P5 محاضرات هندسة الاساسات د. طارق نجيب
December 26, 2017 | Author: Hasan | Category: N/A
Short Description
محاضرات هندسة الاساسات د. طارق نجيب الجزء الخامس...
Description
4th Year Civil
FOUNDATION ENGINEERING
ٕ٘ذسح األساساخ COURSE CODE: STE 423
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
1
4th Year Civil
FOUNDATION ENGINEERING
CHAPTER (1)
SITE INVESTIGATION
استكشاف الموقع
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
2
Why perform a good quality site investigation program?
يجب االهتمام باستكشاف الموقع ألن تكاليف االنهيارات باهظه
Cost of Failure - Too High!
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
3
Cost of Failure - Too High!
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
4
Why perform a good quality site investigation program?
أهمية القيام بدراسة دقيقة الستكشاف الموقع Cost of Over-Design, Too High Also! (Over-Designed Shoring System)
كذلك تكاليف التصميم الزائد عن الحد كبيرة جدا (تصميم مبالغ فيه لنظام سند جوانب )الحفر 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
5
A- Purpose of Site Investigation
الغرض من استكشاف الموقع-أ 1- For New Structures: للمنشآت الجديدة - Selection of type and depth of foundations. . الختيار نوع وعمق األساسات- Determining the soil bearing capacity. . تحديد قدرة تحمل التربة عند منسوب التؤسيس- Prediction of settlement. . حساب الهبوط المتوقع- Establish the ground water table depth. . تحديد منسوب المياه الجوفية- Provision against construction problems. . تقديم االحتياطات لتفادى مشاكل التنفيذ27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
6
A- Purpose of Site Investigation
الغرض من استكشاف الموقع-أ 2- For Existing Structures: للمنشآت القائمة - Investigating the structure safety. . دراسة مدى أمان المنشؤ القائم وذلك من وجهة النظر الجيوتقنية- Prediction of settlement (Current & Future). .) توقع قيمة الهبوط (الحالى والمستقبلى- Determine the foundation remedial actions. . تحديد اإلجراءات الالزمة لتقويم األساسات- Determine the possibility of structure heightening. . تحديد إمكانية تعلية المنشآت القائمة27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
7
A- Purpose of Site Investigation
الغرض من استكشاف الموقع-أ 3- For Highways and Airfields: للطرق والمطارات - Location of the highway or runway in both vertical and horizontal directions. . توقيع قطاع الطريق أو الممر فى االتجاهين األفقى والرأسى- Locate and select the suitable borrow material for subgrade. . تحديد واختيار المواد الموردة المناسبة لطبقة األساس- Determine the time and need for subgrade treatment. . تحديد مدى الحاجة والوقت الكافى لمعالجة طبقة األساس- Design of ditches and culverts and their location. . تصميم أماكن البرابخ وخنادق صرف المياه27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
8
B- Subsurface Exploration Program
برنامج دراسة واستكشاف الموقع-ب
The subsurface exploration program should include the following: 1- Collection of Preliminary Information about the Structure: تجميع بيانات مبدئية عن المنشؤ - Structure type and use. نوع واستخدام المنشؤ - Approximate column loads and spacing. . قيم تقريبية ألحمال األعمدة والمسافات بينها- Local building code. كود البناء المستخدم - Basement requirements. هل للمنشؤ بدروم - Span and length for bridges. بحر الكوبرى والمسافات الفاصلة بين أعمدته- Type of soil in the structure surrounding area. . طبيعة تكوين التربة فى منطقة المنشؤ-9 27 April 2012 Site Investigation, Tarek Nageeb
B- Subsurface Exploration Program
برنامج دراسة واستكشاف الموقع-ب 2- Field Trip or Site Visit: زيارة الموقع To provide the following: - General topography. ) طبوغرافية الموقع (ارتفاعات وانخفاضات- Possible existence of drains, ditches, etc. . إمكانية وجود مصارف أو مجارى مائية إلخ- Creeping slopes.انهيارات أو زحف فى ميول التربة المجاورة - Cracks or failures of surrounding structures. . وجود شروخ أو انهيارات فى المنشآت المجاورة- Soil stratification from nearby cuts. . متابعة تتابع طبقات التربة فى أعمال الحفر المجاورة للمنشؤ27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
10
B- Subsurface Exploration Program
برنامج دراسة واستكشاف الموقع-ب
3- Site Investigation: أعمال استكشاف الموقع To perform the following: - Planning and location of the boreholes. . تخطيط وتحديد أماكن الجسات- Performing test boreholes. . تنفيذ الجسات- Collecting samples at the desired depths of the boreholes for observation, classification, and testing. تجميع عينات التربة عند األعماق المطلوبة وذلك للتصنيف.والمالحظة واالختبار11 27 April 2012 Site Investigation, Tarek Nageeb
C- Depth, Number and Distribution of Boreholes صيغ اٌعساخٛذٚ ػذدٚ ذؽذيذ ػّك-ض i- Depth of Boreholes: تحديد أعماق الجسات 1- Depth of boring ≈ 3 – 5, width of isolated footing. . مرات عرض األساسات المنفصلة5 إلى3 عمق الجسة = من-1 2- Depth of boring ≈ 2 – 3, width of raft. . مرات عرض أساسات اللبشة3 إلى2 عمق الجسة = من-2 3- The boring should penetrate the sand layer (if exists) sufficiently to determine its continuity, (especially in pile foundations). يجب أن تخترق الجسة التربة الرملية لعمق مناسب للتؤكد من-3 الخازوقية استمراريتها خاصة فى حالة األساسات12 27 April 2012 Site Investigation, Tarek Nageeb
