گيرش خاك پديده‌اي است كه در آن با تغيير و تحولات خاك پيرامون شمع بر اثر كوبش، ظرفيت باربري شمع با گذشت زمان افزايش مي‌يابد. با توجه به اين كه ظرفيت باربري شمع¬هاي كوبشي در خاك¬هاي رسي نرم و اشباع (به ويژه در مناطق جنوبي ايران) تحت تأثير اين پديده قرار دارد و با در نظر گرفتن آن در فاز طراحي شمع‌هاي كوبشي هزينه‌هاي نهايي به مقدار قابل توجهي كاهش مي‌يابد، درك بيشتر اين پديده ضرورت دارد. تا كنون تحقيقات گسترده¬اي در زمينه پديده گيرش خاك صورت گرفته، اما مطالعات آزمايشگاهي در اين زمينه اندك است. در اين مطالعه با ساخت يك مدل فيزيكي مناسب به ارزيابي پديده گيرش در خاك¬هاي رسي نرم و اشباع پرداخته شده است. نمونه خاك رس از نوع كائولينيت پس از اشباع‌سازي، در محفظه خاك قرار مي‌گيرد تا فرآيند تحكيم صورت پذيرد. پس از پايان تحكيم و رسيدن به تخلخل مورد نظر، مدل شمع فولادي در خاك كوبيده شده و در انتهاي كوبش و نيز در زمان‌هاي معيني پس از پايان كوبش، شمع تحت آزمايش بارگذاري استاتيكي قرار گرفته و ظرفيت باربري نهايي آن بدست مي‌آيد. در پايان نيز با توجه به مقادير تغيير ظرفيت باربري شمع با زمان، ضريب گيرش مناسب براي خاك‌ رس كائولينيت و اشباع ارائه گرديده است.

دستگاه سه محوري ديناميكي/ مسير تنش دستگاهي است كه جهت مطالعه رفتار خاكها و تعيين پارامترهاي استاتيكي و ديناميكي خاكها به كار ميرود. در اين دستگاه ميتوان نمونه خاكي كه از گمانه استخراج شده با شرايط واقعي در محل شبيه سازي نمود و تحت بارگذاري استاتيكي و يا ديناميكي(زلزله) قرار داد و رفتار و مقاومت خاك را تحت بارگذاريهاي مختلف تعيين نمود و در صورت ضعبف بودن خاك روشهاي اصلاح خاك را پيشنهاد كرد. دستگاه سه محوري ديناميكي مذكور داراي توانمنديهاي ذيل است: - امكان اعمال نيرو تا ظرفيت ۵۰۰ كيلوگرم و جابجايي حداكثري ۵۰ ميلي‎متر - امكان انجام آزمايش با قطر نمونه‎هاي ۵۰ و۷۰ ميلي‎متر - امكان اعمال فشار محصوركننده به صورت كنترل شده - امكان انجام آزمايش به صورت زهكشي شده و زهكشي نشده، - اندازه‎گيري فشار آب حفره‎اي و تغيير حجم - امكان اعمال بار سيكلي يا ديناميكي - امكان اعمال مسير تنش‎هاي مختلف - امكان كنترل بارگذاري مونوتونيك و سيكلي به روش "تنش كنترل" و يا "كرنش كنترل" - امكان كنترل تنش و يا كرنش با استفاده از يك حلقه بسته (closed-loop control) و با سيستم كامپيوتري در فواصل زماني در حد صدم ثانيه - امكان رسم نمودار تنش–كرنش، فشار آب حفره‎اي –كرنش، q-p، نمودار هيسترزيس، نمودار تنش سيكليك به تعداد سيكل، تنش سيكليك به زمان و مسير تنش‎هاي متنوع ديگر در حين تست - تعيين مقاومت روانگرايي در مصالح دانه‎اي ، تعيين پارامترهاي ديناميكي خاك مانند استهلاك مدول برشي و تغييرات ميرايي با تعداد سيكل

