آزمايش برش پره يكي از آزمايشهاي صحرايي است كـه در آن ابـزاري چهـار پـره ماننـد آنچـه كـه در شكل زیر نشان داده شده است با اعمال فشار وارد زمين شده و از طريـق انـدازه گيـري نيـروي لازم براي چرخش آن در خاك، مقاومت برشي رس هاي نرم تا نسبتاً سخت اندازه گيري مي شود. اسـتفاده از اين آزمايش محدود به خاك هايي مي گردد كه چرخش آرام تيغه ها (6 درجه در دقيقه) بتوانـد باعـث گسيختگي برشي زهكشي نشده در آنها گردد.











​​​​​​​










تجهيزات آزمايش

تجهيزات اين آزمايش شامل موارد زير مي باشد:
1) تيغه چهار پره،كه نسبت ارتفاع به قطر پره براي آن 2 مي باشد.
2) ميله ها، كه تيغه را به سيستم توليد نيرو متصل مي نمايند و معمولاً قطر آنها 12/7 ميلي متـر است.
3) سيستم توليد نيرو براي چرخش ميله ها، كه مي تواند دستي يا ماشيني باشد.
4) ابزار اندازه گيري ميزان نيرو (گشتاور) توليد شده.

در برخي از دستگاه هاي برش پره علاوه بر موارد مذكور ابزارهايي براي كاهش و يـا محاسـبه اصـطكاك ميله ها و همچنين چرخ دنده هايي براي ثابت نگه داشتن سرعت چرخش پره ها وجود دارد. قطر پره هاي استاندارد 65 ميلي متر، ارتفاع آنها 130 ميلي متر و ضخامت آنها 2 ميلي متر مي باشـد. با اين حال معمولاً پره هايي با قطر 38 تا 92 ميلي متر، ارتفاع 76 تا 184 ميلي متر و ضخامت 1/6 تـا 3/2 ميلي متر مورد استفاده قرار مي گيرد. شكل پره ها معمولاً مـستطيلي اسـت، بـا ايـن حـال بـراي سهولت نفوذ در خاك در برخي موارد لبه پره ها را پخ نموده و آنها را نظير آنچه در شكل زیر نـشان داده شده است به صورت نوك تيز مي سازند.


















​​​​​​​
انتخاب اندازه پره تابع مقاومت مورد انتظار از خاك و قابليت سيستم اعمال نيرو مـي باشـد . پـره هـاي بزرگتر براي خاك هاي سخت تر به كار گرفته مي شوند و معمولاً نتايج دقيق تري به دسـت مـي دهنـد . البته بايد توجه شود كه اين پره ها دست خوردگي بيشتري در خاك ايجاد مي نمايند و چرخاندن آنهـا هم سخت تر است. در عمل بهتر است چندين پره و آچار با اندازه هاي مختلف به صحرا ارسال گردد تـا متناسب با شرايط زمين نوع پره و آچار انتخاب گردد.



روش انجام آزمايش

روش انجام آزمايش برش پره در استاندارد  ASTM D-2573 آمده است. با توجه به نوع پـره اي كـه براي انجام آزمايش انتخاب مي گردد، امكان ايجاد اصطكاك بين ميله ها و زمين وجـود دارد و عـددي كه عقربه گشتاور سنج در بالاي چاه نشان مي دهد شامل گشتاور لازم براي غلبه بر اين اصـطكاك نيـز مي باشد. بايد تلاش گردد كه اين اصطكاك در حداقل مقدار خود باشد و نهايتاً مقدار آن هم به نحـوي اندازه گيري شود. از طرف ديگر براي حداقل نمودن اثر دست خوردگي ناشي از نصب پره ها بهتر اسـت فاصله انتهاي گمانه از بالاي پره ها بيشتر از 4 برابر قطر گمانه باشد. آزمايش 5 دقيقه پس از جاگذاري دستگاه در خاك شروع مي شود و پره ها با سرعت 6 درجه در دقيقه به چرخش در آورده مي شوند. اين سرعت باعث مي شود كه در ظرف 2 تا 5 دقيقـه خـاك بـه حالـت گسيختگي برسد و به اين ترتيب مي توان اطمينان داشت كه شرايط گسيختگي خاك زهكـشي نـشده بوده است. با اين حال زمان گسيختگي در رس هاي خيلي نرم ممكن است بين 10 تا 15 دقيقه طـول (Sabatini et al. , 2002) .بكشد در دستگاههاي ديجيتال نمودار كامل گشتاور در مقابل زمان و يـا زاويـه چـرخش ترسـيم مـي گـردد . همچنين در دستگاههاي معمولي گشتاور وارده معمولاً در فواصل زماني 30 تا 60 ثانيه ثبت مي گردد. بدين ترتيب پاسخ خاك به نيروي وارده به دست آمده و مـي تـوان مقاومـت زهكـشي نـشده خـاك را محاسبه نمود.



برآورد مشخصات خاك از آزمون برش پره

آزمايش برش پره براي ارزيابي مشخصات خاك هـاي ريزدانـه اشـباع كـاربرد دارد . برخـي از خـصوصيات خاك هاي ريزدانه بطور مستقيم و برخي ديگر نيز از طريق روابـط همبـستگي موجـود بـين مشخـصات خاك و نتايج آزمايش برش پره به دست مي آيند. مشخصاتي از خاك كه بطور مستقيم توسط آزمايش برش پره قابل محاسبه هستند عبارتند از :
1) مقاومت برشي زهكشي نشده خاك 
​​​​​​​2) مقاومت برشي زهكشي نشده خاك در حالت بازسازي شده
3) درجه حساسيت خاك

آزمایش برش پره