C- Depth, Number and Distribution of Boreholes صيغ اٌعساخٛذٚ ػذدٚ ذؽذيذ ػّك-ض i- Depth of Boreholes: تحديد أعماق الجسات 4- For deep excavation, depth of boring ≈ 1.5 excavation depth. فى حالة الحفر العميق يجب أال يقل عمق الجسة عن مرة ونصف-4 عمق الحفر 5- If rock is encountered, it should be penetrated 4 m, at least. . متر4 عند وجود طبقة صخرية يجب اختراقها لمسافة ال تقل عن-5 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
13
Depth of Boreholes
ذؽذيذ أػّاق اٌعساخ
Ds1
Ds2 ≈ 0.1 Ds1 ممكن أن يتم تحديد عمق الجسة بالعمق الذى تصل عنده قيمة اإلجهادات إلى 0.10من قيمة اإلجهادات عند منسوب التؤسيس 14
D
Site Investigation, Tarek Nageeb
Ds2
27 April 2012
ii- Distribution of Borings for Different Structures
اٙصيؼٛذٚ ذؽذيذ ػذد اٌعساخ Type of Structure
Spacing (m) 300 m2, with 2 min. for each Multistory Building structure One story industrial building 300 – 500 m2 Highways 250 – 500 linear meter Residential sub-divisions 200 x 200 up to 400 x 400 Dams 50 up to 200 m
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
15
ii- Distribution of Borings for Different Structures
ذؽذيذ ػذد اٌعساخ ٚذٛصيؼٙا نوع المنشؤ
16
المسافة بين الجسات
منشؤ متعدد الطوابق
جسة لكل 300م 2بما ال يقل عن جستين للمنشؤ
منشؤ صناعى من طابق واحد
من 300إلى 500م 2للجسة الواحدة
الطرق
من 250إلى 500متر طولى للجسة الواحدة
التجمعات السكنية
من 200 × 200إلى 400 × 400متر للجسة
السدود
من 50إلى 200متر طولى للجسة
Site Investigation, Tarek Nageeb
27 April 2012
D- Site Investigation Report ياخ ذمشيش أتؽاز اٌرشتحٛ ِؽر-د The site investigation report should contain the following :محتويات تقرير أبحاث التربة 1- Starting level of the borehole, as related to specific surveying level. . منسوب بداية كل جسة مقاسا من نقطة أو منسوب مساحى ثابت-1 2- Borehole log, showing different soil layers and depths. قطاع الجسة موضحا عليه طبقات التربة المختلفة وأعماقها-2 وسمكها 3- Field test results, e.g., SPT. . نتائج االختبارات الحقلية مثل اختبار االختراق القياسى-3 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
17
D- Site Investigation Report ياخ ذمشيش أتؽاز اٌرشتحٛ ِؽر-د The site investigation report should contain the following:محتويات تقرير أبحاث التربة 4- Ground water table level. منسوب المياه الجوفية-4 5- Consistency of clays, and relative density of sands, in addition to color. . قوام التربة الطينية والكثافة النسبية للرمل وكذلك لون التربة-5
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
18
Visual Soil Classification
التصنيف الظاهرى لعينات التربة
Mixture of more than one soil: خليط من أكثر من تربة Up to 10%, Trace (e.g., sand with a trace of silt). ) تسمى آثار (مثل رمل وآثار طمى%10 حتى 10 up to 20%, Some (e.g., sand and some silt). ) تسمى بعض (مثل رمل وبعض الطمى%20 إلى10 من 20 up to 35%, Adjective (e.g., silty sand): sand% = 65-80 and silt% = 35-20%. ) تعطى صفة (مثل رمل طميى%35 إلى20 من 35 up to 50%, And (e.g., sand and silt). .) تسمى ”و“ (مثل رمل وطمى%50 إلى35 من
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
19
Typical Borehole Log لطاع ذمٍيذٌ ٜعسح يٛضػ ٔٛع اٌرشتح ٚػّك اٌطثماخ ٔٚرائط اخرثاس االخرشاق SPTاٌمياسٝ ِٕٚسٛب اٌّياٖ اٌعٛفيح ٚاٌىصافح ٚاٌّؽر ٜٛاٌّائٝ
20
Site Investigation, Tarek Nageeb
27 April 2012
Identification of Different Soils
ػياخ اٌرشتح اٌّخرٍفح اٌّسرخذِحٛٔ ذّييض لطاػاخ اٌرشتحٝف
Gravel
Silt
Sand
+ + + +
Shale
27 April 2012
Fill
+ + + +
Clay
+ + + +
Organic
Site Investigation, Tarek Nageeb
Rock
21
E- Methods of Advancing Boreholes طشق ذٕفيز اٌعساخ-٘ـ 1- Test Pits (Open Pits): الحفر المفتوحة - Made by ordinary excavation. تتم باستخدام الحفر العادى- Pit diameter 0.9 up to 1.2 m. . متر1.20 و0.90 غالبا ما يكون قطر الحفر يتراوح بين- Obtain undisturbed and disturbed soil samples. . يتم الحصول على عينات غير مقلقلة ومقلقلة من التربة- Made in self supporting soils (shale, loam, cemented sand, etc.). غالبا ما تستخدم فى التربة التى يمكن الحفر بها رأسيا مثل الطفلةوالرمال المتالحمة - Above the ground water table. . تستخدم أعلى منسوب المياه الجوفية27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
22
E- Methods of Advancing Boreholes طشق ذٕفيز اٌعساخ-٘ـ 2- Manual Boreholes: الجسات اليدوية - Commonly used method in Egypt. . غالبا ما تستخدم فى مصر- The boring is advanced by rotating the casing pipes and the cutting edge manually and pushing down during rotation. يتم دفع الرأس القاطع ومواسير الجسة من خالل الدوران يدويا معالدفع ألسفل - The casing is raised when it is full with soil, and the soil is taken off from the inside. يتم رفع قالب (ماسورة الجسة) وبها العينة27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
23
E- Methods of Advancing Boreholes طشق ذٕفيز اٌعساخ-٘ـ 2- Manual Boreholes: الجسات اليدوية - The casing pipe is available in sections one to two meter long pipes, 4 to 6 inches in diameter. متر وكذلك قطر الماسورة بين2 و1 يتراوح أطوال المواسير بين. بوصه6 و4 - The following Figure and Photos show the manual auger rig. . توضح األشكال والصور التالية الجسات اليدوية-
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
24
Manual Auger Boring Rig Tripod ٗسثي Wire Rope سٍه Winch ٔشٚ
Sand Bags or Weights ًِ شىايش سٚصاْ أٚأ Wooden Platform with Handle to be Operated Manually يإِٚظٗ خشثيح تيذ ذذاس يذ
