ایستاسازه
En Ar

خانه - کتابخانه - Ground Modification Methods Reference Manual – Volume I

دانلود Ground Modification Methods Reference Manual – Volume I

مطالب موجود در این گزارش بیان کننده ی نقطه نظرات نویسندگان است و آن ها برای دقت مطالب و داده های ارائه شده در این گزارش مسئول هستند. مطالبی که در این گزارش ارائه شده است لزوما بیان کننده ی سیاست های اداره ی حمل و نقل نمی باشند. این گزارش یک آیین نامه یا استاندارد نبوده و به عنوان یک راهنما و توصیه نامه در مورد روشهای بهسازی خاک قابل استفاده می باشد.

چکیده

در این توصیه نامه روش های موجود برای بهسازی خاک ارائه شده است و روش های طراحی بر اساس پروژه و مشکلات مختلف توضیح داده شده است. در فصل معرفی توضیحاتی در رابطه با تاریخچه، روش های عمومی و دسته بندی های مختلف بهسازی خاک ارائه می شود. پس از فصل معرفی در هر یک از فصل های این توصیه نامه FHWA توضیحات فنی در ارتباط با هر روش ارائه شده است. در رابطه با تکنولوژی های مورد استفاده توضیحات، مزایا و محدودیت ها، کاربرد، روش های ساخت و مصالح، تصاویر، راهنمای طراحی، روش های کنترل کیفیت و هزینه آورده شده است.

مقدمه

یکی از مهم ترین وظایف مهندس ژئوتکنیک طراحی، نصب و ارزیابی بهسازی خاک برای پروژه های گوناگون می باشد. در طول 40 سال گذشته تکنولوژی و روش های جدیدی ارائه شده اند که به مهندسین ژئوتکنیک کمک می کنند تا راه حل هایی مقرون به صرفه برای ساخت در زمین های نامناسب پیدا کنند.

انگیزه ی استفاده از روش های بهسازی به دلیل استفاده از زمین های نامناسب و حاشیه ای و کاهش ریسک خرابی و عملکرد ضعیف خاک می باشد. در طول چندین دهه ی گذشته بهسازی خاک به مقبولیت عمومی مناسبی دست یافته است. امروزه از بهسازی خاک به صورت متداول در پروژه هایی که خاک نامناسب دارند استفاده می شود.

  • از زاویه دید یک مهندس، بهسازی خاک به معنای بهبود یک یا چند ویژگی مهندسی از خاک می باشد (مانند افزایش مقاومت برشی خاک، کاهش تراکم پذیری، کاهش نفوذپذیری و …).
  • از منظر پیمانکار بهسازی خاک به معنای کاهش هزینه و یا زمان ساخت می باشد.

هر دو دیدگاه دلایل منطقی و درستی برای استفاده از روش های بهسازی خاک می باشد.

در این توصیه نامه، بهسازی خاک به معنای تغییر شرایط پی پروژه و یا سازه های دیگر برای فراهم آوردن عملکرد بهتر تحت بارهای طراحی و یا اجرایی می باشد. اهداف بهسازی خاک با استفاده از انواع مختلف روش های ساخت و استفاده از تکنولوژی های مختلف قابل انجام است. از بهسازی خاک در مواردی که جایگزینی و بهبود خاک مورد نیاز بوده اما به دلیل شرایط محیطی و یا هزینه امکان انجام آن وجود ندارد استفاده می شود. بهسازی خاک باعث یک یا چند مورد از موارد زیر می شود:

  • افزایش مقامت برشی و ظرفیت باربری
  • افزایش تراکم
  • کاهش نفوذپذیری
  • کنترل تغییر شکل
  • بهبود زهکشی
  • بالا بردن سرعت زهکشی
  • کاهش بارهای وارده
  • فراهم آوردن تعادل جانبی
  • افزایش مقاومت در برابر روانگرایی
  • انتقال بارهای خاکریز به لایه های زیرین خاک

هدف این راهنما ارائه ی روش های موجود بهسازی خاک برای مهندسین، طراحان، پیمانکاران و افراد مرتبط با ساخت پروژه در زمین های مشکل دار می باشد.

در فصل مقدماتی این راهنما توضیحاتی در رابطه با تاریخچه، کارکرد و دسته بندی روش های مختلف بهسازی خاک ارائه شده است. در این فصل توضیحاتی در رابطه با خطر پروژه ها و نحوه ی از بین بردن این خطرها نیز ارائه شده است. در ادامه ی توصیه نامه فصل های مختلف بعد از فصل معرفی به بحث های فنی و توضیحات مربوط به روش های بهسازی خاک مورد استفاده در آمریکا می پردازد.

توضیحات و تاریخچه

هنگامی که با شرایط سختی از زمین مواجه می شویم روش های مختلفی در برابر آن می توان در پیش گرفت. این روش های جایگزین:

  • دوری از خاک نامناسب با استفاده از جابجا کردن محل پروژه به محلی مناسب تر
  • استفاده از پی های عمیق
  • برداشتن و تعویض خاک نامناسب
  • طراحی مناسب سازه برای شرایط خاک موجود
  • تغییر خاک موجود

می باشند. با توجه به تکنولوژی و روش های به وجود آمده برای بهسازی خاک امکان بهبود شرایط خاک در مناطق حاشیه ای و استفاده از آن ها ایجاد شده است. مهندسین با توجه به کمبود زمین های مناسب سعی در بهبود ویژگی های خاک دارند. بهبود ویژگی های خاک با عناوین مختلفی مانند بهسازی خاک، بهسازی زمین، بهبود خاک و اصلاح خاک یاد می شود.

