یکی از روش های پایدارسازی گود روش خاک مسلح یا ژئوسنتتیک (Geosynthetict) می باشد. کلمه ژئوسنتتیک از دو قسمت “ژئو” (Geo) و “سنتتیک” (Synthetic) تشکیل گردیده است. از کلمه “ژئو” در جایی استفاده می شود که مربوط به زمین باشد و از “سنتتیک” در جایی استفاده می شود که ماده، مصنوعی و ساخته دست بشر باشد. ژئوسنتتیک یا خاک مسلح به محصولاتی که مشکلات ژئوتکنیکی و خاکی را برطرف می کنند، اطلاق می گردد. چند محصول که به نام خاک مسلح نام برده می شود، عبارتند از:
- ژئوتکستایل (geotextile)
- ژئوگرید (geogrid)
- ژئوممبران (geomembrane)
- ژئونت (geonet)
- جی سی ال یا ژئوسنتتیک کلی لاینر (geosynthetic clay liner)
- ژئوفوم (geofoam)
- ژئوسل (geocell)
- ژئوکامپوزیت (geocomposite)
طبیعت پلیمری محصولات نام برده شده باعث دوام زیادی در آنها می شود. خاک مسلح یا ژئوسنتتیک ها در اشکال مختلف و مصارف مختلف ژئوتکنیکی، حمل و نقلی، زیست محیطی و هیدرولیکی در موارد زیر استفاده می گردند:
جاده ها، فرودگاه ها، خطوط راه آهن، سدهای خاکی، دیوارهای حائل، استخرهای ذخیره آب، سدها، کانال ها، کنترل فرسایش، کنترل رسوب، بستر لندفیل ها، پوشش لندفیل ها، معادن، پرورش آبزیان و کشاورزی
هنگامی که از ژئوسنتتیک ها در تماس با خاک، سنگ یا هر مصالح مهندسی دیگر استفاده می شود همواره یک یا چند عملکرد از عملکردهای زیر مورد انتظار می باشد:
- تسلیح
- جداکنندگی
- فیلتراسیون
- زهکشی
- آب بندی
- حفاظت
تاریخچه روش خاک مسلح (ژئوسنتتیک)
استفاده از خاک مسلح به هزاران سال پیش یعنی زمان رومیان باستان بر می گردد. آنها در ساخت جاده ها و لبه آنها از این روش استفاده می کردند. این نوع خاک مسلح ابتدایی از ترکیب خاک با فیبرهای طبیعی، پارچه یا گیاهان ساخته می شده است. با پیشرفت صنعت پلیمر، ژئوسنتتیک ها هم پیشرفت کردند تا جایی که در سال 1983 در پاریس انجمن بین‌المللی ژئوسنتتیک (IGS)شکل گرفت.
ابتدایی ترین تلاش ها جهت تقویت خاک، استفاده از شاخ و برگ درختان در باتلاق ها و شنزارها بوده است ولی خاک مسلح به شکل امروزی اولین بار در اواخر دهه ۴۰ و اوایل دهه ۵۰ میلادی در آمریکا استفاده شده است و در دهه ۷۰ در اروپا رواج یافته است. اخیراً در کشورهای آسیایی استفاده از این مصالح رایج شده گردیده است.
در کشور ایران هم پس از گذشت بیش از یک دهه از فعالیت گسترده جمع زیادی از مهندسین در قالب شرکت های پیمانکاری، مهندسین مشاور، شرکت های تجاری و شخصیت های حقیقی؛ جهت توسعه مهندسی ژئوسنتتیک در ایران و در راستای اقداماتی که پیش از این برای راه اندازی تشکیلاتی عمومی (مردم نهاد و بدون وابستگی تجاری) صورت گرفته بود، انجمن مهندسی ژئوسنتتیک ایران (www.iranigs.com) در قالب کنونی، از پاییز سال ۱۳۸۶ پایه‌گذاری شد.
