تحلیل پایداری شیروانی ها و تشخیص انواع جا به جایی در شیروانی و شیب ها نقش بسیار مهمی در مهندسی عمران بازی می کند. این نوع تحلیل در ساخت امکانات راهسازی مثل بزرگراه ها، راه آهن ها، فرودگاه ها و کانال ها و توسعه منابع طبیعی مثل معادن سطحی، دفع پسماندها و سدهای خاکی و همین طور بسیاری از فعالیت های انسانی از جمله ساخت و ساز و حفاری به کار می رود.
گسیختگی شیروانی ها در این موارد ممکن است در اثر جا به جایی های ایجاد شده در خاک در شیروانی های طبیعی و یا در اثر خاکبرداری یا خاکریزی، یا ترکیبی از این دو ایجاد شود. این پدیده ها معمولا از دو جنبه مورد مطالعه قرار می گیرند. زمین شناسان این جا به جایی را به عنوان یک فرآیند طبیعی در نظر می گیرند و منشا آن و مشخصات سطح حاصل را مطالعه می کنند، در حالی که مهندسان، امنیت شیروانی ها را بر اساس قوانین مکانیک خاک بررسی می کنند و روش هایی را برای ارزیابی قابل اطمینان از پایداری شیروانی ها و همچنین محاسبات کنترلی و اصلاحی مورد نیاز ارائه می دهند. البته قابل اطمینان ترین مطالعات تنها با ترکیبی از دو روش مذکور حاصل می شود. ارزیابی عددی پایداری شیروانی ها به روش های مکانیک خاکی باید بر اساس دانشی از ساختار زمین شناسی محل، ترکیب و راستای لایه ها و تاریخچه ریخته شناسی خاک سطحی انجام پذیرد. از سویی دیگر، زمین شناسان با بررسی ملاحظات، ممکن است تصویری واضح تر از منشا و مشخصات فرآیند جا به جایی خاک نسبت به نتایج تحلیل های مهندسی بر اساس مکانیک خاک ارائه دهند. به عنوان مثال، یکی از حالات مطلوب لغزش شیروانی در جایی اتفاق می افتد که بسترهای نفوذپذیر یا حل شدنی بر روی بسترهای تقریبا نفوذناپذیر و یا در زیر آن قرار گیرد. این پدیده زمین شناسی توسط هِنکِل (Henkel 1967) با استفاده از قوانین مکانیک خاک شرح داده شده است.
لغزش شیروانی ها گونه های متفاوتی از فرآیندها و عوامل سبب شونده را شامل می شوند که امکان طبقه بندی آنها به حالات بی شماری را فراهم می کند. به عنوان مثال، این عوامل را می توان بر اساس شکل گسیختگی، نوع مصالح جا به جا شده، سن تشکیل آن، مرحله ای که لغزش شیروانی در آن قرار دارد یا دلیل جا به جایی طبقه بندی کرد.
یکی از کامل ترین منابع در مورد لغزش یا گسیختگی شیروانی گزارش ویژه ای است که توسط هیئت تحقیقات حمل و نقل منتشر شده است. بر اساس این گزارش، انواع جا به جایی شیروانی ها به پنج گروه اصلی تقسیم می شود: سقوط، واژگونی، لغزش، گسترش و جریان. گروه ششم در اثر ترکیبی از دو یا چند گروه ذکر شده حاصل می شود. انواع مصالح نیز به دو دسته سنگی و خاکی تقسیم می شود.
تشخیص انواع جا به جایی شیروانی مهم است چرا که روش های تحلیل پایداری و محاسبات اصلاحی اتخاذ شده را دیکته می کند. وارنِس انواع جا به جایی را به شکل زیر شرح می دهد:
- در نوع سقوط (fall)، یک توده با هر اندازه ای از صخره یا شیروانی با شیب زیاد در امتداد سطحی که هیچ تغییرمکان برشی ایجاد نشود و یا به میزان اندکی اتفاق بیفتد، جدا می شود و در هوا به شکل سقوط آزاد، جهش و یا با غلتیدن به زمین می آید. جا به جایی ها بسیار سریع اتفاق می افتد و ممکن است با جا به جایی های ابتدایی منجر به جدایی پیش رونده توده از محل اولیه خود همراه باشد یا نباشد.
- در واژگونی (topple)، یک یا چند توده حول محورهایی تحت نیروی گرانشی و نیروهای اعمال شده از توده های کناری یا سیال موجود در ترک ها، به شکل چرخشی به پایین حرکت می کنند.