سيستم آزمايش كرنش كوچك براي اندازه¬گيري جامع مدول¬هاي الاستيسيته در مصالح مختلف مهندسي عمران توسط المان¬هاي مرتعش متنوع، سيستمي براي اندازه¬گيري سرعت¬هاي موج¬هاي فشاري و برشي در مصالح زميني مختلف بخصوص خاك تحت شرايط نوساني دلخواه مي¬باشد. كاربرد اين دستگاه در مهندسي عمران و شاخه¬هاي سازه، ژئوتكنيك، و روسازي راه و نيز مهندسي معدن مي¬باشد. محدود بودن دستگاه¬هاي آزمايشات غيرمخرب به نوع خاصي از مصالح در اين دستگاه رفع گرديده است. بنابراين اين دستگاه قابليت آزمايشات غيرمخرب را به صورت وسيع و براي انواع نمونه¬هاي آزمايشگاهي مصالح زميني از جمله بتن، آسفالت، خاك و سنگ در ابعاد مختلف فراهم مي¬آورد. بخش¬هاي اين سيستم عبارتند از: 1) عملگر فرستنده، 2) سنسور گيرنده، 3) مولد تابع، 4) نوسان نما، و 5) تقويت كننده 6) كاهنده. انواع عملگرهاي فرستنده و سنسور¬هاي گيرنده اين دستگاه شامل خمشي يك جهته، خمشي دوجهته، فشاري و يا تركيبي مي¬باشند. در اين دستگاه موج الكتريكي به وسيله¬ي عملگر فرستنده به موج مكانيكي و موج مكانيكي به موج تنشي در مصالح مورد آزمايش تبديل مي¬گردد. موج عبوري از مصالح از طريق سنسور گيرنده دريافت مي¬شود و اختلاف زمان موج ارسالي و دريافتي و فاصله بين عملگر تا سنسور، مي¬تواند مدول¬هاي الاستيسيته مصالح زميني مورد آزمايش را بدست دهد.

تنسيومتر ظرفيت بالا براي اندازه¬گيري مكش ساختاري بيشتر از فشار كاويتاسيون (مكش سنج خاك)، دستگاهي براي اندازه¬گيري مكش بافتي و فشار منفذي آب خاك در مقادير بالاتر از فشار كاويتاسيون جهت پايش شرايط خاك براي اهداف ژئوتكنيكي و كشاورزي مي¬باشد. اندازه¬گيري مكش آب درون خاك (مكش بافتي خاك) توسط تنسيومترهاي موجود تنها محدود به فشار كاويتاسيون (يك اتمسفر) است. جهت رفع اين مشكل و حصول مقادير مكش بافتي بالاتر (تا بيش از 10 اتمسفر) اين دستگاه براساس مفاهيم فيزيك ملكولي آب طراحي و ساخته شده است. همچنين اندازه¬گيري فشار آب حفره¬اي خاك نيز توسط اين دستگاه ممكن است. اين دستگاه مينياتوري (كوچك) را هم در محيط آزمايشگاهي جهت تحقيقات علمي و هم در محيط طبيعي و در اعماق مختلف خاك مي¬توان استفاده كرد. نويز¬هاي دستگاه به كمك تمهيدات انديشيده شده در قرار دادن كارت پردازش درون سنسور، كاهش قابل ملاحظه داشته است. اين دستگاه بدون نياز به هيچ واسط الكترونيكي توسط پورت يو اس بي به كامپيوتر متصل مي¬گردد. كاليبراسيون و ثبت داده¬ها توسط يك نرم افزار ويژه انجام مي¬گيرد. زمان پاسخ دهي دستگاه به دليل فضاي كوچك آب درون سنسور كمتر از چند دقيقه مي¬باشد. محفظه اشباع سازي و كاليبراسيون با ظرفيت 20 بار از ملحقات اصلي دستگاه مي¬باشد.

سيستم اتوماتيك آزمايش كرنش كوچك در مصالح زميني، براي اندازه¬گيري اتوماتيك مدول¬هاي الاستيسيته (مدول يانگ، مدول برشي، مدول محصورشدگي) در مصالح زميني مختلف بخصوص خاك تحت شرايط نوساني دلخواه مورد استفاده قرار مي¬گيرد. محدوده كاربرد اين دستگاه در مهندسي عمران شاخه¬هاي سازه، ژئوتكنيك و روسازي راه و نيز در مهندسي معدن مي¬باشد. در سيستم¬هاي معمول انجام آزمايشات غيرمخرب در انواع مصالح دو مشكل اساسي وجود دارد: 1) تعيين دستي و غيردقيق سرعت عبور امواج از مصالح، 2) محدود بودن دستگاه به نوع خاصي از مصالح از لحاظ خصوصيات نوساني و نيز المان-هاي مرتعش. به كمك المان¬هاي مرتعش متنوع (امواج برشي و امواج فشاري)، اين دستگاه قابليت آزمايشات غير مخرب را به صورت وسيع و براي انواع نمونه¬هاي آزمايشگاهي مصالح زميني از جمله بتن، آسفالت، خاك و سنگ در ابعاد مختلف فراهم مي¬آورد. همچنين با كمك مفاهيم و روش¬هاي اندازه¬گيري سرعت عبور امواج (مانند روش قله به قله نوسان¬ها)، نرم افزار سيستم كنترل و ثبت داده¬هاي دستگاه به صورت خودكار در فواصل زماني دلخواه مقادير مدول¬¬ الاستيسيته مورد نظر را مستقيماً بدست داده و نتايج را ثبت و ذخيره مي¬كند.

