روش اختلاط عمیق (DSM) یک روش بهسازی خاک است که در آن خاک محل و یا خاکریز با سیمان یا مصالح دیگر ترکیب می شود. استفاده از روش اختلاط عمیق باعث بهبود مشخصات خاک در محل یا خاک خاکریز می شود. خاکی که با استفاده از روش اختلاط عمیق (DSM) بهسازی شده است دارای مشخصات خاک اصلی، مصالح مخلوط شده با خاک، پارامترهای متغیر در ساخت، زمان عمل آوری و شرایط بارگذاری است. استفاده از روش اختلاط عمیق باعث بهبود مقاومت خاک، کاهش نفوذپذیری و کاهش تراکم پذیری خاک می شود.
هدف از این گزارش ایجاد یک سند راهنما برای طراحی و اجرای روش اختلاط عمیق (DSM) است. استفاده از اختلاط عمیق برای از بین بردن خطر روانگرایی و پایدارسازی گود نیز به صورت عمومی توضیح داده شده است.
این راهنما ارائه دهنده ی روش های طراحی، ساخت و پایش انجام اختلاط عمیق با توجه به نیازهای مهندسین راه آمریکا می باشد. اطلاعات داده شده در توصیه نامه دارای پیشینه ی استفاده از اختلاط عمیق در پروژه های راه در آمریکا می باشد. در این توصیه نامه توضیحاتی در خصوص اصول و روش های طراحی، تجهیزات مورد نیاز و روش اجرا، مشخصات خاک، تحقیقات محلی، اندازه گیری مقاومت خاک، طرح های پیشنهادی، پروژه های انجام شده و انجام آزمایش های کنترل کیفیت مربوط به روش اجرای اختلاط عمیق ارائه شده است.
مقدمه
خاک های مناسب برای انجام روش اختلاط عمیق شامل:
- خاک های چسبنده با درصد رطوبت بالا
- خاک های دانه ای سست اشباع
می باشد. از روش اختلاط عمیق در خاک هایی که چسبندگی کمی داشته اند استفاده شده است اما این روش عموما برای خاک های سخت و خیلی متراکم یا برای زمین هایی که دارای موانعی مانند تخته سنگ هستند، مناسب نمی باشد.
دو روش اختلاط خشک (Dry mixing) و اختلاط تر (Wet mixing) در آمریکا مورد استفاده است. در روش اختلاط تر دوغاب به شکل تر همراه با آب استفاده و با خاک ترکیب می شود. عموما از حفارهای تکی، چندتایی و یا روش های برش خاک برای دوغاب های سیمانی استفاده می شود تا المان های یکپارچه، دیوارهای پیوسته یا بلوک های با ابعاد بزرگ برای بهبود عملکرد پی، ایجاد آب بند و سیستم های پایدارسازی ایجاد شود. در روش اختلاط خشک مواد چسباننده به صورت پودری شکل با خاک ترکیب می شوند و با آب موجود در خاک واکنش می دهند. عموما از حفارهای تکی همراه با آهک و یا ترکیب آهک و سیمان برای ایجاد المان های مورد نظر در خاک استفاده می شود.
در کنار عبارت روش اختلاط عمیق (DMM) روش های دیگری مانند اختلاط عمیق خاک (DSM) و اختلاط عمیق خاک سیمان (CDSM) در این توصیه نامه استفاده شده است.
هدف توصیه نامه
در سال های ۲۰۰۰ و ۲۰۰۱ FHWA یک گزارش سه جلدی در رابطه با استفاده از روش اختلاط عمیق در کاربری های ژئوتکنیکی ارائه کرده است. این راهنماها بر روی عملکرد، تجهیزات، شرایط بازار و مشخصات خاک بهبود یافته تمرکز کرده است. برای افزایش اثرگذاری تلاش های انجام شده، FHWA گزارشی از تحقیقات انجام شده بر روی روش اختلاط عمیق ارائه کرده است. هدف از ارائه ی این گزارش بررسی روش های مورد تائید و انجام شده از طرف FHWA و مورد تایید از منظر مقررات ملی و بین المللی است.
هدف این توصیه نامه تهیه ی یک راهنمای جامع برای طراحی و اجرای روش اختلاط عمیق برای پایداری خاکریزها و پی های ساخته شده برای پروژه های حمل و نقل است. استفاده از روش اختلاط عمیق برای از بین بردن پتانسیل روانگرایی و پایدارسازی گود به صورت عمومی نیز در این توصیه نامه عنوان شده است زیرا معمولا در پروژه ها از اختلاط عمیق (DSM) برای موارد ذکر شده استفاده می گردد. از روش اختلاط عمیق به صورت متداول برای ساخت دیوارهای آب بند و یا برای اصلاح کردن خاک های دارای مواد خطر آفرین استفاده می شود اما این موارد استفاده از روش اختلاط عمیق در این توصیه نامه آورده نشده است.