Drilling Rod أداج ؼفش Casing Pipes, f 4" to 6" of 1.50 to 2.0 m length ٗطٛ ت6 ٌٝ إ4 ِٓ اسيش لطشِٛ ِرش2 ٌٝ إ1.5 ِٓ يٛطٚ 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
25
Manual Boreholes
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
26
Manual Boreholes
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
27
Manual Boreholes
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
28
Manual Boreholes
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
29
Manual Boreholes
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
30
Manual Boreholes
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
31
Manual Boreholes
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
32
Methods of Advancing Boreholes 3- Continuous Flight Auger: جسات الحفر بالبريمة المستمرة - Power is delivered by a truck or a tractor mounted drilling rig. . يتم التشغيل أو تحميلها على شاحنة أو يتم سحبها بواسطة شاحنة- Sections are one and two meters long. . متر2 و1 أطوال مواسير الجسات تتراوح بين- The stem is either hollow or solid. . مقدمة قالب الحفر إما مصمته أو مفرغة- Borehole depths down to 60 or 70 meters. . متر70 إلى60 ممكن أن تصل أعماق الجسات إلى حوالى- Drilling speed and sound indicates soil layer changes. . يعبر تغير سرعة الحفر أو الصوت أثناء الحفر عن تغير الطبقات27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
33
Methods of Advancing Boreholes 3- Continuous Flight Auger: جسات الحفر بالبريمة المستمرة - Solid stem is withdrawn and replaced by samplers or spoons to obtain soil samples or conduct tests. يتم سحب أداة الحفر المصمتة واستبداها بمواسير أو معلقة ألخذ العينات أو.إجراء اختبارات - Piston samplers are used to obtain sand samples under the water table in hollow stem augers. يتم استخدام مكبس ألخذ العينات فى حالة الرمل أسفل منسوب المياه الجوفية.مع المواسير - The following figures depict the solid and hollow continuous flight auger. . توضح األشكال التالية الحفر باستخدام البريمة الدوارة المستمرة27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
34
Truck mounted rotary drill rig with hydraulic drive system
تشيّح ؼفش ٌيىيح ِصثرحٚ٘يذس شاؼٕحٍٝػ
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
35
Solid Stem Continuous Flight Auger Drilling System: (a) In use on drill rig, (b) Finger and fishtail bits, (c) Sizes of solid stem auger flights, (d) Different assemblies of bits and auger flights. 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
36
Hollow Stem Continuous Flight Auger Drilling Systems: (a) Comparison with solid stem auger; (b) Typical drilling configuration; (c) Sizes of hollow stem auger flights; (d) Stepwise center bit. 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
37
Methods of Advancing Boreholes 4- Wash Boring: جسات الحفر باستخدام المياه - Two to three meters casing is derived into the soil and the soil from the inside is removed by means of chopping bit that is attached to the drilling rod. متر حيث يتم تفتيت التربة3 و2 يتم دفع ماسورة بطول يتراوح بينبواسطة رأس قاطع - Water is forced inside the drilling rod and exit at high speed through the holes at the chopping bit. يتم دفع المياه تحت ضغط خالل الماسورة الداخلية لتخرج بسرعة وتحت.ضغط من الرأس القاطع
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
38
Methods of Advancing Boreholes 4- Wash Boring: جسات الحفر باستخدام المياه - Water and chopped soil particles rise through the drilling rod hole to the ground surface and collected. تدفع المياه وبها التربة المفتتة خالل ماسورة الحفر إلى سطح األرض لكى.يتم تجميع العينات المعبرة عن األعماق المختلفة - The chopping bit is replaced by a sampler or test spoon when samples or tests at a given depth is required. يتم استبدال الرأس القاطع بؤداة أخذ العينات أو ملعقة االختبار عند الرغبة.فى أخذ عينات غير مقلقلة أو إجراء أختبار عند عمق معين - The following figure depicts a wash boring. . توضح األشكال التالية أسلوب تنفيذ تلك النوعية من الجسات27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
39
Isometric diagram of the double-wall casing with water circulation for removal of cuttings. سجٛيرُ دفغ اٌّياٖ ِٓ اٌّاس ٌٝ ذظً إٝاٌخاسظيح ؼر َٖ اٌّياٛايح اٌؽفش فرمٙٔ ٍٝا ألػٍّٙؼٚ ترفريد اٌرشتح ٝسطٌٛسج اِٛٓ خالي اٌّاس )(اٌذاخٍيح
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
40
Wash Boring
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
41
Wash Boring
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
42
Wash Boring
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
43
Wash Boring
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
44
Methods of Advancing Boreholes الجسات باستخدام الكاسور 5- Percussion Drilling: - Heavy drilling bit is used to chop the hard soil by raising and dropping it down. طريقة قديمة ألخذ الجسات وتستخدم فى حالة وجود طبقة صخرية أو متحجرةحيث يتم تفتيت تلك الصخور بواسطة إسقاط مطرقة ذات وزن كبير على الرأس القاطع لتفتيت تلك الصخور. - This method is used in hard soil or rock. تستخدم تلك الطريقة فى طبقات التربة المتحجرة- The chopped particles are raised up by water circulation. -يتم رفع فتات التربة إلى السطح باستخدام دائرة ضغط مياه.