سلول ادئومتر خاك غيراشباع با سراميك¬هاي قابل برداشت، يك محفظه آببند/هوابند براي ايجاد شرايط كنترل مكش در نمونه خاك تحت شرايط تحكيم يك بعدي مي¬باشد. اين سلول براي مطالعات ژئوتكنيكي و مكانيك خاك و پي و نيز مهندسي كشاورزي (آزمايشات منحني نگهداشت آب خاك) استفاده مي¬گردد. سلول معمول¬ دستگاه ادئومتر¬ خاك (دستگاه تحكيم يك بعدي خاك) قابليت انجام آزمايشات كنترل مكش (آزمايشات خاك غيراشباع) را ندارد. سلول¬ ادئومتر خاك غيراشباع اين قابليت را به دستگاه ادئومتر خاك افزوده است. اين سلول محفظه هوابندي براي كنترل فشار هواي منفذي مي¬باشد كه مجهز به سراميك متخلخل غيراشباع مي¬باشد. براي آزمايش بر روي خاك¬هاي مختلف، سراميك¬هايي با ظرفيت¬هاي مختلف لازم است. از جمله نوآوري¬هاي اين سلول تغييرپذيري آسان سراميك غيراشباع آن مي-باشد، به صورتيكه سراميك¬ها درون يك هوسينگ مجزا از پداستال سلول هستند و به صورت كاملأ هوابند درون پداستال سلول قرار مي¬گيرند. ميله محور بارگذاري كه نيروي قائم را از بيرون سلول به كپ نمونه انتقال مي¬دهد، كاملأ هوابند بوده و داراي اصطكاك ناچيز براي حركت قائم است. اين سلول يك مسير از كپ سلول، يك مسير از پداستال سلول و دو مسير از زير سراميك دارد.

تنسيومتر خاك قابل دفن مجهز به سراميك تخت با قابليت فلاشينگ و ثبت داده¬هاي اتوماتيك، دستگاهي جهت پايش اتوماتيك مكش بافتي و فشار منفذي آب خاك براي اهداف ژئوتكنيكي و كشاورزي مي¬باشد. اين دستگاه بر چهار محدوديت تنسيومترهاي معمول غلبه كرده است: 1) عدم امكان دفن تنسيومتر در اعماق زياد خاك، 2) انجام فلاشينگ حباب هواي تنسيومتر به صورت حضوري و دستي، 3) قرائت مقادير مكش به صورت حضوري و دستي، 4) عدم اصلاح ارتفاع آب. در اين دستگاه ثبت مقدار مكش خاك، عمل فلاشينگ حباب¬هاي هوا، و اصلاح ارتفاع آب به صورت الكترونيكي و با يك كمك سيستم كنترل و ثبت داده¬هاي چند كاناله (امكان استفاده براي چند تنسيومتر به صورت همزمان) انجام مي¬گيرد. در حاليكه داده¬ها بر روي صفحه ديجيتال سيستم كنترل و ثبت داده¬ها قابل روئيت مي¬باشند، همزمان داده¬هاي هر تنسيومتر در فواصل زماني مشخص ذخيره مي¬گردد. همچنين اين دستگاه را مي¬توان در اعماق مختلف خاك مدفون كرد در حاليكه يك لوله منعطف، طويل و مقاوم در برابر خوردگي، پوسيدگي و نفوذ آب كابل¬ها و شلنگ¬هاي مربوط به دستگاه را به اتاقك سيستم كنترل و ثبت داده¬ها هدايت مي¬كند. زمان پاسخ دهي اين دستگاه به كمك كاهش فضاي آب درون سنسور كمتر از ده دقيقه مي¬باشد.

