Estimating California Bearing Ratio from Dynamic Cone Penetrometer Tests: A Site-Specific Correlation for Subgrade Soils in Port Sudan, Sudan
تقدير نسبة التحمل الكاليفورنية من اختبارات مقياس الاختراق المخروطي الديناميكي: علاقة ارتباط خاصة بالموقع لترب التأسيس في بورتسودان، السودان.
Mohamed Alfadel M. Osman¹, Abdalla Eissa Abdelkarim² Khalid Abdelrazig Ahmed3
1 M.Sc. Candidate, Faculty of Engineering, Red Sea University, Sudan
² Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Red Sea University, Sudan
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Red Sea University, Sudan
DOI: https://doi.org/10.53796/hnsj75/45
Arabic Scientific Research Identifier: https://arsri.org/10000/75/45
Volume (7) Issue (5). Pages: 818 - 823
Received at: 2026-04-15 | Accepted at: 2026-04-22 | Published at: 2026-05-01
Abstract: The California Bearing Ratio (CBR) is a fundamental laboratory parameter for evaluating subgrade strength in flexible pavement design. However, its reliance on controlled compaction, extended soaking periods, and specialized laboratory equipment often limits its application during preliminary site investigations. The Dynamic Cone Penetrometer (DCP) offers a rapid, cost-effective field alternative, but its practical use requires reliable site-specific correlation equations. This study develops a predictive correlation between DCP penetration index and laboratory CBR values for subgrade soils in Port Sudan, Sudan. Four representative soil samples were collected from distinct urban and quarry locations, classified according to the Unified Soil Classification System (USCS) and AASHTO standards, and tested using both in-situ DCP (ASTM D6951) and laboratory CBR (ASTM D1883) procedures. Regression analysis yielded a logarithmic correlation model: CBR = 80.773−62.653log10(DCP), with a coefficient of determination (R²) of 0.74 The model confirms a statistically meaningful inverse relationship between DCP penetration and CBR values, demonstrating its utility for rapid field-based strength estimation. While the equation provides a practical tool for preliminary pavement design, further validation across broader soil types, moisture regimes, and compaction states is recommended to enhance generalizability and design reliability.
Keywords: California Bearing Ratio; Dynamic Cone Penetrometer; Subgrade Characterization; Field-Laboratory Correlation; Pavement Engineering; Port Sudan.
المستخلص: تُعد نسبة التحمل الكاليفورنية (CBR) من المعايير المخبرية الأساسية لتقييم مقاومة تربة التأسيس في تصميم الرصفات المرنة. غير أن اعتماد هذا الاختبار على الدمك المنضبط، وفترات الغمر الطويلة، والمعدات المخبرية المتخصصة، يحدّ غالبًا من إمكانية تطبيقه خلال مراحل الاستكشاف الموقعي الأولية. ويُعد اختبار مقياس الاختراق المخروطي الديناميكي (DCP) بديلًا حقليًا سريعًا وفعالًا من حيث التكلفة، إلا أن استخدامه العملي يتطلب معادلات ارتباط موثوقة ومحددة بحسب طبيعة الموقع. تهدف هذه الدراسة إلى تطوير علاقة تنبؤية بين مؤشر اختراق اختبار DCP وقيم CBR المخبرية لترب التأسيس في مدينة بورتسودان، السودان. جُمعت أربع عينات تربة ممثلة من مواقع حضرية ومحاجر مختلفة، وصُنفت وفق نظام تصنيف التربة الموحد (USCS) ومعايير الجمعية الأمريكية لموظفي الطرق والنقل (AASHTO)، ثم اختُبرت باستخدام اختبار DCP الحقلي وفق معيار ASTM D6951 واختبار CBR المخبري وفق معيار ASTM D1883. وقد أسفر تحليل الانحدار عن نموذج ارتباط لوغاريتمي بالصيغة الآتية: CBR = 80.773 − 62.653 log10(DCP)، مع معامل تحديد بلغ R² = 0.74. ويؤكد النموذج وجود علاقة عكسية ذات دلالة إحصائية بين اختراق DCP وقيم CBR، مما يبرز فائدته في التقدير السريع لمقاومة التربة اعتمادًا على القياسات الحقلية. وعلى الرغم من أن المعادلة توفر أداة عملية للتصميم الأولي للرصفات، فإن الدراسة توصي بإجراء مزيد من التحقق على أنواع أوسع من الترب، وظروف رطوبة مختلفة، وحالات دمك متعددة، بما يعزز قابلية تعميم النتائج وموثوقية التصميم.
الكلمات المفتاحية: نسبة التحمل الكاليفورنية؛ مقياس الاختراق المخروطي الديناميكي؛ توصيف تربة التأسيس؛ الارتباط بين الاختبارات الحقلية والمخبرية؛ هندسة الرصفات؛ بورتسودان.
Arabic 
English