انواع خاک مسلح یا ژئوسنتتیک
ژئوسنتتیک ها به چند گروه کلی تقسیم می گردند:
1) ژئوتکستایل ها: منسوجاتی نفوذپذیر هستند که در هنگام استفاده همراه با خاک، توانایی جداسازی، فیلتر کردن، تقویت، حفاظت یا تخلیه را دارند. ژئوتکستایلها در زمینه های مختلفی استفاده می گردند:
- زهکشی (Drainage)
- محافظت (Protection)
- کنترل فرسایش (Erosion control)
- جداسازی (separation)
- فیلتراسیون (Filtration)
- مقاوم‌سازی (Reinforcement)
به عنوان نمونه کاربردهای ژئوتکستایل عبارتند از: مسلح‌سازی، جداسازی، زهکشی مناسب، اضافه نمودن قدرت باربری آسفالت و خاک، افزایش عمر مفید آسفالت، حفاظت سازه ای از سواحل و بنادر، نشست همگون در سازه های دریایی نظیر موج شکن ها، حفاظت زمین‌های در حال فرسایش، حفاظت از لایه بالاست در راه آهن، افزایش قدرت باربری بستر راه و راه آهن، حفاظت از لایه های ژئوممبرین
2) ژئوگریدها: جهت مسلح‌سازی و پایدارسازی خاک استفاده می گردد. ژئوگرید صفحه ای مشبک است که در مقایسه با ژئوتکستایل خاصیت قفل شدگی بیشتری دارد یعنی با ذرات خاک درگیر شده و مقاومت طولی و عرضی بالایی به بستر خود می دهد. این محصول بیشتر در دیوار های حائل و راهسازی کاربرد دارد و از موادی مانند پلی اتیلن، پلی استر، فایبر گلاس و با پو شش های مختلف تولید می گردد.
3) ژئوممبران ها: ژئوممبران ورقی از جنس پلی اتیلن، پی وی سی و … است که نسبت به انواع سیالات (برای مثال آب، مواد شیمیایی و نفتی) نفوذناپذیر است. ژئوممبران جهت آب‌بند کردن، ساخت دریاچه های مصنوعی، استخرهای پرورش ماهی و استخرهای صنعتی، لاگون‌های فاضلاب و لوله های انتقال آب و فاضلاب کاربرد دارد. ژئوممبرین یا ژئوممبران می تواند به تنهایی یا با انواع پوشش ها، چون صفحات بتنی یا سنگ ریزه نصب شود. از جمله کاربردهای این محصول:
- بهبود کیفیت سدهای قدیمی
- ایزولاسیون
- جلوگیری از نشت در کف مخازن
می باشد.
عمر ژئوممبرین های بدون پوشش به دلیل اینکه در معرض اشعه ماوراء بنفش قرار می گیرند اندکی کمتر از ژئوممبرین های پوشش دار می باشد ولی در مقابل، تعمیر آن ها از نوع پوشش دار آسان تر است. از طرفی ژئوممبرین های پوشش دار بیشتر در معرض خطر سوراخ شدگی قرار دارند. معمولاً در زیر و روی ژئوممبرین، ژئوتکستایل قرار می دهند تا آن را در مقابل سوراخ شدگی محافظت کند. همچنین باعث تقویت قدرت تحمل بار سازه و ژئوممبرین می شود. در این حالت، ژئوتکستایل همچون ضربه‌گیری عمل می کند که از تمرکز فشارهای وارده بر لایه ژئوممبرین می کاهد.
4) ژئونت‌ها:
ژئونت ها جهت جلوگیری از فرسایش شیب ها و زهکشی مناسب می باشند. وجود فاصله در بین رشته های این نوع از ژئوسنتتیک شرایط بسیار مناسبی را برای استفاده در عملیات زهکشی به وجود آورده است. بدین صورت که ژئونت ها با اندازه حفره های متفاوت موجود می باشند و با توجه به اندازه ذرات خاک به صورتی انتخاب می شوند که بدون جابجایی ذرات خاک، امکان زهکشی را به وجود آورند. از این رو، عملکرد عمده ژئونت زهکشی است. اما با توجه به قیمت پائین‌تر ژئوتکستایل برای عمل زهکشی، ژئوتکستایل ها کاربرد بیشتری نسبت به ژئونت ها دارند.
5) ژئوکامپوزیت‌ها: ترکیبی از ورقه های مختلف ژئوسنتیک مانند:
- ژئوتکستایل- ژئونت
- ژئوتکستایل- ژئوگرید
- ژئوتکستایل- ژئوسل
ساخته شده و در بسیاری از موارد به عنوان فیلتر زهکش مورد استفاده قرا می گیرند. انواع معروف آن معمولاً جهت زهکشی زمین های ورزشی و دیوارهای حائل و سقف تونل ها استفاده می گردد.