سلول دوگانه آزمايش سه¬محوري خاك غيراشباع با سراميك¬هاي قابل برداشت، محفظه¬اي دوگانه و آب¬بند/هوابند براي انجام آزمايشات كنترل مكش در شرايط مختلف تنش در آزمايش سه محوري خاك مي¬باشد. اين دستگاه براي مطالعات ژئوتكنيكي، مكانيك خاك و پي، و نيز مهندسي كشاورزي (آزمايشات منحني نگهداشت آب خاك) مورد استفاده است. دو مشكل اصلي دستگاه سه محوري غيراشباع در اين دستگاه رفع گرديده است: 1) عدم دقت اندازه¬گيري تغييرات حجم نمونه غيراشباع، 2) محدود بودن دستگاه به نوع خاك آزمايش با توجه به ظرفيت سراميك غيراشباع آن. اين دستگاه داراي دو محفظه، جهت غلبه بر محدوديت¬هاي تعيين تغيير حجم نمونه خاك در آزمايش سه محوري غيراشباع مي¬باشد. همچنين اين دستگاه برخلاف سلول¬هاي سه¬ محوري معمول غيراشباع كه داراي سراميك متخلخل غيراشباع ثابت مي-باشند، قابليت تغييرپذيري آسان سراميك را داراست. اين امر با كمك تفكيك پداستال به دو بخش زيرين و هوسينگ سراميك انجام گرفته است. بنابراين كاربرد سلول براي استفاده در انواع خاك گسترده شده است.

رفتار خاك¬ تحت تاثير عوامل متعددي از قبيل فشار همه¬جانبه، دانسيته، دانه¬بندي، شكل دانه¬ها بود، بافت و غيره است. بافت يا ساختار خاك به چيدمان هندسي ذرات و كاني¬هاي خاك گفته مي¬شود. ساختار خاك¬ها از پارامترهاي مهم رفتاري كه در طبيعت به صورت¬هاي مختلفي تشكيل مي¬شوند. در مطالعات آزمايشگاهي به منظور شناسايي رفتار خاك¬ها نياز به تهيه نمونه¬هاي دست¬نخورده مي¬باشدكه اين امر با چالش¬هاي فراواني روبرو است. از اين رو براي شبيه¬سازي ساختار طبيعي و برجاي خاك¬ها براي نمونه¬سازي از روش¬هاي گوناگوني شامل تراكم مرطوب، تراكم خشك و بارش استفاده مي‌شود كه هر يك از اين روش¬هاي نمونه¬سازي باعث ايجاد بافت و سا¬ختاري متفاوت در خاك مي¬شوند. يكي از دلايل حضور آزمايش‌هاي آزمايشگاهي و استفاده از ضرايب اطمينان بزرگ در مهندسي ژئوتكنيك، پيچيدگي‌هاي رفتاري فراوان در مصالح خاكي بكار رفته در اين حوزه است. مهمترين پيچيدگي در رفتار خاك‌ها سرمنشاء ماكروسكوپيك داشته و تاكنون نيز به درستي اثر بافت خاك بر روي رفتار آن شناخته نشده و كميت سازي نشده است. شناخت مناسب و تشخيص مكانيسم‌هاي اندركنشي دانه‌ها در مقياس ماكرو و اثر آنها در رفتار نهايي و غالب، مي‌تواند تاثير بسزايي در شناسايي هرچه بهتر رفتار مهندسي خاك بگذارد. به منظور تحقيق و بررسي رفتار ماكروسكوپيك ماسه‌ها استفاده از دستگاه‌هايي به منظور ساخت نمونه‌ براي عكس‌برداري الكتروني ايجاد شد. اين دستگاه امكان آماده‌سازي نمونه‌هاي ماسه‌اي سيمانته‌، غير سيمانته‌، مخلوط با شن و لاي‌دار را به منظور عكس‌برداري الكتروني دارا مي‌باشد. با عكس‌برداري الكتروني از بافت ماسه‌ها مي‌توان نحوه برخورد دانه‌ها، نسبت تخلخل دانه‌ها، باندهاي برشي و مكانيسم ماكروسكوپيك ماسه‌ها در حالت‌هاي مختلف بارگذاري بدست آورد. با كنار هم قرار دادن عكس‌هاي متوالي از يك مقطع مي‌توان تمامي اين موارد را به صورت سه‌بعدي بدست آورد.