L}{T_p}, \quad V_s = \frac{L}{T_s}
    ]
    حيث:
    
    
    
    • (L): مسافة انتقال النبضة (م).
    
    
    • (T): زمن الانتقال (ثانية).
    
    
    
    
  
  
  
  


• 
  المعاملات المرنة:
  
  
  
  • تُحسب من العلاقات بين السرعات والكثافة (ρ)، مثل:
    [
    E = \rho V_s^2 \left( \frac{3V_p^2 - 4V_s^2}{V_p^2 - V_s^2} \right)
    ]
  
  
  
  

7. ضمان الدقة والحد من الأخطاء

• 
  عدم التجانس (Anisotropy):
  
  
  
  • إذا تجاوزت نسبة عدم التجانس 2٪، قد تزيد الأخطاء في النتائج.
  
  
  
  


• 
  العزل الكهرومغناطيسي:
  
  
  
  • يجب عزل المحولات داخل علب معدنية لتجنب التشويش.
  
  
  
  


• 
  تحسين نقل الطاقة:
  
  
  
  • معالجة الأسطح وتصميم لوحات أمامية رقيقة لتحسين كفاءة النقل.
  
  
  
  

 
ملخص اختبارات التربة المعالجة بالجير

1. الغرض من الاختبار

يهدف هذا الاختبار إلى:

• تحديد نسبة الانتفاخ ونسبة الانكماش للتربة المعالجة بالجير.


• قياس ضغط الانتفاخ الأقصى.


• حساب معامل النفاذية لخليط التربة والجير.


• دراسة التغيرات الحجمية للتربة تحت تأثير تغيرات الرطوبة والأحمال.

2. الأجهزة المستخدمة

• 
  جهاز الضغط (Consolidometer):
  
  
  
  • مزود بحلقة ضغط من النحاس أو الفولاذ غير القابل للصدأ (قطر داخلي ≥ 62 مم، ارتفاع 36 مم).
  
  
  • أقراص نحاسية أو فولاذية (قطر 62 مم، سمك 20 مم).
  
  
  • أقراص مسامية لنفاذية الماء.
  
  
  • خلية ضغط تسمح بتشبع العينة بالماء.
  
  
  • مقياس استطالة بدقة 0.01 مم.
  
  
  
  


• 
  أدوات أخرى:
  
  
  
  • أدوات تسوية العينة.
  
  
  • قدمة قياس (دقة 0.1 مم).
  
  
  • ميزان دقيق.
  
  
  • فرن تجفيف (درجة حرارة 60°م).
  
  
  
  

3. إعداد العينة

1. 
   تحضير الخليط:
   
   
   
   • خلط التربة مع الجير بنسب محددة (وفقًا لاختبار الدمك رقم 18/2).
   
   
   • ضمان عدم وجود حبيبات أكبر من 4.75 مم.
   
   
   
   


2. 
   دمك العينة:
   
   
   
   • وضع العينة في حلقة الضغط ودمكها تحت حمل حتى الوصول إلى الكثافة المطلوبة.
   
   
   • تخزين العينة في وعاء محكم لمنع تغير الرطوبة.
   
   
   
   


3. 
   حالات الاختبار:
   
   
   
   • اختبار العينة في حالات:
     
     
     
     • الرطوبة الطبيعية.
     
     
     • التشبع بالماء.
     
     
     • الجفاف (بعد تجفيفها في الفرن).
     
     
     
     
   
   
   
   

4. إجراء الاختبار

أ. طريقة الحجم الثابت

1. وضع العينة في خلية الضغط مع الأقراص المسامية.


2. غمر العينة بالماء تدريجياً ومراقبة الانتفاخ.


3. تطبيق أحمال متدرجة لتثبيت الانتفاخ:
   
   
   
   • تسجيل قراءات مقياس الاستطالة كل 24 ساعة أو عند ثبات القراءة.
   
   
   • تحديد ضغط الانتفاخ الأقصى (أقصى حمل يمنع الانتفاخ).
   
   
   
   

ب. طريقة الانتفاخ تحت الحمل

1. تعريض العينة المشبعة لحمل ثابت (2 كيلو نيوتن/م²).


2. زيادة الحمل تدريجياً حتى الوصول إلى الحمل الأقصى.


3. قياس التغيرات الحجمية وتسجيلها.

ج. قياس معامل النفاذية

1. توصيل خلية الضغط بأنبوب مدرج لقياس مستوى الماء.


2. حساب المعامل من العلاقة:
   [
   K = 2.3 \frac{a \cdot L}{A \cdot t} \log \left( \frac{H_1}{H_2} \right)
   ]
   حيث:
   
   
   
   • (a): مساحة الأنبوب.
   
   
   • (L): ارتفاع العينة.
   
   
   • (A): مساحة مقطع العينة.
   
   
   • (H_1, H_2): منسوب الماء الابتدائي والنهائي.
   
   
   
   

5. الحسابات

• 
  

  نسبة الانتفاخ:
  [
  \Delta = \frac{H_1 - H_0}{H_0} \times 100
  ]
  حيث:

  
  
  
  
  • (H_1): ارتفاع العينة بعد الانتفاخ.
  
  
  • (H_0): ارتفاع العينة الابتدائي.
  
  
  
  


• 
  

  نسبة الانكماش:
  [
  \Delta h_s = \frac{H_1 - H_d}{H_1} \times 100
  ]
  حيث:

  
  
  
  
  • (H_d): ارتفاع العينة بعد الجفاف.
  
  
  
  


• 
  

  نسبة الفراغات:
  [
  e = e_0 \pm \Delta e
  ]
  ((+) للانتفاخ، (-) للانضغاط).

