قلّما توجد بيانات تجارب اختراق ثابتة ميدانية أو تجارب نموذجية في طبقات رمل الكوارتز المضغوطة والكثيفة على مستوى إجهادات عالي، مما يصعّب إنشاء علاقة بين نتائج اختبارات الاختراق الثابتة والخصائص الهندسية لطبقات الرمل الكثيفة العميقة. أُجريت تجارب في خزانات معايرة عالية الضغط حيث تم إعداد عينات رمل مضغوطة بواسطة طريقة الرمل الممطر لمستويات كثافة نسبية تتراوح بين 74% و91%. أُجريت اختبارات اختراق ثابتة في الخزان عند مستويات إجهاد عالية من 0.5 إلى 2.0 ميجا باسكال. وُصف الاستجابة الإجهاد-الانفعال لرمل الكوارتز المضغوط تحت ضغط عالٍ باستخدام نموذج موّلقوليني المعدل لمور، وتم إدخال طريقة العناصر المحدودة ذات التشوه الكبير Lagrangian-Eulerian Arbitrary لمحاكاة عددية لاختبارات الاختراق الثابتة. تتيح هذه الطريقة التعامل بفعالية مع التشوه الشديد لشبكة التربة حول رأس المخروط، مما يضمن تقارب الحسابات. تتوافق النتائج العددية مع نتائج التجارب في خزان المعايرة بشكل جيد، مما يثبت موثوقية التحليل التشوهي الكبير. توصل تحليل البيانات إلى أن مقاومة اختراق الرأس تعتمد على كثافة الرمل النسبية ومستوى الإجهاد، ويمكن التعبير عنها بشكل أساسي بنفس دالة المستوى المنخفض للإجهادات. أُجريت تحليلات متغيرات كافية وتم تعديل معاملات معادلة التنبؤ بالكثافة النسبية لرمل الكوارتز المضغوط عند مستويات إجهاد عالية. مقارنة نتائج المعادلة مع نتائج التجارب أظهرت دقة جيد، حيث كانت الأخطاء النسبية أقل من 30%.

رمل كوارتز عميق; رمل مضغوط; اختراق ثابت; مستويات إجهاد عالية; خزان المعايرة; عناصر محدودة تشوه كبير