- در لغزش (slide)، جا به جایی ها شامل کرنش برشی و تغییرمکان در طول یک یا چند سطح است که مشهود یا قابل استنباط است و یا در ناحیه باریکی اتفاق می افتد. این جابه جایی ها ممکن است پیش رونده باشد که در آن، گسیختگی برشی ممکن است در ابتدا به طور همزمان در طول سطحی که در نهایت به عنوان سطح گسیختگی تعریف می شود اتفاق نیفتد بلکه، در عوض، ممکن است از گسیختگی های محلی گسترش یابد. این توده جا به جا شده ممکن است در محلی فراتر از سطح گسیختگی اصلی لغزش یابد و تا سطح اصلی زمین ادامه یابد و سپس به سطح جدا شدگی تبدیل شود. لغزش ها به دو دسته لغزش های چرخشی و انتقالی تقسیم می شوند. این تمایز مهم است چرا که بر روش های کنترل و تحلیل اثر گذار است. به علاوه, وجود یک لایه ضعیف یا مرز بین لایه های هوازده و غیر هوازده، نوع دیگری از لغزش را به وجود می آورد که به لغزش ترکیبی معروف است. این ناهنجاری های زمین شناسی، محل سطح گسیختگی را دیکته می کنند.
- در گسترش (spread)، نوع غالب جا به جایی ها از نوع توسعه جانبی به همراه شکست های برشی و کششی است. جا به جایی ها ممکن است شامل شکست و گسترش در مواد یکپارچه، سنگ بستر یا خاک، به سبب روانگرایی یا جریان پلاستیک مواد زیرسطحی باشد. قسمت های یکپارچه بالایی ممکن است جا به جایی هایی از نوع نشست، انتقال، چرخش یا فروپاشی از خود نشان دهند و یا ممکن است روانگرا شوند و جریان یابند. سازوکار گسیختگی می تواند نه تنها شامل چرخش و انتقال بلکه جریان نیز باشد. بنابراین، برخی از گسیختگی های از نوع گسترش جانبی ممکن است پیچیده در نظر گرفته شوند. گسترش ناگهانی شیب های رسی توسط ترزاقی و پک (1967) بحث شده است.
- در جریان (flow)، جا به جایی های شیروانی ممکن است در شکل های گوناگون ظاهر شود. در مواد تحکیم نیافته، به طور معمول، در شرایط خشک یا مرطوب، شکلی نسبتا واضح از جریان، چه سریع و چه کند، را نشان می دهند. در خاک اشباع، شیب، در نتیجه بارش شدید یا به وسیله بالا آمدن سطح آب زیرزمینی، به جهت نفوذ آب، کاملا اشباع می شود و به حرکت در می آید. بنابراین، آب عامل اولیه انتقال است و خاک اشباع به مانند یک سیال ویسکوز هیچ مقاومتی از خود نشان نمی دهد و منجر به گسیختگی های کم عمق می شود. در سنگ بستر، جا به جایی ها به شدت کم است و در طول محیط های بسته زیاد و شکاف های غیر متصل توزیع شده است که منجر به تا شدگی، خمش و برآمدگی شده است.
با توجه به عامل سن، جا به جایی شیروانی ها به جا به جایی های هم عصر، خاموش و فسیلی دسته بندی می شوند. جا به جایی های هم عصر، به طور معمول فعال بوده و نسبتا به آسانی از ساختار آن ها قابل تشخیص اند. چرا که شکل سطحی که از تغییر مکان توده حاصل شده است قابل توجه بوده و تحت تاثیر آب شستگی ناشی از باران و فرسایش قرار نگرفته است. جا به جایی های خاموش معمولا در شیب هایی اتفاق می افتد که تحت پوشش گیاهی هستند و یا در اثر فرسایش به هم خورده اند، بنابراین، اثار آخرین جا به جایی های آنها به سادگی قابل تشخیص نیست. اگر چه، منشا آنها پابرجاست و این تغییرمکان ها تمدید می شوند. جا به جایی های فسیلی معمولا در دوره چهارم زمین شناسی و حتی زودتر، تحت شرایط آب و هوایی و ریخته شناسی متفاوت ایجاد شده اند و نمی توانند در زمان حاضر خود را تکرار کنند.
با توجه به مرحله ای که تغییرمکان شیروانی در آن قرار دارد، این جا به جایی ها به سه دسته ابتدایی، پیشرفته و انتهایی تقسیم می شوند. در مرحله ابتدایی، نشانه های اولیه از بین رفتن تعادل ظاهر می شود و ترک هایی در قسمت بالایی شیب ایجاد می شود. در مرحله پیشرفته، توده سست به حرکت در می آید و به سمت پایین دست می لغزد. درمرحله انتهایی، انباشتگی توده های لغزش یافته شرایط تعادلی موقتی را به وجود می آورند.
چاودهِری (Chowdhury 1980)، لغزش شیروانی ها را از جهت دلایل ایجاد آنها به صورت زیر طبقه بندی می کند:
1) لغزش های استثنایی که در اثر زلزله، بارش و سیل شدید ایجاد می شود.
