اندازه گیری تنش

سلول های تنش از جمله ابزارهایی هستند که جهت اندازه گیری تنش در زمین و ابنیه ژئوتکنیکی نظیر تنش در خاکریزها، دیوارهای حائل، پایه پل ها، پوشش تونل و ساختمان ها مورد استفاده قرار میگیرد. از تنش سنج ها میتوان با هدف گوناگونی استفاده کرد که برخی از کاربرد آنها در ذیل آمده است:

1- اندازه‌گیری جهت و مقدار تنش کل و توزیع تنش در سدهای خاکی و سطح مشترک خاک و بتن.

2- تعیین تنش تماسی بر روی دیوارهای حائل و دیافراگم، پایه ها و تکیه گاه ها.

3- اندازه گیر تنش در سازه های زیرزمینی

4- پایش تنش در دیواره های سنگی غارها و تونل ها.

5- تعیین تنش زیر فونداسیون

6- اندازه گیری تنش های شعاعی و مماسی در پوشش های شاتکریتی تونل ها و …

 

سلول های اندازه گیری تنش کل (Total Pressure Cells)

اين ابزار براي اندازه گیری تنش كل در ابنیه ژئوتکنیکی بكار مي‌روند كه يكي از پارامترهاي مهم علم ژئوتکنیک است و هدف از كارگذاري اين ابزار به دو بخش تقسيم مي‌شود كه در ذيل نام برده مي‌شود.

• كنترل فرضيات طراحي
• تعيين توزيع، اندازه و جهت تنش كل

با كارگذاري يك پيزومتر در كنار اين ابزار براحتي مي‌توان مقدار تنش مؤثر در خاك را اندازه گرفت و با كمك آن مي‌توان پايداري ابنیه ژئوتکنیکی بخصوص سد های خاكي را ارزيابي نمود. همچنین به راحتي نیز مي‌توان پديده قوس زدگی (Arching) در سدهاي خاكي را مورد بررسي قرار داد.

بیشتر بخوانید: ابزار دقیق و رفتارسنجی چیست؟

جهت اندازه‌گيري تنش كل چند روش موجود مي‌باشد كه رايج‌ترين آن سلول تنش كل گلوتزل (Glotzl) مي‌باشد در اين نوع ابزار، در قسمت اصلي ابزار يا سلول آن از دو صفحه فلزي الاستيك (فولاد ضدزنگ يا فولاد با پونش اپوكسي و…) تشكيل شده است. فاصله بين صفحات را از سيالي كه قابليت تغيير شكل بسته به نوع محيط اطراف را دارد (روغن هيدروليك براي خاك و جيوه براي بتن و سنگ) پر مي‌كنند. سلول با يك لوله كوتاه فولادي كه تشكيل يك سيستم بسته هيدروليكي را مي‌دهد به يك مبدل متصل مي‌گردد. اين مبدل مي‌تواند يك سيستم پنوماتيك باشد. سلول و مبدل آن درون خاك مدفون مي‌گردد. يك كابل يا لوله، مبدل را به يك ترمينال يا مستقيما به يك دستگاه قرائت متصل مي‌گرداند. كار اين نوع سلول در مقايسه با سايرین، دقيق و يكپارچه بوده و در دراز مدت پايداري خوبي را از خود نشان مي‌دهد و به لحاظ تغييرات كم در حجم (مقطع نازك) خطاي حاصل از قوسي شدن را به حداقل میرساند. از جمله مشكلات كه اين نوع ابزار بوجود مي‌آورد هنگام نصب آن در خاكريز مي‌باشد بدين ترتيب كه به خاطر ابعاد آن مقدار زيادي از خاك اطراف دست خورده مي‌گردد و يكپارچگي را از بين مي‌برد بخصوص هنگامي كه از اين ابزار بصورت خوشه استفاده مي‌گردد.

 

ترسيم نمودار فشار كل

آنچه حایز اهميت است، عبارت است از آنكه، فشار مؤثر (فشار معادل ميان ذرات خاك) را در صورتي مي‌توان بدست آورد كه در مجاورت سلولهاي اندازه‌گيري فشار كل لااقل يك دستگاه پيزومتر جهت اندازه‌گيري فشار آب حفره‌اي نيز نصب شده باشد، در چنين حالتي، با كسر مقدار فشار آب حفره‌اي از فشار كل محاسبه شده، مقدار فشار مؤثر بدست می آید. ترسيم مقادير فشار كل نسبت به زمان، همراه با نمودار فشار آب حفره‌اي همان نقطه و نيز منحني نوسانات تراز آب مخزن از جمله مواردی است که توصيه میشود. در اين نمودارها واحد پارامتر فشار كل و فشار آب حفره‌اي می بایست هر دو برحسب كيلوگرم بر سانتي‌متر مربع و يا تن بر مترمربع بوده تا بتوان از آنها مقادير فشار مؤثر را محاسبه نمود.

سلول های تنش کل عموما در موارد زیر کاربرد دارند:

• خاکریزهای خاکی و سدها
• شالوده های سطحی و عمیق و دیوار های حائل
• زیرسازی راه آهن
• خطوط تونل
• زیر شالوده های کاهنده نشست
• خطوط لوله و کالورت (Culvert)