  
  

6. تسجيل النتائج

• رسم منحنى العلاقة بين الحمل ونسبة الانتفاخ.


• تسجيل بيانات العينة:
  
  
  
  • رقم العينة، العمق، الموقع.
  
  
  • الكثافة، محتوى الرطوبة، درجة التشبع.
  
  
  • نوع حلقة الضغط (ثابتة أو متحركة).
  
  
  
  

7. الملاحظات

• نتائج الاختبار تعتمد على حكم المهندس (Judgement) بسبب اختلاف سلوك التربة في الموقع.


• يُفضل إجراء الاختبار على عينتين لضمان الدقة.

التطبيقات:

تستخدم النتائج في تصميم الأساسات والمنشآت على التربة الانتفاخية، وتقييم فعالية المعالجة بالجير في تحسين خصائص التربة.
 

ملخص اختبار مقاومة الضغط للتربة المعالجة بالإسمنت

1. الغرض من الاختبار

• تحديد مقاومة الضغط لعينات أسطوانية مُعدة من خليط التربة والإسمنت (Soil-Cement).


• يُستخدم هذا الاختبار لتقييم جودة الخليط وقدرته على تحمل الأحمال في التطبيقات الهندسية مثل طبقات الأساس والردم.

2. الأجهزة المستخدمة

• 
  جهاز التحميل:
  
  
  
  • ذو سعة كافية لتطبيق الأحمال المطلوبة.
  
  
  • مزود بقرصين من الصلب الصلد:
    
    
    
    • 
      القرص العلوي: ذو سطح كروي لضبط المحاذاة.
    
    
    • 
      القرص السفلي: سطح مستوٍ لوضع العينة.
    
    
    
    
  
  
  • يُفضل أن تكون مساحة الأقراص أكبر من مساحة مقطع العينة.
  
  
  
  


• 
  متطلبات الدقة:
  
  
  
  • الانحراف المسموح به للأقراص الجديدة: ≤ 0.12 مم.
  
  
  • الانحراف بعد الاستخدام: ≤ 0.25 مم.
  
  
  • قطر السطح الكروي يجب أن يكون أكبر من قطر العينة.
  
  
  
  

3. إعداد العينة

• 
  الأبعاد القياسية:
  
  
  
  • 
    الطريقة (1):
    
    
    
    • قطر العينة: 101.6 مم (4 بوصة).
    
    
    • الارتفاع: 152.4 مم (6 بوصة) – نسبة الارتفاع إلى القطر 1.5.
    
    
    • تُستخدم للقياس النسبي للمقاومة (أقل دقة بسبب تأثير الإجهادات المركبة).
    
    
    
    
  
  
  • 
    الطريقة (2):
    
    
    
    • قطر العينة: 152.4 مم (6 بوصة).
    
    
    • الارتفاع: 304.8 مم (12 بوصة) – نسبة الارتفاع إلى القطر 2.
    
    
    • تقلل من الإجهادات المركبة، وتعطي نتائج أدق.
    
    
    
    
  
  
  
  


• 
  التحضير:
  
  
  
  • تُجهز العينات وفقًا لاختبار الدمك (بند 7/1/2).
  
  
  • إذا احتوت العينة على حبيبات كبيرة (> 4.75 مم)، يُستخدم قطر أكبر (6 بوصة).
  
  
  • تُعالج العينة بالماء لمدة 4 ساعات قبل الاختبار.
  
  
  
  

4. إجراء الاختبار

1. 
   تركيب العينة:
   
   
   
   • توضع العينة على القرص السفلي مع ضبط المحور الرأسي لتجنب الانحراف.
   
   
   
   


2. 
   تطبيق الحمل:
   
   
   
   • يتم التحميل بمعدل ثابت (20–140 كيلو نيوتن/ثانية) حسب مقاومة العينة.
   
   
   • تجنب الصدمات أو التحميل المفاجئ.
   
   
   
   


3. 
   تسجيل النتائج:
   
   
   
   • يُسجل أقصى حمل (بالنيوتن) قبل فشل العينة.
   
   
   • تُحسب مقاومة الضغط بالمعادلة:
     [
     \text{مقاومة الضغط} = \frac{\text{الحمل الأقصى}}{\text{مساحة المقطع}}
     ]
   
   
   • إذا كانت نسبة الارتفاع إلى القطر 1.5، تُضرب النتيجة في 0.85 لتحويلها إلى النسبة القياسية (2).
   
   
   
   

5. تسجيل النتائج

• 
  بيانات التسجيل:
  
  
  
  • أقصى حمل (بالنيوتن).
  
  
  • معامل التحويل (إذا اُستخدمت الطريقة 1).
  
  
  • عمر العينة وتفاصيل المعالجة (مدة المعالجة، درجة الرطوبة).
  
  
  • ملاحظات عن طريقة الفشل (مثل التشقق أو الانضغاط).
  
  
  
  

6. الملاحظات

• 
  الطريقة (2) أكثر دقة بسبب تقليلها للإجهادات المركبة.


• يُفضل استخدام عينات كبيرة إذا احتوت التربة على حبيبات خشنة.


• تؤثر نسبة الماء إلى الإسمنت وكثافة الدمك على النتائج، لذا يجب التحكم فيها بدقة.

التطبيقات:

يُستخدم هذا الاختبار في مشاريع تحسين التربة، مثل طبقات الأساس للطرق والأرصفة، حيث تُضاف نسبة من الإسمنت لزيادة مقاومة الضغط والحد من التشوهات.