45
Site Investigation, Tarek Nageeb
27 April 2012
F- Types of Soil Samples ػياخ ػيٕاخ اٌرشتح اٌّسرخشظحٛٔ -ٚ Two Types of Soil Types Are Obtained: - Disturbed Soil Samples. عينات تربة مقلقلة - Undisturbed Soil Samples. عينات تربة غير مقلقلة The degree of soil disturbance can be expressed as:
Ar
2 Do
2 - Di 2 Di
x 100
Where: Ar: Area ratio; Do, Di: Outside and inside diameter of the sampler; If Ar ≤ 10% the sample is undisturbed. 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
46
Laboratory Soil Tests
االختبارات المعملية على عينات التربة )To determine the shear strength parameters (C and f and other strength and mechanical properties.
يتم إجراء االختبارات المعملية على عينات التربة لتحديد معامالت القصللتربة وكذلك باقى الخواص الميكانيكية للتربة. To classify the soil.
لتصنيف التربةPerformed on undisturbed and disturbed soil samples.
يتم إجراء بعض االختبارات المعملية على عينات التربة المقلقلة وبعضهاعلى عينات التربة الغير مقلقلة وبعضها على نوعى العينات. 47
Site Investigation, Tarek Nageeb
27 April 2012
Undisturbed and Disturbed Soil Samples
عينات التربة الغير مقلقلة والمقلقلة Undisturbed soil samples: Soils having the same structure, properties, and water content of the original soil sample in the ground. وهى تلك العينات التى تحتفظ بنفس قوامها: عينات التربة الغير مقلقلة-
وخواصها ومحتواها المائى الموجود فى الطبيعة وال تتغير خواصها نتيجة استخراجها من األرض
Disturbed soil samples: Soils with structure, properties, and water content changed during the sampling or transportation process. وهى تلك العينات التى يتغير قوامها أو: عنيات التربة المقلقلة-
خواصها أو محتواها المائى نتيجة استخراجها من األرض عن تلك . الموجودة فى الطبيعة48 27 April 2012 Site Investigation, Tarek Nageeb
F- Tests on Disturbed Samples ػيٕاخ اٌرشتح اٌّمٍمٍحٍٝ االخرثاساخ ػ-ٚ Disturbed Samples Are used in the Following Tests: -
Grain size analysis.التدرج الحبيبى Liquid and plastic limit tests.حدود السيولة واللدونة Specific gravity test. الوزن النوعى Organic content test. محتوى المواد العضوية Soil Classification. التصنيف Compaction test. اختبارات الدمك المعملى Direct shear test. اختبار القص المباشر
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
49
Test on Undisturbed Samples
ػيٕاخ اٌرشتح اٌغيش ِمٍمٍحٍٝاالخرثاساخ ػ Undisturbed Samples Are used in the Following Tests: -
Consolidation test. اختبار التصلب Permeability test. اختبار النفاذية Direct shear test. اختبار القص المباشر Triaxial test. اختبار الضغط ثالثى المحاور Other tests on undisturbed samples. - أى اختبارات أخرى تجرى على عينات التربة الغير مقلقلة-
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
50
SITE INVESTIGATION
تلخيص ألعمال الجسات واالختبارات المعملية
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
51
F- Methods of Soil Sampling اخ أخز ػيٕاخ اٌرشتحٚأدٚ طشق-ٚ 1- Split Spoon: الملعقة المفصولة - Undisturbed soil samples are obtained. . يمكن من خاللها الحصول على عينات تربة غير مقلقلة- The drilling tools are replaced by such sampler when collecting the soil samples. . يتم استبدال أداة تثقيب التربة بتلك الملعقة عند أخذ عينات التربة- Sample recovery is difficult in sandy soils under the water table. يصعب الحصول على عينات التربة الرملية أسفل منسوب المياه الجوفية باستخدام.تلك الملعقة - Can be used to perform the Standard Penetration Test (SPT). (SPT) يمكن استخدامها إلجراء اختبار االختراق القياسى27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
52
Split Barrel Sampler: Open sampler with soil sample and cutting shoe. 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
53
F- Methods of Soil Sampling اخ أخز ػيٕاخ اٌرشتحٚأدٚ طشق-ٚ 2- Shelby Tube (Then Walled Tube): ) أنبوب شلبى (ذات السمك القليل-2 -
Commonly used to obtain undisturbed clay samples. . تستخدم غالبا للحصول على عينات غير مقلقلة من التربة الطينيةThe tube is attached to the end of the drilling rod. . يتم تثبيت هذا األنبوب فى نهاية قضيب الحفرThe rod and sampler are lowered to the bottom of the hole, and the sampler is pushed into the soil. - .يتم إنزال عمود الحفر وأداة أخذ العينة إلى قاع الحفر ثم الدفع خالل التربة
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
54
