ایستاسازه
En Ar

خانه - کتابخانه - Ground Improvement Techniques

دانلود Ground Improvement Techniques

امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی، تعدادی روش ساخت و ساز جایگزین ایجاد شده است. هم چنین، بهتر است بگوییم مهندسی ژئوتکنیک بیشتر یک هنر است تا یک علم دقیق. چرا که باید با مواد طبیعی مانند خاک و سنگ سر و کار داشته باشیم که هیچ کنترلی در شکل گیری آن ها نداریم. مدل سازی خواص این مصالح و مواد با ریاضیات ساده دشوار است؛ بنابراین، باید توجه کرد که ممکن است یک روش خاص (مثلاً اصلاح و بهسازی خاک) که برای کشورهای دیگر به وجود آمده است لزوماً برای شرایط محلی دیگر مناسب نباشد. به همین دلیل، بهتر است که در ابتدای کار روش مورد نظر به طور کامل آزمایش شود تا اثربخشی آن پیش از استفاده مطالعه و بررسی شود. در سال‌های اخیر، روش های بهسازی زمین به سرعت توسعه یافته‌اند و در مقیاس بزرگ در پروژه‌های صنعتی کاربرد پیدا کرده‌اند.

معمولاً برخی روش های بهسازی زمین بسته به نوع خاک و منطقه به کار می روند. به عنوان مثال، به طور کلی برای منطقه جنوب شرقی آسیا (و سایر مناطق مشابه)، مشکلات ژئوتکنیکی به زمین نرم، یعنی رس های نرم (آبرفتی و دریایی) و سیلت و هم چنین خاک های آلی و ذغال سنگ نارس (پیت) مرتبط است. برای زمین نرم، روش‌های معمول بهسازی زمین شامل پیش بارگذاری، زهکشی (شامل زهکشی عمودی)، تراکم ارتعاشی، تراکم دینامیکی، تسلیح (ستون‌های ماسه‌ای و سنگی)، تزریق، بهسازی و اصلاح با مواد شیمیایی مانند آهک، الکترواسمز و … است. ممکن است بهسازی در مورد خاک های آلی و ذغال سنگ نارس (پیت) شامل برداشتن جزئی یا کامل برای ذغال سنگ نارس (پیت) کم عمق، پیش بارگذاری، زهکش های عمودی، جداکننده ژئوتکستایل و بامبو یا تخته های چوبی باشد. در مورد خاک های منبسط شونده، یک روش، محافظت توده خاک در برابر مرطوب شدن و خشک شدن بیش از حد است (کنترل رطوبت).

در خاورمیانه و مناطق خشک، عموماً مشکلات ژئوتکنیکی به خاک‌های بیابانی مانند لس، تپه‌های ماسه‌ای، خاک‌های منبسط شونده و جمع‌شونده، خاک‌های سبخا (از واژه عربی سبخة گرفته شده و برای اشاره به هر نوع نمک‌زار و کفه نمکی به‌کار می‌رود) و گچی مربوط است.

می توان خاک های منبسط شونده را با برداشتن یا جایگزینی جزئی، اصلاح و بهسازی کرد. سبخا بیشتر با استفاده از زهکشی، سیمان ضد سولفات یا عایق هایی مانند بیتومین اصلاح می شود، هم چنین، استفاده از عوامل شیمیایی برای کاهش شوری خاک مناسب است. خاک های گچی (ژیپسی) را می توان با کاهش اثر آب بر روی خاک ها بهبود بخشید تا از ایمنی و پایداری سازه های مهندسی اطمینان حاصل شود. می توان این بهسازی را به صورت شیمیایی یا فیزیکی انجام داد. به عنوان مثال، برای خاک های گچی از تراکم، جایگزینی خاک، تسلیح خاک با ژئوممبرین، تراکم دینامیکی، پیش مرطوب کردن و بهسازی شیمیایی با مواد افزودنی استفاده می شود.

کارکرد اصلی بهسازی زمین

کارکرد اصلی بهسازی زمین عبارت است از:

افزایش ظرفیت باربری.

کنترل تغییر شکل ها و افزایش سرعت تحکیم.

ایجاد پایداری جانبی.

جلوگیری از تراوش و کنترل محیطی.

افزایش مقاومت در برابر روانگرایی.

کارکرد اصلی بهسازی زمین

اهداف کتاب

این کتاب به طور خاص با اهداف زیر نوشته شده است:

  1. ارائه یک مرور پیشرفته در مورد مشکلات در طول طراحی و ساخت در خاک های مشکل ساز.
  2. توضیح روش های طراحی، تحقیقات محلی، ساخت و تجزیه و تحلیل روش های مختلف بهسازی خاک موجود.

