ایستاسازه
En Ar

خانه - کتابخانه - SOIL IMPROVEMENT AND GROUND MODIFICATION METHODS

دانلود Soil improvement and ground modification methods

به جز استثنائات کمی، هر چیزی که در محیط خود می سازیم در داخل یا روی زمین قرار دارد. در نتیجه، باید زمین محل پروژه به خوبی ارزیابی شود تا از عملکرد قابل قبول خواص مهندسی آن برای یک پروژه اطمینان حاصل شود. ویژگی های مختلف زیادی وجود دارد که باید بر اساس الزامات پروژه ارزیابی شوند و بسته به اهداف کلی و اساسی بسیار متفاوت خواهند بود. باید توجه کرد که سایر مؤلفه ها مانند مخاطرات طبیعی و مصنوعی که ممکن است بر جان و مال افراد تأثیر بگذارند نادیده گرفته نشود. این مخاطرات ممکن است شامل شیب های طبیعی و ساخته شده، پتانسیل سیل و موج های طوفان، زلزله و غیره باشد. پس از ارزیابی زمین پروژه و شناساسایی مشکلات، در صورت نیاز باید با استفاده از روش های بهسازی خاک و اصلاح زمین آن ها را برطرف نمود.

برخی قوانین اساسی مربوط به زمین و خاک برای اکثر سازه ‌ها، از جمله ساختمان ‌ها، پل ‌ها، جاده ‌ها و سازه ‌های خاکی مهندسی شده وجود دارند که برای اطمینان از موفقیت سازه باید رعایت شوند. به عنوان مثال، بارهای اعمال شده باید بدون گسیختگی زمین و در محدوده حداکثر نشست یا تغییر شکل مجاز تحمل شوند. برای ارزیابی مناسب ظرفیت مصالح خاکی برای تحمل بارها، یک فرد باید درک اولیه ای از مطالعات ژئوتکنیک و مکانیک خاک داشته و بتواند طراحی نسبتاً ساده ای را مطابق با شرایط مورد نیاز انجام دهد. با این حال، این مسئله تا زمانی برقرار است که پارامتر های مقاومتی به درستی ارزیابی شده و شرایط زمین به خوبی تعریف شده باشد. در حالی که می توان بار را با دقت قابل قبولی تعریف کرد اما ارزیابی دقیق خواص مصالح خاکی و پاسخ آن ها به بارهای اعمال شده بسیار دشوار تر است. مهندسان از روش هایی برای برآورد پاسخ مصالح خاکی به شرایط بارگذاری مختلف استفاده می کنند. در حالی که انجام آزمایش های بار مقیاس کامل در سایت می تواند یکی از بهترین ارزیابی ها را ایجاد کند، اغلب این نوع آزمایش ها به دلیل عملیاتی نبودن و محدودیت های مالی انجام نمی شوند. به همین دلیل، مهندس مجبور می شود تا بر تفاسیر مبتنی بر تجربه و ترکیبی از نتایج آزمایشات آزمایشگاهی و درجا از تحقیقات میدانی و نمونه برداری تکیه کند. متأسفانه، این موضوع به نوبه خود، سطح کامل دیگری از عدم اطمینان را ایجاد می کند که از سؤالات مربوط به همه موضوعات از جمله دقت آزمایش، دست خوردگی نمونه و نمایش نمونه گرفته تا تغییرپذیری طبیعی مکانی شرایط و خواص مصالح در زمین ناشی می شود. این ها تنها چالش ‌های پایه ای هستند که همه مهندسان ژئوتکنیک در برخورد با طرح‌ها در داخل یا روی زمین با آن مواجه می شوند.

در بسیاری از موارد، شرایط و مصالح زمین برای توسعه پیشنهادی یا برنامه ریزی شده ایده آل نیستند. در این موارد، مهندس ژئوتکنیک باید در نظر بگیرد که چگونه مشکلات بالقوه را با راه حل های قابل قبولی حل کند. اصلاح یا پایداری خاک می تواند وسیله ای برای دستیابی به اهداف مورد نظر در مورد اطمینان از خواص و/یا پاسخ های مهندسی کافی برای انواع کاربردها و شرایط فراهم کند. ممکن است فرد مهندس بسته به شرایط اولیه زمین، ویژگی‌های خاک و نتایج مورد نظر از میان گزینه‌های مختلف روش های بهسازی و اصلاح زمین و تثبیت خاک انتخاب کند که این موضوع به حل چالش‌های شرایط نامناسب سایت، کیفیت نامناسب خاک، کاهش مشکلات احتمالی یا کارهای اصلاحی و بهسازی کمک کند.