2) لغزش های معمولی که ناشی از دلایل معمول و شناخته شده است و توسط نظریه های رایج قابل توضیح است.
3) لغزش های غیر قابل توضیح که بدون هیچ دلیل واضحی اتفاق می افتند.
در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید :
- تزریق پر فشار یا جت گروتینگ چیست؟ (Jet Grouting)
- ریزشمع یا میکروپایل چیست؟ (Micropile & Underpinning)
- پیش بارگذاری چیست؟ (fill surcharge preloading method)
- مطالعات خاک یا مطالعات ژئوتکنیک چیست؟ (Site Investigation)
- اختلاط عمیق خاک یا DSM چیست؟ (Deep Soil Mixing)
- تراکم دینامیکی یا DC چیست؟ (Dynamic Compaction)
- ستون شنی ارتعاشی یا تراکم ارتعاشی چیست؟ (Vibro Stone Column)
- شمع ساختمان ، طراحی و اجرای شمع بتنی و شمع فلزی (Concrete Pile , Steel Pile)
در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید :
- ساخت از بالا به پایین یا تاپ دان چیست؟ (Top-Down Construction)
- نیلینگ یا میخ کوبی دیواره چیست؟ (Soil Nailing)
- انکراژ یا مهارگذاری خاک چیست؟ (Soil Anchorage)
- مهارمتقابل یا استرات چیست؟ (Braced Excavations – Struts)
- سازه نگهبان خرپایی چیست؟ (Truss Retaining Structure)
- خاک مسلح یا ژئوسنتتیک چیست؟ (Geosynthetict)
- سپرکوبی چیست؟ (Sheet Pile)
- دیوار دیافراگمی یا دیوار دوغابی چیست؟ (Diaphragm walls – Slurry walls)
- دیوار برلنی یا دیوار سولجر پایل چیست؟ (Berlin wall – Soldier Pile and Lagging System)
- زهکشی و آب بندی در گودبرداری چیست؟ (Drainage- Dewatering & Waterproofing )
- نقشه برداری یا مهندسی نقشه برداری چیست؟ (Surveying)
- پایش گود یا مانیتورینگ چیست؟ (Monitoring)
- بررسی اثر مدل رفتاری مور کولمب اصلاح شده بر رفتار گود های مهار شده
- مدل های رفتاری خاک (Soil constitutive models)
در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :
- مطالعات خاک یا مطالعات ژئوتکنیک چیست؟ (Site Investigation)
- مطالعات لرزه خیزی چیست؟ (Seismicity studies)
- ژئوفیزیک (Geophysics)
- آزمایش سه محوری خاک (Triaxial Compression Test)
- روانگرایی خاک (Soil Liquefaction)
- روش های مقابله با روانگرایی خاک (Soil Liquefaction Mitigation)
- آزمایش برش مستقیم (Direct Shear Test)
- آزمايش بارگذاری صفحه ای (Plate Loading Test or Plate Bearing Test)
- آزمایش برش مستقیم برجا In Situ Direct Shear) Test)
- پدیده فروچاله چیست؟ (?What is The Phenomenon of Sinkhole)
- نشست غیر یکنواخت (Differential Settlement)
- خاک های رمبنده (Collapsible Soil)
- آزمایش دیلاتومتری (DMT: Dilatometer Test)
- مدل سازی فیزیکی در مهندسی ژئوتکنیک (Physical Modeling in Geotechnical Engineering)
- میکرو مکانیک خاک (Soil micro-mechanics)
- پی های حلقه ای، صندوقه ای و پوسته ای (ring, shell & caisson foundation)
- مشخصه های دینامیکی در خاک ها و مسائل ژئوتکنیکی (Dynamic characteristics of soil)
در زمینه طراحی و مشاوره بیشتر مطالعه کنید :
- معرفی نرم افزار ETABS
- معرفی نرم افزار SAFE
- معرفی نرم افزار SAP2000
- معرفی نرم افزار AutoCAD
- معرفی نرم افزار Plaxis
- معرفی نرم افزار ABAQUS
در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید :
در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید :
- ساخت و ساز ابنیه و ساختمان (Building & Structure)
- قرارداد مشارکت در ساخت (Construction participation contract)
- نظارت بر اجرای پروژه های عمرانی (Construction Supervision)
- مشاوره ساختمانی (Construction consulting)
- مدیریت پیمان (Management Contracting)
- مدیریت طرح (Construction Management)
- انواع سیستم های سازه ای (Structural System)
- مدیریت پروژه های عمرانی (Project Management)
- آیین نامه ی ۲۸۰۰ ، طراحی ساختمان ها در برابر زلزله
- سازه فولادی یا اسکلت فلزی (Steel Structure)
- سازه بتنی یا اسکلت بتنی (Concrete Structures)
مطالب مرتبط :