فصل های کتاب

بر اساس اهداف ذکر شده، این کتاب به شکل زیر نوشته شده است:

فصل 1 مروری بر مشکلات ژئوتکنیکی در مناطق/کشورهای مختلف جهان و شرح کلی نیاز به بهسازی زمین را ارائه می کند. هم چنین، جدولی که روش های مختلف بهسازی زمین را نشان می دهد ارائه شده است که ممکن است به مهندس طراح/ سایت (کارگاه) در انتخاب بهترین روش موجود کمک کند.

فصل 2 روش تراکم در سایت محل پروژه را شرح می دهد. در این فصل به اصول کلی تراکم و تراکم میدانی به همراه مشخصات و کنترل سایت پرداخته شده است. در این فصل، تراکم میدانی با استفاده از تجهیزاتی مانند غلتک چرخ صاف، غلتک پاچه بزی و غلتک پنوماتیکی چرخ لاستیکی تشریح خواهد شد. این روش ها معمولاً در ساخت اساس و زیراساس جاده استفاده می شوند. گاهی اوقات می توان با افزودن مواد افزودنی مناسب، خواص خاک های درجا را بهبود بخشید. در این فصل به روش‌های تثبیت کم عمق با استفاده از افزودنی‌های شیمیایی مانند سیمان، آهک و سایر افزودنی‌ها پرداخته می شود.

ارتعاش شناوری و تراکم دینامیکی در فصل 3 توضیح داده شده و روش های طراحی و روش های ساخت نیز ارائه شده است.

یکی از رایج ترین تکنیک های بهسازی زمین از لرزش و ارتعاش استفاده می کند. با این روش، تراکم خاک های دانه ای با قرار دادن یک لرزاننده سیخی (ویبراتور خرطومی) سنگین در عمق مورد نظر افزایش می یابد. این لرزاننده سیخی به عنوان لرزاننده عمق، شناور ارتعاشی یا به سادگی شناور نیز شناخته می شود. شست و شوی آب در طول فرآیند قرار دادن و جای گیری انجام می شود. ارتعاش شناوری برای ماسه های بسیار شل غوطه ور در زیر سطح آب بسیار مناسب است. راندمان تراکم با افزایش محتوای سیلت و رس و میزان نفوذ با افزایش ماسه‌های متراکم و سطوح عمیق آب کاهش می‌یابد.

تراکم دینامیکی یک روش بهسازی زمین است که با استفاده از پرتاب وزنه، خاک و خاکریز را متراکم می کند. وزنه پرتاب شده که معمولاً صفحه فولادی سخت شده است، توسط جرثقیل بلند می شود و چندین دفعه بر روی سطح زمین پرتاب می شود. محل های پرتاب معمولاً بر روی یک الگوی شبکه ای قرار دارند که فاصله آن با شرایط زیر سطحی، بارگذاری پی و هندسه تعیین می شود. خاکریزها و خاک های دانه ای بهسازی شده دارای چگالی، زاویه اصطکاک و سختی بیشتری هستند. این تکنیک برای افزایش ظرفیت باربری و کاهش پتانسیل نشست و روانگرایی برای سازه ها استفاده می شود. هم چنین برای فشرده سازی محل های دفن زباله قبل از ساخت پارکینگ ها و جاده ها و برای تثبیت مناطق بزرگ برای کارهای خاکریزی استفاده شده است.

فصل 4 جزئیات روش جایگزینی خاک، ساخت مرحله ای، پیش بارگذاری و زهکشی را شرح می دهد. در روش زهکشی، موضوعاتی از جمله تحکیم، زهکشی عمودی، زهکشی افقی و الکترواسمزی شرح داده شده است.

یک راه حل برای اصلاح زمین نرم تراکم پذیر که خاک زیرین آن بسیار شل باشد، جایگزینی خاک ضعیف با حفاری یا ریختن مواد پرکننده مناسب است. می توان زمانی که سطح آب زیرزمینی در زیر عمق حفاری باشد، جایگزینی خاک را انجام داد. اگر سطح آب زیرزمینی بالاتر از عمق حفاری برنامه ریزی شده باشد، می توان از روش لایروبی جایگزینی استفاده کرد.

روش ساخت مرحله ای در مواردی استفاده می شود که نفوذپذیری خاک تحت الارضی به اندازه کافی بزرگ باشد که امکان تحکیم کافی و در نتیجه مقاومت را فراهم کند، یا در مواردی که ضخامت لایه زیرین به اندازه ای نازک است که امکان از بین رفتن فشار آب منفذی اضافی را در زمان موجود در ساخت فراهم می کند. خاک های مناسب شامل سیلت، رس سیلتی، خاک رس با لایه های سیلت و ماسه، پیت فیبری و سایر خاک های با نفوذپذیری در محدوده 7-10 تا 6-10 سانتی متر بر ثانیه است.