با ادامه یافتن توسعه در سراسر جهان بر روی بسیاری از ایده آل ترین زمین ها ساخت و ساز انجام شده است و زمین های مطلوب کمتری برای استفاده در آینده باقی مانده است. این امر با تمایل و نیاز به ساختن سازه ‌های بزرگ تر و ایمن ‌تر در مناطق شهری، اعمال بار های بیشتر و/یا نیاز به قابلیت اطمینانی بیشتر از آنچه قبلاً در نظر گرفته می شد، ترکیب شده است. در بسیاری از مکان ‌هایی که ممکن است قبلاً به دلیل شرایط نامناسب خاک برای توسعه نامناسب تلقی می‌شدند، روش ‌های بهسازی زمین جایگزین ‌های مناسبی برای ساخت ‌و ساز جدید فراهم می‌کنند.

در بسیاری موارد، ترکیب شرایط زمین و اهداف مورد نظر نیازمند استفاده از بیش از یک رویکرد یا روش برای دستیابی به هدف ها است. این موضوع ممکن است به ویژه برای پروژه های بزرگ که در آن مشکلات متعددی وجود دارد، در جایی که مواجهه با انواع مختلف لایه های خاک وجود دارد یا زمانی که پس از پایدارسازی مصالح عمیق تر به بهسازی سطحی نیاز است، مفید باشد. برای پروژه ‌های کوچک ‌تر، ممکن است استفاده از روش های متعدد بهسازی خاک و اصلاح زمین هزینه زیادی داشته باشد و ممکن است یک روش واحد، اگر چه از بعضی جنبه‌ ها نسبتاً گران ‌تر از برخی دیگر باشد، اما بهترین راه‌ حل باشد.

این کتاب مرور و بررسی ای درباره تعدادی از روش‌های بهسازی زمین که در طول سال‌ها ابداع شده‌اند، ارائه می‌کند. بسیاری از این روش ها پایه ای بوده و برای مدت بسیار طولانی در شکل های مختلفی وجود داشته اند. برخی دیگر از این روش ها با پیشرفت تکنولوژی توسعه یافته و برخی دیگر نیز با وجود دنیای مهندسی همواره در حال تغییر در حال شکل گیری هستند. در طول چند دهه گذشته، پیشرفت ‌های قابل توجهی در زمینه ابزارآلات، تکنولوژی و مصالح در دسترس مهندسانی که به دنبال راه‌ حل‌ های اقتصادی و کاربردی برای مشکلات بی‌شمار ژئوتکنیکی هستند ایجاد شده است. علاوه بر این، ساخت و ساز و توسعه از نظر ابعاد، بارها و پیچیدگی به سطوح جدیدی رسیده است. هدف این کار لزوماً آماده سازی راهی با کمک تمام ابزار های مورد نیاز برای برنامه ریزی و/یا طراحی یک برنامه بهسازی زمین نیست، بلکه هدف از آن ایجاد درکی برای یک مهندس عمران عمومی، پیمانکار یا مدیر ساخت در مورد ابزارهای در دسترس و رویکردهای مؤثر در بسیاری از چالش های ژئوتکنیکی است. با این پیشینه و دانش می توان به هنگام مواجهه با شرایط سخت یا غیر بهینه در خاک و سایت، آمادگی بیشتری برای بررسی گزینه های انتخابی داشت.

بخش اول پیشینه کوتاهی در مورد دلیل بهسازی و مکان هایی که به بهسازی زمین نیاز دارند ارائه داده و شرح مختصری از دسته بندی ‌های مختلف روش‌ هایی که برای کنترل یک یا چند نوع ویژگی و/یا عملکرد مهندسی استفاده می‌شوند ارائه می کند. مروری بر انواع کاربردهای در دسترس و آزمایش شده، طرح کلی از بهبودهای مورد نظر (اهداف)، خلاصه ای از عواملی که انتخاب مناسب ترین روش بهسازی را کنترل می کنند و اطلاعاتی در مورد پیشرفت های تکنولوژی که امکان پیاده سازی ابزارها و مصالح جدید را فراهم می کند نیز ارائه می شود. در فصل 3 مرور کوتاهی بر مبانی مکانیک خاک، مانند مقاومت خاک، تراکم پذیری (نشست) و جریان سیال (نفوذپذیری) ارائه شده است. علاوه بر این، فصل 3 عملکرد تحقیقات محلی متداول با داده‌های معمول جمع‌آوری و گزارش‌شده را توصیف می‌کند. بسیاری از طرح‌های بهسازی زمین از طریق این داده‌ها (معمولاً در گزارشات حفاری و گزارش‌های ژئوتکنیک موجود است) و همبستگی‌ها با ویژگی‌های خاک تنظیم می‌شوند.

بخش 2 موضوع تراکم خاک را به طور کامل پوشش می دهد. با شروع از فصل 4، شرح اهداف و بهسازی های حاصل از تراکم خاک شامل ویژگی های مهندسی و اساسی خاک و مروری بر پدیده روانگرایی و به دنبال آن توضیح کاملی در مورد اصول تئوری تراکم کم عمق، کنترل خواص مهندسی خاک متراکم و نهایتاً، بحثی در مورد کاربردهای میدانی، مشخصات قراردادی و کنترل کیفیت در فصل 5 شرح داده شده است.