6) جی سی ال: جی سی ال یا ژئوسنتتیک کلی لاینر طبق تعریف ژئوکامپوزیت، در واقع نوعی ژئوکامپوزیت است اما به دلیل کاربرد گسترده و عملکرد مشابه ژئوممبران به صورت جداگانه نیز در نظر گرفته می شود و متشکل از ورقه های ژئوسنتیک با میان لایه های رسی (بنتونیتی) بوده و برای جلوگیری از نشت آب و آب بندی مورد استفاده قرار می گیرند. نوع متداول آن متشکل از یک لایه بنتونیت در میان دو ورقه ژئوتکستایل یا در میان یک لایه ژئوتکستایل و ژئوممبران می باشد، مزیت ویژه جی سی ال، خاصیت خود ترمیمی و همجوشی است.
7) ژئوسل: ژئوسل ها جهت پایدارسازی شیب ها مورد استفاده قرار می گیرند. ژئوسل از جنس اتیلین سنگین می باشد و دارای ساختاری مانند لانه زنبور می باشد. عمده ترین کاربرد ژئوسل:
- رفع مشکلات نگهداری از خاک
- پایداری خاک
- کنترل کردن فرسایش خاک
می باشد.
8) ژئوفوم ها: ژئوفوم ها از مواد پلیمری یا از ترکیب مواد معدنی تولید می شوند. به علت قابلیت تحمل فشار، ضربه گیر لرزه ای، کاهش تأثیر فشار تورمی ایجاد شده در اثر خاک های منبسط شونده، کاهش وزن توده خاکریز در امر سبک سازی، پایدارسازی شیب ها، محافظت از لوله های مدفون و سازه های زیرزمینی و …. به نفع چشمگیری در پروژه های مختلف عمرانی مورد استفاده قرار می گیرند.
مبانی طراحی ژئوسنتتیک
طراحی دیوارهای خاک مسلح ژئوسنتتیکی به صورت مرسوم و با استفاده از تحلیل‌های ساده شده و کلاسیک یا روش های تجربی صورت می گیرد.
روش اجرای خاک مسلح
خاكريزی در سازه های خاك مسلح به صورت لايه لايه اجرا شده و مشابه خاكريزهای معمول متراكم می شود. اعضای مسلح كننده در فاصله بين اين لايه ها قرار می گيرند.
مزایای ژئوسنتتیک
کمتر حوضه ای از مهندسی عمران را می توان نام برد که در طول بازه زمانی کوتاهی شاهد چنین رشد و تحولی بوده باشد. دلایل فراوانی برای این رشد عظیم وجود دارد که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- اشغال فضای کمتر
- کنترل کیفیت مصالح در کارخانه
- قیمت مناسب
- سرعت بالای اجرا
- سهولت اجرا
- فراوانی مصالح
- کاهش استفاده از منابع طبیعی
- عدم زنگ زدگی
- مقاومت بالا در برابر تجزیة بیولوژیک و تجزیة شیمیایی
- پایایی دراز مدت پس از مدفون شدن در داخل خاک
- انعطاف پذیری بالا
- حجم بسیار کم
- سبکی
- راحتی حمل و نقل و انبار نمودن
- ایجاد ظاهر زیبا برای سازه
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)
- 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)
- دستورالعمل بهداشت، ایمنی و محیط زیست چیست؟ (HSE)
- آموزش گام به گام نقشه خوانی انواع روش های پایدارسازی و گودبرداری
در زمینه طراحی و مشاوره ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :
- معرفی نرم افزار Plaxis
- معرفی نرم افزار GEOSLOPE
- معرفی نرم افزار AutoCAD
- معرفی نرم افزار ETABS
- معرفی نرم افزار SAP2000
- معرفی نرم افزار SAFE
- معرفی نرم افزار ABAQUS
- معرفی نرم افزار FLAC
- معرفی نرم افزار MIDAS
در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :
- مطالعات خاک یا مطالعات ژئوتکنیک چیست؟ (Site Investigation)
- مطالعات لرزه خیزی چیست؟ (Seismicity studies)
- ژئوفیزیک (Geophysics)
- زمین شناسی (Geology)
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)
- 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)
در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید :
- مهندسی تخریب ساختمان (Destruction Engineering)
- خاکبرداری چیست؟ (Excavation)
- رمپ و جمع آوری رمپ در گودبرداری (Ramp removal excavation)
- گودبرداری و خاکبرداری دو عملیات متمایز از یکدیگر
- گودبرداری غیر اصولی (Unprincipled Building Excavation)
- گودبرداری چیست؟ و اصول اجرای گودبرداری های ساختمانی (Excavation)
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)
مطالب مرتبط :