 مبنای پیش بارگذاری، قرار دادن مصالح پرکننده موقت روی محل ساخت و ساز است که ضخیم تر از پرکننده نهایی طراحی شده باشد. این باعث می شود که نشست سریع تر از آنچه در ارتفاع طراحی نهایی پرکننده اتفاق می افتد رخ دهد. ‌بار به طور ایده‌آل تا زمانی که بیش از کل مقداری که پرکننده طراحی در طول عمر طراحی خود نشست می کند، دچار نشست شود در جای خود باقی می‌ماند. سپس ضخامت پرکننده پیش بارگذاری به ضخامت طراحی نهایی کاهش می یابد با این انتظار که اکنون بیشتر مقدار نشست انجام شده است. معمولاً یک سیستم زهکشی افقی برای تسریع تحکیم با تسهیل تخلیه فشار آب منفذی اضافی با کاهش طول مسیر زهکشی استفاده می شود و از این دو، معمولاً روش زهکشی عمودی برای بهسازی رسوبات ضخیم خاک های نرم استفاده می شود.

تقویت خاک در فصل 5 مورد بحث قرار گرفته است. در این فصل، الیاف طبیعی، ژئوسنتتیک، توری و ژئوممبرین توضیح داده شده است.

روش های بهسازی خاک - تسلیح خاک با مصالح فیبری (الیاف)

فصل 6 تثبیت سطحی را توضیح می دهد و تثبیت کننده های مختلفی مانند آهک، سیمان و چندین مورد دیگر مورد بحث و بررسی قرار می گیرند.

تثبیت عمیق با استفاده از افزودنی های شیمیایی در فصل 7 توضیح داده شده است. در این فصل جزئیات تثبیت با استفاده از آهک و سیمان ارائه شده است. تثبیت خاک به هر روش یا تکنیکی اطلاق می شود که خواص مهندسی خاک مانند مقاومت برشی، تراکم پذیری، سختی و نفوذپذیری را بهبود بخشد.

تثبیت با استفاده از پرکننده های سبک در فصل 8 مورد بحث قرار می گیرد. نمونه ای از مواد بسیار سبک وزن پلی استایرن است که در شکل بلوک، به آن پلی استایرن منبسط شده (EPS) نیز می‌گویند، می‌توان از آن برای مقابله با خاک‌هایی مانند خاک رس بسیار نرم و ذغال سنگ نارس (پیت) استفاده کرد.

فصل 9 جزئیات بهسازی زمین با استفاده از تزریق را توضیح می دهد. این فصل به جزئیات فرآیند تزریق با استفاده از سیمان و مواد شیمیایی می پردازد. پر کردن فضاهای خالی در زمین برای افزایش مقاومت برشی و مقاومت فشاری و همچنین کاهش رسانایی در یک سفره آب با تزریق انجام می شود. روش های تزریق به انواع تزریق شکست هیدرولیکی، تزریق نفوذی، تزریقی تراکمی و جت گروتینگ تقسیم می شود.

سایر تکنیک ها برای بهسازی زمین، مانند پیش مرطوب کردن، روش انجماد، ژئوسل ها، پی پوسته ای، روش های بیولوژیکی، بهسازی و حفاظت شیمیایی، فعال سازی قلیایی و کربناته کردن، در فصل 10 توضیح داده شده است.

فصل 11 به جزئیات تحقیقات محلی، ابزار دقیق، ارزیابی و کنترل می پردازد. دانش در مورد سایت یک پروژه، نقش حیاتی در توسعه ایمن و اقتصادی آن دارد. بررسی کامل سایت محل پروژه جزء مقدمات ضروری برای ساخت در هر کاری در مهندسی عمران است. ممکن است پیش از صدور پروانه ساختمانی، مقامات ساختمان های عمومی داده های خاک را همراه با توصیه های مشاور ژئوتکنیک درخواست کنند. ابزار دقیق خاک یک زمینه مطالعاتی پیچیده است که به سرعت در حال تکامل است. ابزار دقیق ژئوتکنیکی به ابزارآلاتی اشاره دارد که برای نظارت بر پروژه های ژئوتکنیکی یا مکان هایی که نیاز به چنین نظارتی دارند استفاده می شود. ابزار دقیق و پایش برای تکمیل موفقیت آمیز پروژه های ژئوتکنیکی ضروری است.

سایر مقاله ها

آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW چیست ؟ (Multichannel Analysis of Surface Waves)

آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW یکی از [...]


بیشتر بخوانید

خاک های رمبنده (Collapsible Soil)

در طبیعت خاک هایی هستند كه تحت تنش یكسان، با [...]


بیشتر بخوانید

ظرفیت باربری پی (Bearing Capacity of Foundation)

خاک باید بدون آنکه دچار گسیختگی برشی شود، توانایی تحمل [...]


بیشتر بخوانید

نشست غیر یکنواخت (Differential Settlement)

پی (شالوده یا فونداسیون) یک سازه وزن زیادی دارد و [...]


بیشتر بخوانید