F- Methods of Soil Sampling اخ أخز ػيٕاخ اٌرشتحٚأدٚ طشق-ٚ 2- Shelby Tube (Then Walled Tube): ) أنبوب شلبى (ذات السمك القليل-2 The sample inside the tube is then pulled out, trimmed, covered with hot wax, and sealed for transportation. يتم استخراج العينة من داخل األنبوب بالدفع ثم تسويتها وتغطيتها بالشمع الساخن.واإلغالق عليها تمهيدا لنقلها - Shelby tube samples are used is consolidation, direct shear, and triaxial tests. تستخدم العينات المستخرجة بتلك الطريقة فى اختبارات التصلب والقص المباشر.والضغط ثالثى المحاور - The following figure shows schematic representation of the Shelby tube sampler. توضح األشكال التالية أنبوب شلبى -
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
55
Shelby Tube Sampler 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
56
F- Methods of Soil Sampling اخ أخز ػيٕاخ اٌرشتحٚأدٚ طشق-ٚ 3- Piston Sampler (Then Walled Tube with Piston): ) أنبوب أخذ العينات المزود بمكبس (ذو سمك صغير-3 -
-
-
Used to obtain undisturbed samples with larger diameter يمكن من خالله الحصول على عينات غير مقلقلة بقطر أكبرThe obtained samples are less disturbed than those obtained by the Shelby tube. العينات المستخرجة به تقل درجة قلقلتها عن تلك المستخرجة بؤنبوب شلبىMainly used to prevent the soil from falling from the sampler. . تستخدم لمنع وقوع العينة أثناء أخذهاThe following figure shows schematic representation of the piston sampler. توضح األشكال التالية هذا األنبوب وطريقة عمله
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
57
Piston Sampler 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
58
G- Field Soil Testing اختبارات التربة الحقلية-ز 1- Standard Penetration Test (SPT): Performed with the borehole. تجرى أثناء أخذ الجسة Reliable for cohesionless soils, especially in sand. .نتائجه دقيقة نسبيا فى التربة الغير متماسكة خاصة الرمل Unreliable for cohesive soils. نتائجة غير دقيقة فى التربة المتماسكة 2- Cone Penetration Test (CPT): Reliable for cohesive soils. دقيق نسبيا فى التربة المتماسكة Unreliable for cohesionless soils.تقل دقته فى التربة الغير متماسكة 3- Vane Shear Test: Reliable for cohesive soils. دقيق نسبيا فى التربة المتماسكة Unreliable for cohesionless soils.تقل دقته فى التربة الغير متماسكة 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
59
1- Standard Penetration Test ٍٝ اٌؽمٝ اخرثاس االخرشاق اٌمياس-ا
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
60
Standard Penetration Test (SPT)
ٝاخرثاس االخرشاق اٌمياس
المطرقة أو المنداله 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
61
Standard Penetration Test (SPT) 1- Standard Penetration Test (SPT): - 140 lb hammer is dropped over a 1.5 ft long standard spoon. - The hammer drop height is 2.5 ft. - The spoon is driven 1.5 ft in three stages, each stage is 6 inch long. - SPT (N) value = Number of hammer drops that will drive the standard spoon 1 ft long into the soil, if N > 50 means refusal. - The first reading is neglected (seating), the 2nd and 3rd readings are summed up to give N. 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
62
اخرثاس االخرشاق اٌمياسٝ طريقة إجراء االختبار (االختبار يجرى أثناء أخذ الجسة): يتم إسقاط مطرقة وزنها 140رطل ( 62.5كجم) من ارتفاعمقداره 2.50قدم ( 75سم) على ملعقة قياسية ارتفاعها 1.50 قدم ( 45سم). يتم دق تلك المعلقة على ثالثة مراحل طول كل مرحلة 6بوصه( 15سم). يتم إهمال قراءة الـ 15سم األولى وتسمى ).(Seating يتم جمع القرائتين الثانية والثالثة ومجموعهم يسمى ).(N قراءة = (SPT) Nعدد الدقات التى تتسبب فى اختراق الملعقةالقياسية للتربة لمسافة 30سم. إذا كانت القراءة ) (Nأكبر من 50دقة تسمى امتناع ويمكن فىهذه الحالة كتابة الرقم الحقيقى أو كتابة > .50 63
Site Investigation, Tarek Nageeb
27 April 2012
Standard Penetration Test (SPT)
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
64
Standard SPT Split spoon
اٌٍّؼمح اٌمياسح الخرثاس ٝاالخرشاق اٌمياس
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
65
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
66
SPT spoon
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
67
Standard Penetration Test
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
68
SPT RESULTS cu = undrained strength gT = unit weight Unreliable
DR = relative density gT = unit weight f = friction angle eo = void ratio Reliable
SAND CLAY
27 April 2012
N Site Tarek Site Investigation, Investigation, Tarek Nageeb
69
69
Relation between SPT (N) value and unconfined compressive strength of clay SPT (N) 30
Consistency Very soft Soft Medium Stiff Stiff Very Stiff Hard
qu (kg/cm2) 0.25 0.25 – 0.50 0.50 – 1.00 1.00 – 2.00 2.00 – 4.00 > 4.00
Relation between SPT (N) value and fo for sand. SPT (N) 1–4 4 – 10 10 – 30 30 – 50 > 50 27 April 2012
Relative Density Very Loose Loose Medium Dense Dense Very Dense Site Investigation, Tarek Nageeb