بیش از 4 میلیون مایل بزرگراه در آمریکا وجود دارد که 32% از راه های اصلی بر روی خاک نامناسب ساخته شده است.

بررسی تاریخی

گزارشات اولیه در رابطه با بهبود خاک توسط ASCE در سال 1978 ارائه شد:

از ابتدای تاریخ بشر از خاک برای ساخت استفاده شده است. تقریبا تمام ساخت و سازها رو، درون و یا زیر خاک ساخته شده اند اما همیشه شرایط خاک مناسب برای بهره برداری نیست. اصل و اساس بهبود خاک افزایش چگالی، سیمانته شدن، مسلح سازی خاک، زهکشی، خشک کردن خاک و گرما دهی به آن است.

بسیاری از روش های اصلاح خاک در اروپا و آسیا ابداع شدند. معمولا پیمانکاران هنگامی که با زمین های نامناسب سر و کار داشتند روش های مختلفی را برای بهبود شرایط خاک پیدا می کردند تا هم اجرا و ساخت راحت انجام شود و هم هزینه های پروژه کاهش یابد. روش های بهبود خاک در 5 حوزه ی زیر دسته بندی می شود:

  • استفاده از سیستم های پی با هزینه ی کمتر
  • کاهش تصرفات
  • دست خوردگی کمتر محیط
  • کاهش زمان ساخت
  • بهبود کنترل ترافیک در محدوده های ساخت

روش های عمومی

بسیاری از اصلاحات خاک و تکنولوژی های پروژه های ژئوتکنیکی که برای بهبود مشخصات خاک استفاده می شوند را می توان در چند دسته کلی قرار داد. تراکم، با هدف افزایش چگالی برای خاک دانه ای غیر چسبنده، تحکیم خاک با پیش بارگذاری که می تواند با زهکش های قائم همراه باشد، تزریق دوغاب، پایدارسازی خاک با استفاده از مواد افزودنی، پایداری حرارتی و مسلح سازی خاک از روش های بهسازی خاک هستند. اخیرا Munfakh و Wyllie هشت دسته بندی را پیشنهاد داده اند:

  1. افزایش چگالی
  2. تحکیم
  3. کاهش وزن
  4. مسلح سازی خاک
  5. اصلاح شیمیایی
  6. پایدارسازی حرارتی
  7. اصلاح الکتریکی
  8. پایدارسازی زیستی

در افزایش مقاومت برشی خاک، مقاومت و ظرفیت باربری خاک افزایش داده می شود که باعث بهبود عملکرد پی و خاکریز می شود. افزایش مقاومت می تواند با افزایش چگالی خاک های دانه ای غیر چسبنده، تحکیم خاک های رس نرم یا اضافه کردن مواد سیمانی به خاک اتفاق افتد.

افزایش چگالی خاک عموما با استفاده از روش های تراکم که با اعمال انرژی به خاک همراه است ایجاد می شود. انرژی اعمال شده به خاک باعث می شود خاک دانه ای سست به شرایط متراکم تری برسد. با افزایش تراکم خاک ظرفیت باربری و مقاومت در برابر روانگرایی افزایش می یابد. در خاک های چسبنده افزایش چگالی با تحکیم خاک همراه است که در طی آن آب از حفره های موجود در خاک خارج می شود.

هدف از کاهش نفوذپذیری خاک کاهش دادن میزان آبی است که درون خاک حرکت می کند. این هدف می تواند با متراکم کردن خاک و یا با افزودن مواد سیمانی و پرکننده ی حفره های خاک انجام شود.

کنترل تغییر شکل شامل کاهش دادن نشست کل و نشست نامتقارن است. برای انجام این کار می توان از تراکم و تحکیم و یا تزریق دوغاب یرای کنترل نشست استفاده کرد. همچنین برای کنترل تغییر شکل می توان بار را به لایه های زیرین انتقال داد. در برخورد با خاک های منبسط شونده می توان از مواد شیمیایی که به عنوان چسب عمل می کنند استفاده کرد و تغییر شکل خاک را کنترل کرد.

زهکشی باعث می شود تا آب درون خاک زیر پی یا زیرسازی از خاک خارج شود و با خارج شدن خاک مشخصات مهندسی خاک بهبود می یابند.

افزایش سرعت تحکیم برای خاک های چسبنده استفاده می شود تا به وسیله ی آن مدت زمانی که طول می کشد تا خاک تحکیم یابد کاهش پیدا کند. این کار با کاهش دادن مسیر زهکشی اتفاق می افتد و می تواند با پیش بارگذاری یا اجرای خاکریز اتفاق افتد. این کار می تواند همراه با اجرای زهکش های قائم همراه شود.

کاهش دادن بارهای وارد بر خاک می تواند با استفاده از مصالح سبک برای اجرای خاکریز ها انجام شود که باعث می شود پایداری خاک های نامناسب بهبود یابد.

با استفاده از سازه های نگهبان می توان پایداری جانبی خاک را تامین کرد. از این سازه ها می توان هم در شرایط گودبرداری و هم در خاکریز استفاده کرد.

با استفاده از روش های متراکم کردن خاک مانند روش های ویبره و شیوه های دینامیکی که باعث می شود خاک دانه ای متراکم شود به همراه استفاده از مواد افزودنی مانند سیمان و یا مواد چسبی دیگر و استفاده از زهکش های مناسب در خاک می توان خاک را در برابر روانگرایی مقاوم کرد.

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