در بسياري از پروژه هاي عمراني تشخيص خاك هاي مساله دار و بهبود خواص آن ها يك چالش مهم مهندسي است. از انواع خاك هاي مساله دار كه در ايران وجود آن در بسياري از پروژه ها جلب نظر مي نمايد، خاك واگرا است. خاك‌هاي واگرا خاك‌هاي رسي هستند كه در آب‌هاي با غلظت پايين نمك به راحتي شسته مي‌شوند. اين رس‌ها معمولاً داراي مقادير بالاي يون سديم در كاتيون‌هاي جذبي خود مي‌باشند. از آنجايي كه اين خاك ها نسبت به جريان آب بسيار حساس مي باشند. به همين دليل وجود خاك هاي واگرا در پروژه هاي مهندسي همانند كانال هاي آبياري و سدهاي خاكي مي تواند سبب مشكلات فراوان مي گردد. روش هاي موجود براي تعيين ميزان واگرايي خاك هاي واگرا از دقت بالايي برخوردار نيستند. يكي از مشهورترين و پركاربردترين اين روش ها، روش پين هول است. در آزمايش پين هول تشخيص درجه واگرايي خاك كاملا وابسته به دقت و نحوه ارزيابي متخصص ژئوتكنيك مي باشد. به كمك دستگاه ساخته شده در اين اختراع آزمايش پين هول از يك روش كيفي به يك روش كمي و كارا با دقت بالا تبديل مي شود. در ادامه آزمايش فعلي پين هول و دستگاه ساخته شده و آزمايش اصلاح شده پين هول جهت تعيين خاك هاي مساله دار معرفي مي گردد. اين دستگاه و اصلاحات پيشنهادي در اين روش براي اولين بار در ايران و در جهان ( براي اولين باردر رشته مهندسي ژئوتكنيك) ارائه مي گردد ودر عين سادگي در كاربرد، كمك فراواني به مهندسين در تشخيص خاك هاي واگرا مي نمايد.

يكي از موضوعاتي كه همواره در انتخاب منابع قرضه ريزدانه براي خاكريزهاي مهندسي نظير سدهاي خاكي بايد مورد بررسي و توجه قرار گيرد، وجود انواع مختلف نمك هاي محلول و غير محلول در اين مصالح مي باشد. عدم توجه به اين مهم در اجراي سازه هاي آبي مشكلات زيادي را پديد آورده و موجب تخريب و غيرقابل استفاده شدن اين گونه مصالح شده است. تجربيات گذشته نشان مي دهد كه خواص مكانيكي اغلب خاك ها با افزايش رطوبت و اشباع شدن تغيير مي¬كند. در برخي از خاك ها بر اثر افزايش رطوبت پديده هاي خاصي بروز مي كند كه بعضاً به خسارات عمده اي در طرح هاي عمراني منجر مي گردد. اين خاك ها، خاك هاي حساس در مقابل آب ناميده مي شوند و از مهم ترين اقسام آن ها مي توان به خاك هاي متورم شونده، خاك هاي واگرا و خاك هاي رمبنده اشاره نمود. خاك هاي واگرا خاك هاي رسي هستند كه در آب هاي با غلظت پايين نمك به راحتي شسته مي شوند. اين رس ها معمولاً داراي مقادير بالاي يون سديم در كاتيون هاي جذبي خودمي باشند. واگرايي ، يك پديده پيش رونده مي باشد كه از يك نقطه با تمركز جريان آب شروع شده وبه تدريج گسترش مي يابد. نقطه شروع پديده واگرايي مي تواند ترك هاي حاصل از انقباض،نشست و يا ترك هاي حاصل از ريشه گياهان باشد. اين پديده در طرح هايي نظير سدهاي خاكي و كانال هاي آب رساني كه تمركز فشار آب در داخل خاك وجود دارد، داراي اهميت ويژه اي مي باشد و در خاكريزها، ديواره هاي كانال هاي خاكي و سدهاي خاكي مشكلاتي به وجود مي آورد كه غيرقابل جبران مي باشد. بيوژئوتكنولوژي يك شاخه از مهندسي ژئوتكنيك است كه با كاربردهاي روش هاي بيولوژيكي در مسائل مهندسي ژئوتكنيكي سروكار دارد. اخيراً در اين شاخه روش جديدي براي بهبود مشخصات مكانيكي خاك، با يك فرآيند بيولوژيك سازگار با محيط زيست، معرفي شده است. اين تكنيك كه در آزمايشگاه ها در حال بررسي شدن است، مبتني بر استفاده از باكتري هايي است كه مواد معدني توليد مي كنند. اين باكتري ها در خاك و مواد معدني طبيعي يافت مي شوند. پژوهشگران تلاش مي كنند تا مصارف گوناگوني براي استفاده از مواد معدني توليدشده توسط باكتري ارائه دهند. در اين اختراع به استفاده اين روش به منظور تثبيت خاك هاي واگرا پرداخته مي شود.