fo 28 28 – 30 30 – 36 36 – 41 > 41 70
Relation between SPT (N) value and fo for sand. اٌىصافحٚ ٍٝيح االؼرىان اٌذاخٚصاٚ اٌؼاللح تيٓ ػذد اٌذلاخ اٌمياسيح ًِإٌسثيح ٌٍش
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
71
SPT Vs. Bearing Capacity and Settlement in Sand
تحديد قدرة تحمل التربة والهبوط من اختبار االختراق القياسى
Evaluation of soil bearing capacity corrected blow count, Peck (1974). 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
72
Corrections of SPT Readings SPT ذظؽيؽاخ لشاءج SPT readings are corrected for: 1- Depth. ػٕذ االخرثاسٜ يعشٜذظؽيػ ألخز ذأشيش اٌؼّك اٌز 2- Presence of ground water table
. اٌمشاءجٍٝفيح ػٛد ِياٖ ظٛظٚ أخز ذأشيش 3- Borehole diameter. أخز ذأشيش لطش اٌعسح 4- Driving energy. أخز ذأشيش طالح اٌذق
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
73
2- Dutch Cone Test 2-1- Static Cone Penetration Test (CPT): - The test is much expensive than the SPT. - Performed without borehole, using a 60o cone with base area 10 cm2, which is pushed steadily into the soil at a rate of about 2 cm/sec. - Two readings are continuously recorded, the tip resistance (qc), and the shaft friction, ( fs). - The readings are recorded every 10 up to 50 mm. - Charts are used to (1) classify the soil, (2) determine consistency of clays, and (3) relative density of sands, according to (qc), and the friction ratio (fr = fs/qc%). - CPT results are used in determining the soil shear strength parameters (c and f) and design of piles. 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
74
-2اخرثاس اٌّخشٚط إٌٌٛٙذٜ اخرثاس ِخشٚط االخرثاس االسراذيى( ٝإٌٌٛٙذ)ٜ -
-
75
هذا االختبار أغلى كثيرا من اختبار االختراق القياسى. يتم استخدام مخروط قياسى زاوية رأسه 60درجة ومساحته 10سم،2 حيث يتم دفعه بانتظام فى التربة بمعدل 2سم/ثانية. يتم أخذ قرائتين بصفة مستمرة هما مقاومة االرتكاز ) (qcواالحتكاك السطحى ).(fs يتم رصد القراءات كل مسافة تتراوح بين 10و 50مم وتخزن تلك القراءات على كمبيوتر. يتم استخدام الشكلين رقمى ( )1و ( )2فيما يلى :أ -تصنيف التربة ،ب- تحديد قوام التربة الطينية ،ج -تحديد الكثافة النسبية للتربة الرملية وذلك طبقا قرائتى مقاومة االرتكاز ) (qcونسبة االحتكاك ).(fr = fs/qc% تستخدم نتائج المخروط الهولندى فى تحديد معامالت القص للتربة وتصميم الخوازيق. Site Investigation, Tarek Nageeb
27 April 2012
2- Dutch Cone Test 2-1- Static Cone Penetration Test (CPT)
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
76
Cone Penetration Test (CPT) Old Mechanical Cone
(ASTM D 5778)
Sleeve
Cone
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
77
2- Dutch Cone Test 2-1- Static Cone Penetration Test (CPT)
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
78
CPT Soil Behavioral Charts
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
79
2- Dutch Cone Test 2-2- Dynamic Cone Penetration Test:
ٝ يشثٗ اخرثاس االخرشاق اٌمياسٝط االخرشاق اٌذيٕاِيىٚاخرثاس ِخش
- The test is performed mainly in sand. . يتم إجراء االختبار فى الرمل- The cone (area = 10 cm2) is derived into the soil by a drop hammer (10 kg) from a constant height (0.50 m). يتم دفعه إلى التربة بواسطة مطرقة وزنها2 سم10 = مساحة المخروط سم50 = كجم تسقط من ارتفاع ثابت10 - Number of blows = 10-30 per minute. دقه فى الدقيقة30 إلى10 يتم الدق بمعدل من-
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
80
2- Dutch Cone Test 2-2- Dynamic Cone Penetration Test:
اخرثاس ِخشٚط االخرثاس اٌذيٕاِيى ٝيشثٗ اخرثاس االخرشاق اٌمياسٝ
- N10 = Number of blows to driver the cone 10 cm into the soil. - Dr = 0.10 + 0.365 Log N10 - If under the water table: - Dr = 0.31 + 0.225 Log N10 يتم حساب الكثافة النسبية للرمل باستخدام المعادالت أعاله حيث N10هىعدد الدقات التى تتسبب فى اختراق لمسافة مقدارها 10سم ،حيث
المعادلة األولى لحساب الكثافة النسبيية للرمل الجاف والثانية لحساب الكثافة النسبية أسفل منسوب المياه الجوفية. 81
Site Investigation, Tarek Nageeb
27 April 2012
2- Dutch Cone Test 2-2- Dynamic Cone Penetration Test:
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
82
3- Vane Shear Test (VST)
اختبار مروحة فان للقص
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
83
Vane Shear Devices
Scandinavian Vanes 27 April 2012
McClelland Offshore Vane
Site Investigation, Tarek Nageeb
84
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
85