بخش 3 که در مورد اصلاح هیدرولیکی است نمایی کلی از نحوه استفاده از کنترل آب در داخل زمین برای بهسازی شرایط خاک و سایت ارائه می دهد. کسب مقاومت، پایداری در شیب ها، تراوش، زهکشی و تحکیم مورد توجه قرار گرفته است. به طیف گسترده‌ای از روش ‌ها، از جمله زهکش های معمولی و پمپ ‌های آب‌ گیری همراه با روش ‌های نوآورانه ‌تر استفاده از ژئوسنتتیک (برای زهکشی و فیلتراسیون) و الکتروکینتیک (برای آب‌گیری، تحکیم، تثبیت ضایعات، کنترل و/یا حذف آلاینده‌ها و به عنوان کمک برای تزریق مشخص شده‌اند) اشاره شده است.

بخش 4 به موضوعات گسترده ای مربوط به تثبیت با افزودن مواد افزودنی، تزریق و عملیات حرارتی اختصاص دارد. فصل 11 به تشریح مواد مختلف موجود که معمولاً با خاک مخلوط می ‌شوند تا خواص مهندسی، از جمله خاک ‌های طبیعی و مواد زائد را بهبود بخشد، می پردازد. کاربرد اختلاط این مواد مختلف با انواع مختلف خاک نیز مورد بحث قرار گرفته است. علاوه بر این، فصل 11 نمایی کلی از روش های اختلاط، اهداف بهبود خواص مهندسی خاک و کاربردهای رایج برای بهسازی با افزودنی ارائه می دهد.

 فصل 12 به تشریح انواع روش های تزریق، اهداف و کاربردهای مختلف آن در بهسازی خاک و اصلاح زمین اختصاص یافته است. بحثی در مورد عملیات حرارتی در فصل 13 گنجانده شده است و هر دو روش گرمایش و انجماد توضیح داده شده است، عملیات حرارتی معمولاً بسیار گران است و به جز برای استفاده در برخی از کاربردهای ژئو محیطی به ندرت در کارهای دیگر استفاده می شود. از سوی دیگر، در حال حاضر تکنولوژی ‌های انجماد تا حدی پیشرفت کرده‌اند که به عنوان راه‌حل ‌های مناسبی برای کاربردهای مختلف ایجاد شده و در تعدادی از پروژه‌های برجسته و مهم مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

بخش 5 به تشریح روش ‌هایی می‌ پردازد که استفاده از عناصر سازه‌ ای را برای تثبیت زمین موجود و هم چنین برای ساخت و ساز جدید در بر می‌گیرد. فصل 14 چگونگی استفاده از مواد مسلح کننده ژئوسنتتیکی برای ساخت دیوارهای خاکی تثبیت شده و شیب ها و به عنوان کمکی برای ساخت و ساز بر روی مصالح پایه ضعیف یا نرم را شرح می دهد.

فصل 15 یک نمای کلی از تقویت درجا با اعضای سازه ای به شکل نیل ها (میخ ها)، انکرها، پشت بند ها و بولت ها ارائه می دهد. این روش ‌ها عمدتاً برای تثبیت شیب، تقویت تونل ‌سازی و تقویت پی حفاری/ زیر سطحی استفاده می ‌شوند.

 فصل 16 کاربرد های نسبتاً ساده، اما بسیار کاربردی، عملی و اغلب زیبایی شناختی محصور سازی خاک را شرح می دهد. چوب بست ‌ها، گابیون‌ ها و صفحه ها عملکرد های متعددی را ارائه می‌ کنند و به طور گسترده ای برای دیوار های حائل، تثبیت شیب، پی ‌های سازه های خاکی و کنترل فرسایش در کانال ‌ها یا سایر رژیم ‌های جریان پر انرژی استفاده می‌شوند. محصور شدن سلولی با مواد ژئوسنتتیک و استفاده از بلوک های مدولار ساخته شده نیز برخی از المان های سازه ای را به کاربرد های سنتی ژئوتکنیک اضافه کرده است.

 سپس فصل 17 استفاده از روش های فناوری ‌ها و مواد نسبتاً جدید تر و سبک ‌تر، از جمله فوم پلی استایرن منبسط شده (EPS)، ضایعات صنعتی و مواد بازیافتی را در بهسازی خاک و اصلاح زمین مورد بحث قرار می‌دهد.

در نهایت، فصل 18 به پیشرفت ‌های جاری، روند های نوظهور و ایده‌ های جدیدی می ‌پردازد که پیشرفت ‌های آتی را در زمینه ی بهسازی خاک و زمین پرورش می دهد. با پیشرفت ‌های پیوسته در زمینه بهسازی خاک، ایده ‌های کاربردی و مصالح، مطمئناً نوآوری‌ های جدید و برنامه ‌های آزمایش ‌نشده ای وجود خواهد داشت تا مرزهای ‌ جدیدی برای درک ما از آنچه می‌تواند انجام شود ایجاد کند.

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