خلاصه توصيف عنوان اختراع: دستگاه برش مستقيم اسموتيك مقاومت برشي توده خاك، مقاومت داخلي واحد سطح توده خاك در برابر گسيختگي و لغزش در طول هرصفحه داخلي است. با توجه به اقليم گرم و خنك بسياري از مناطق كره زمين از جمله ايران انجام آزمايش ها يي كه بتواند مقاومت برشي خاك را در شرايط غير اشباع بررسي نمايد بسيار مفيد مي باشد. به اين منظور ساخت دستگاه برش مستقيمي كه بتواند در حين انجام برش، شرايط رطويت خاك را به صورت كنترل شده نگه دارد مورد بررسي قرار گرفت و بر اين اساس دستگاه برش مستقيم اسموتيك طراحي و ساخته شد. در روش اسموتيك اعمال مكش بر اساس اختلاف غلظت انجام مي گيرد. پديده اسموزي در جايي كه يك محلول و يك حلال بوسيله يك غشاء نيمه تراوا از يكديگر جدا مي شوند بوجود مي آ يد. بنابراين دستگاه برش مستقيم اسموتيك طوري طراحي و ساخته شد تا مسيري جهت عبور محلول و گردش آن در زير خاك با واسطه يك غشا، نيمه تراوا را به وجود آورد. همچنين با توجه به حساسيت مكانيكي غشا، نيمه تراوا تلاش شد كه با ايجاد مكانيزمي در اتصالات جعبه برش، امكان ساخت نمونه هايي با سطح صاف را در مرحله تراكم داشته باشيم تا امكان پارگي غشا، را در حين برش به حداقل برسانيم

دستگاه اعمال بارگذاري سيكلي و پسا سيكلي بر شمع با قابليت بارگذاري هاي يكطرفه و دوطرفه به صورت متقارن و نامتقارن مورد استفاده در مهندسي عمران جهت بررسي آزمايشگاهي رفتار شمع ها در خاك مي باشد. اين بارهاي سيكلي مي توانند به صورت طبيعي در اثر باد، زلزله، امواج دريا ايجاد شوند. شناخت رفتار شمع¬ها در اثر بارگذاري سيكلي مي¬تواند كمك به سزايي در مسائل طراحي داشته باشد و از ايجاد خسارت¬هاي احتمالي در سازه¬هاي بزرگ جلوگيري نمايد. هدف از اين اختراع، طراحي و ساخت دستگاه اعمال كننده بار سيكلي (سينوسي) به شمع است به گونه¬اي ميزان نيرو، جابجايي و لنگر خمشي شمع در طول زمان قابل اندازه گيري باشد. علاوه بر بارگذاري سيكلي قابليت بارگذاري پسا سيكلي و مونوتونيك را دارد، بنابراين مي¬توان اثر تاريخچه بارگذاري سيكلي را بر ظرفيت باربري نهايي شمع مورد بررسي قرار داد. اين دستگاه در مقياس كوچك جهت انجام پژوهش¬هاي آزمايشگاهي ساخته شده است تا بتواند كمك موثري به پژوهشگران در اين زمينه نمايد به گونه¬اي كه رفتار واقعي سيستم شمع-خاك را در شرايط اجرايي نمايش دهد.