قسمت طراحی این توصیه نامه بر روی پایدارسازی خاکریزها تمرکز می کند. معمولا استفاده و برپایی تجهیزات اختلاط عمیق هزینه ی بالایی دارد به همین خاطر در اکثر موارد که برای پایدارسازی سازه از روش اختلاط عمیق استفاده می شود، پایداری سازی خاکریز هم با استفاده از روش اختلاط عمیق انجام می شود. ضوابط مورد استفاده برای پایدارسازی سازه ها نیز در این توصیه نامه آورده شده است اما به دلیل آن که در اکثر موارد پایدارسازی خاکریز عامل تعیین کننده در اجرای روش است، در این توصیه نامه نیز تمرکز اصلی بر روی شیوه ی طراحی پایدارسازی خاکریز است.
فصل های این آیین نامه به شرح زیر است:
فصل اول – در رابطه با هدف و اطلاعات تاریخی روش اختلاط عمیق در پروژه های انجام شده در آمریکا توضیح داده شده است.
فصل دوم – اصطلاحات رایج در رابطه با روش اختلاط عمیق بیان می شود.
فصل سوم – کاربردها و ساخت پروژه های مختلف روش اختلاط عمیق توضیح داده شده است.
فصل چهارم – ضوابط مربوط به بررسی سایت و تحقیقات محلی بیان شده است.
فصل پنجم – بازه ای برای مشخصات خاک بهبود یافته و روشی برای به دست آوردن مقاومت خاک بهسازی شده بیان می شود.
فصل ششم – جزئیات مورد نیاز برای طراحی روش اختلاط عمیق در خاکریزها و پی ها آورده شده است.
فصل هفتم – یک مثال در رابطه با روش های طراحی ارائه شده است.
فصل هشتم – وسایل و تجهیزات مورد نیاز ذکر شده است.
فصل نهم – راهنمایی های لازم برای ارائه ی طرح های مورد نیاز برای اجرا و روش انجام آزمایش بیان شده است.
فصل دهم – فراهم آوردن اطلاعات برنامه های انجام آزمایش با ابعاد واقعی و آزمایش بر روی مدل توضیح داده شده است.
فصل یازدهم – به بررسی کلی روش ها، مصالح و دلایل ساخت و اجرای روش اختلاط عمیق پرداخته شده است.
فصل دوازدهم – روش های مناسب برای انجام کنترل کیفیت و روش های پایش ارائه شده است.
فصل سیزدهم – به بیان هزینه های معمول و برآورد هزینه برای مقایسه ی روش اختلاط عمیق و روش های جایگزین پرداخته است.
بررسی و استفاده از روش اختلاط عمیق توسط شرکت های حمل و نقل
هر چند روش اختلاط عمیق در سال ۱۹۵۴ در آمریکا ابداع شد، و لکن روش هایی که در حال حاضر برای انجام اختلاط عمیق استفاده می شود حاصل پیشرفت های ایجاد شده در کشورهای ژاپن و کشورهای اسکاندیناوی در طول ۴۰ سال گذشته است. تا سال ۱۹۶۶ استفاده های مختلفی از روش اختلاط عمیق انجام شده بود که بیشتر تحقیقات انجام شده مربوط به ژاپن و سوئد بود. در سال ۱۹۹۶ یک کنفرانس مربوط به اختلاط عمیق و تزریق در ژاپن برگذار شد. در این کنفرانس مهندسان آمریکایی پتانسیل های استفاده از روش اختلاط عمیق را معرفی کردند.
در سال ۱۹۹۷، FHWA شروع به تحقیقات گسترده و بررسی روش اختلاط عمیق و کاربردهای آن کرد. تحقیقات اولیه بر روی جمع آوری و خلاصه کردن اطلاعات تمرکز داشتند و در تحقیقات بعدی به بررسی مشخصات مهندسی خاک های بهبود یافته با روش اختلاط عمیق پرداخته شده است.
در سال ۱۹۹۹، FHWA یک راهنما برای بهسازی خاک ارائه کرد. این تحقیق روش های سنتی بهسازی خاک را در کنار روش اختلاط عمیق بررسی کرد. تحقیقات انجام شده بر روی روش اختلاط عمیق شامل کاربرد، مزایا، محدودیت ها و ارائه ی طرح های موقت بود. اطلاعات کافی برای استفاده ی مهندسین از روش اختلاط عمیق نیز در تحقیقات دیده شده بود. اما روش های طراحی و جزئیات آن در این تحقیق گنجانده نشده بود. در سال ۲۰۰۳ یک راهنمای جامع برای استفاده از روش اختلاط عمیق در کنفرانس ۳ روزه ای ارائه شد.
در کنار تلاش های انجام شده، تعدادی از محققین نیز بر روی استفاده از روش اختلاط عمیق کار کرده اند و تعداد قابل توجهی مقاله در رابطه با روش اختلاط عمیق چاپ شده است. این مقالات در رابطه با پروژه های انجام شده، آنالیز داده های پروژه ها، پیشرفت های تجهیزات، نتایج آزمایش های آزمایشگاهی، بررسی مشخصات خاک های بهبود یافته و ارائه ی روش هایی برای تحلیل و طراحی پی های طراحی شده با استفاده از روش اختلاط عمیق بودند.
مطالب مرتبط :
- مقررات ملی ساختمان
- آیین نامه های FHWA
- Keller , Deep Soil Mixing