3- Vane Shear Test 3- Vane Shear Test: ؼح فاْ ٌٍمضٚاخرثاس ِش - The apparatus is composed to perpendicular steel blades with (height) H = 2 D (diameter), and blade thickness = 2 mm. × 2 = يتكون الجهاز من شفرتين (لوحين) من الصلب متعامدتين بارتفاع. مم2 = القطر وسمك الشفرة الحديدية - The apparatus is pushed steadily to the required test depth. . يتم دفع الجهاز بانتظام حتى العمق المطلوب إجراء االختبار عنده- The apparatus is slowly rotated till reaching the maximum torque value. . يتم إدارة الجهاز ببطء حتى الوصول إلى أقصى عزم لى27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
86
3- Vane Shear Test 3- Vane Shear Test: - The apparatus cuts a cylinder in the soil when rotates fully. - .عند دوران الجهاز يقوم بقطع اسطوانه فى التربة - The recorded maximum torque T is used to calculate the soil undrained shear strength as follows: ) تستخدم قيمة أقصى عزم لى فى حساب مقاومة القص (الغير متصرفه:للتربة كما يلى
H D T D cu 2 6 2
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
87
cu Where:
T D 2 H D 2 6
T = Maximum recorded torque (kN.m), أقصى عزم D = Vane diameter, (m); قطر الجهاز H = Vane height, (m); إرتفاع الجهاز cu = soil undrained cohesion (kN/m2). ) تماسك التربة (الغير متصرف- cu corrected = cu measured x mR تماسك التربة المصحح mR is obtained from the correction curve. معامل تصحيح يتم الحصول عليه من منحنى خاص بالجهاز- P.I. = L.L. – P.L. معاير اللدونة = حد السيولة – حد اللدونة -
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
88
cu Correction curve
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
89
Diagram showing the vane shear apparatus. شىً يٛضػ اخرثاس فاْ ٌٍمض ؼيس يرُ إٔضاي اٌعٙاص ؼر ٝاٌؼّك اٌّطٍٛب شُ إدساذٗ تثظء ٚيم َٛػذاد تمياط لٛج اٌٍٝ اٌّرٌٛذج ؼيس ذسرخذَ ف ٝذؽذيذ ذّاسه اٌرشتح
90
Site Investigation, Tarek Nageeb
27 April 2012
4- Flat Dilatometer Test (DMT)
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
91
4- Flat Dilatometer Test (DMT)
Flat Plate Dilatometer Equipment 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
92
4- Flat Dilatometer Test (DMT)
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
93
5- Pressuremeter Test
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
94
6- Plate Load Test
اختبار لوح التحميل الحقلى Dead Loadدسٌٛ ٚؼًّ ِيد أ Jack ٌٝيىٚظان ٘يذس
Plate ًغ اٌرؽّيٌٛ B
1.5 B
Dial Gauges to Measure the Plate Settlement ًغ اٌرؽّيٌٛ ٝط ِغ اٌؽًّ فٛثٌٙػذاداخ ٌمياط ا Plate Diameter ُ س70 ٌٝ إ30 ِٓ ًاغ اٌرؽّيٌٛغ ألطاس أٚذرشا B = 30 cm or 70 cm 27 April 2012
Plate Load Test Setup Site Investigation, Tarek Nageeb
95
6- Plate Load Test اختبار لوح التحميل -Used in homogeneous soils اٌرشتح اٌّرعأسحٝيسرخذَ ف -Theoretical affected zone = 2 x Plate diameter غٌٍٛ لطش ا2 = )غ اٌرؽّيً (ٔظشياٌٛ ٗ يؤشش فيٜ اٌؽيض اٌز-Loading till sudden yield, or 25 mm settlement, or negligible settlements with load increase, or 3 times working load. لفٛ ذٚ ُِ أ25 طٛ ٘ثٚ ٌٍرشتح أٝع ِفاظٛز خضٚ يرُ اٌرؽّيً ٌؽيٓ ؼذ.ّٝ شالشح أضؼاف اٌؽًّ اٌرظّيٝ ؼرٚط أٛثٌٙصيادج ا -Loading is performed is steps followed by unloading اخ أيضاٛ خطٍٝاخ يرثؼٗ سفغ اٌؽًّ ػٛ خطٍٝ يرُ اٌرؽّيً ػ-Reloading may be applied in special cases. . تؼض اٌؽاالخ اٌخاطحٝ فٜ يّىٓ إػادج اٌرؽّيً ِشج أخش27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
96
S = 25 mm Settlement 27 April 2012
qult (b)
qult (a)
Stress
(a) Dense sand or stiff clay طيٓ ِرّاسهٚسًِ وصيف أ (b) Loose sand or soft to medium clay ٌٝ طيٓ ضؼيف إٚسًِ سائة أ سظ اٌرّاسهِٛر Site Investigation, Tarek Nageeb
97
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
98
7- Geophysical Soil Exploration - Geophysical methods are used to geotechnically explore large areas. اسرىشاف ِساؼاخ وثيشجٝذسرخذَ ف - The main idea of these tests is that different soils have different gravitational, electrical, elastic, and radioactive properties. اصٛخٚ ْصاٚا أٌٙ اع اٌرشتح اٌّخرٍفحٛٔ أْ أٍٝا ػٙ ذؼرّذ فىشذ.اص ِشٔح ِخرٍفحٛخٚ شتيحٙو - Different soil layers and the presence of ground water table can be identified through different wave velocity, reflection, and refraction. فيح ػٓ طشيك سشػحٛد اٌّياٖ اٌعٛظٚٚ يّىٓ ذؽذيذ طثماخ اٌرشتح.اٙإٔؼىاسٚ إٔىساس٘اِٜذٚ ظاخٌّٛإٔرماي ا 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
99
7-1- Seismic Refraction Method - The method depends on the fact that stress waves propagate in different soils at different velocities. ضغٚٚ سطػ اٌرشتحٍٝظاخ ػِٛ ٌيذٛ ذٍٝ ذؼرّذ اٌطشيمح ػؼسابٚ ِسافاخ ِخرٍفحٍٝظاخ ػٌِّٛعساخ سطؽيح ٌرٍه ا . أِاوٓ ذٍه اٌّعساخٌٌٝذج إٌّٛظاخ اٌّٛي اٛطٚ لدٚ - The method is performed by inducing an impact wave at the soil surface. - The arrival times of the waves are recorded at the different recording stations. 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
100
7-1- Seismic Refraction Method - Two stress wave types are generated and recorded, P-wave (Pressure wave) and S-wave (Shear wave), noting that the P-waves are much faster than the S-wave. - Therefore, the P-wave arrives first, followed by the S-Wave. (P- ظح اٌضغظِٛ ٓػيٓ أساسييٛٔ ِٓ ٌذجٌّٛظاخ اٌّْٛ اٛ ذرىظح اٌضغظِٛ ْ( ِغ اٌؼٍُ تأS-Wave) ظح اٌمضِٛٚ wave) ظح اٌضغظِٛ ً رٌه فرظٍٝػٚ ،ظح اٌمضِٛ ِٓ أسشع تىصيش .ظح اٌمضِٛ اٙ أِاوٓ اٌّعساخ ذٍيٌٝسج أسشع إٛتظ
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
101
7-1- Seismic Refraction Method The P-Wave velocity is given by:
E Vp g /g
1 - m 1 - 2 m 1 m
Where: E = Soil Young’s modulus )kN/m2); ِؼاًِ اٌرشتح
g = Soil unit weight (kN/m3); وصافح اٌرشتح g = Acceleration of gravity (m/sec2); ػعٍح اٌعارتيح األسضيح
m = Soil Poisson’s ratio )-). ْ ٌٍرشتحٛاسٛٔسثح ت 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
102
7-1- Seismic Refraction Method - A graph is plot between the wave arrival times (t1, t2, and t3) against the distance between the wave source and recording point (x1, x2, x3). يتى رسى عالقت بيٍ أزينت وصول انًوجاث وانًسافاث بيٍ يصذرbc وab وعهى رنك تكوٌ ييول انخطوط.انًوجاث وأياكٍ انًجساث I, II, III خالل انطبقاثV1, V2, and V3 هى انسرعاثcd و - The slope of the lines ab, bc, and cd will be the wave velocities, V1, V2, and V3, in layers I, II, and III respectively, as follows:
1 Slope of ab V1
27 April 2012
1 Slope of bc etc. V2
Site Investigation, Tarek Nageeb
103
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
104
7-1- Seismic Refraction Method - The thickness of layers can be obtained by: : يتى تحذيذ سًك طبقاث انتربت يٍ انعالقاث انتانيت-
V2 - V1 Z1 0.50 xc V2 V1 2 2 V3 - V1 V3 V2 Z 2 0.50 Ti2 - 2 Z1 2 2 V V 3 1 V3 - V2
Ti2 is obtained from the time-distance graph. 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
105
7-1- Seismic Refraction Method
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
106
7-1- Seismic Refraction Method
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
107
7-1- Seismic Refraction Method
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
108
7-2- Cross Hole Seismic Method - The method depends on recording the shear wave velocity within the same soil media. - The recorded shear wave velocity is a function of the soil media properties. تعتًذ انطريقت عهى بث واستقبال يوجت فى خالل طبقت انتربت انواحذة.نتحذيذ خواص تهك انطبقت - Two holes are made down to a certain depth. - A shear wave is induced at the bottom of the first hole, and recorded by a transducer in the second one. : يتى تحذيذ سرعت يوجت انقص ويعايم انقص نهتربت كانتانى- The shear wave velocity and the soil shear modulus are calculated as follows: 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
109
7-2- Cross Hole Seismic Method L Vs t
G Vs g g
G
2 Vs
g
g
Where: Vs: is the shear wave velocity. سرعت يوجت انقص G: is the soil shear modulus, used mostly in soil dynamics. يعايم انقص نهتربت ويستخذو فى تطبيقاث ديناييكا انتربت
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
110
7-2- Cross Hole Seismic Method
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
111
8- Field Permeability Test
اختبارات النفاذية الحقلية A- Packer Test: اخرثاس تاوش ٌٍٕفاريح اٌؽمٍيح
L k log e 2.0 L H r Q
B- Open End Test: ؼحٛايح اٌّفرٌٕٙ اٚاخرثاس إٌفاريح ر
Q k 5.5 r H Where: Q: Constant rate of flow into the hole; يعذل انسرياٌ نهحفرة r: Radius of hole;قطر انحفرة L: Length of hole portion under test;طول انجسء انًختبر يٍ انحفرة H: Difference in the pressure head. فرق ضغط انًياه 27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
112
8- Field Permeability Test
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
113
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
114
Decision Making on Site Investigations
Testing
Theory
Experience
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
115
محتويات فصل دراسة الموقع أ -الغرض من استكشاف الموقع. ب -برنامج دراسة واستكشاف الموقع. ج -تحديد عمق وعدد وتوزيع الجسات. د -محتويات تقرير أبحاث التربة. هـ -طرق تنفيذ الجسات. و -نوعيات عينات التربة المستخرجة وطرق وأدوات أخذ العينات. ز -اختبارات التربة الحقلية.
116
Site Investigation, Tarek Nageeb
27 April 2012
27 April 2012
Site Investigation, Tarek Nageeb
117
View more...
Comments