بخشی از مقاله
زير سازي و بستر سازي در زير رو سازي
1- چكيده و خلاصه
لغت " subgrade " به مصالح و خاكهاي موجود در بستر راه در زير ساختمان روسازي اشاره دارد. ( صنعت آسفالت سازي هاوايي در سال 2003) . خاصيت هاي زير سازي مي تواند عوامل زيرين اجرايي روسازي باشد ، و استفاده از مصالح كاملا ويژه در زير سازي براي طراحي يك روسازي با عملكرد مناسب در طي طول عمر آن ضروري است . در اين گزارش خاصيت هاي آزمايشات مهندسي زير سازي و طراحي زير سازي معرفي شده هستند . سرانجام روشهاي جلوگيري از نقص هاي زير سازي ها بيان شده است .
2- مقدمه
زير سازي مانند خاك آماده شده و متراكم شده ، روسازي را حمايت مي كند . انجمن آمريكايي روسازي با بتن 2003 ) لايه هاي روسازي درشكل 1 نشان داده شده است . يك شكل منطقي زير سازي مانند ..... تغييرات نه چندان زياد در حمايت ها و براي روسازي با بتن مطلوب است . زير سازي با امكانات مناسب در نگهداري روسازي شكل داشته و يك سكوي محكم براي امكانات اجرايي بوجود مي آورد .
رويه شني ، روسازي
اساس و زير اساس
بستر
شكل 1 انواع لايه هاي روسازي
يك تصويراز نقص و شكاف زير سازي در شكل 2 نشان داده شده است .
شكل 2 عيب ونقص و شكاف در زير سازي ( بعد از راهنماي روسازي wspot سال 2003) .
مواد تحليل دهنده زير سازي به طور نمونه توسط سفتي يا استحكام و مقاومت شرح داده مي شوند . در كل فشار زيادي براي از شكل طبيعي خارج كردن يك زير سازي وجود دارد با فشارهاي بيشتري مي تواند قبل از نزديكي يك مقدار از شكل بحراني غير طبيعي تحمل كند . اگر چه عامل هاي ديگري وجود دارند كه ارزيابي مواد زير سازي را شامل مي شود ( مثل افت و تورم در موارد خاص خاك هاي رس و خاك ) ، سفتي و استحكام ( صنعت آسفالت هاوايي سال 2003 ) اجراي زير سازي عموماً بستگي به آن سه لايه اساسي دارد ( راهنماي روسازي wspot سال 2003)
1- استحكام :
زير سازي بايد قادر به تحمل فشارهايي كه از ساختارهاي رو سازي انتقال داده مي شود باشد . ظرفيت مقاومت اين فشارها اغلب توسط درجه تراكم ، ظرفيت رطوبت و نوع خاك تاثير پذير مي باشد .آن زير سازي كه مي تواند يك مقدار بالايي از فشارهاي زياد را بدون اينكه از شكل طبيعي خود خارج شود تحمل كند را مي توان زير سازي خوب حساب كرد .
2- حجم رطوبت : رطوبت منجر به تاثير يك شماري از خاصيت هاي زير سازي شامل گنجايش تحمل فشار ، انقباض و انبساط مي شود . ميزان رطوبت مي تواند توسط يك شماري از چيزها مثل فاضلاب ، ارتفاع تراز آبهاي زير زميني ، تراوش ، يا رو سازي نفوذ پذيز تحت تاثير قرار گيرد . (كه مي تواند توسط شكاف هاي موجود در روسازي تاثير پذير شود ) . عموماً رطوبت زياد در بستر باعث تغيير شكل آن در زير بار هاي وارده مي شود .
3- افت و تورم : افت و تورم بعضي از خاكها بستگي به ميزان رطوبت آنها دارد . بعلاوه خاكها در اثر بارش برف زياد ممكن است در آب و هواي شمالي قابل يخ بستن باشند افت و تورم يخبندان شديد منجر به از شكل طبيعي خارج شدن و شكاف در هر نوع رو سازي مي شود .
4- آزمايشات خاك براي طراحي روسازي :
مواد زير سازي بر اساس مقاومت و سفتي شان مشخص مي شوند . سه اصل استحكام و سفتي زير سازي كه عموماً درايالت متحده مورد استفاده قرار مي گيرد عبارتند از :
1- ضريب بابري كاليفنيا CBR
2- ميزان مقاومت يا ايستادگي ( R- valua )
3- ميزان ارتجاعي بودن آن (صنعت آسفالت هاواي سال 2003 ) . اگر چه عامل هاي ديگري وجود دارد كه ارزيابي مواد زيرسازي را شامل مي شود (مثل تورم خاك هاي رسي در موارد خاص ) . استحكام ، معمولي ترين مشخصه آن است و بنابراين CBR (R-value) و ميزان خاصيت ارتجاعي اينجا مورد بحث قرار گرفته اند . ( راهنماي روسازي wsdotسال 2003) .
1-3 ضريب باربري كاليفرنيا( CRB) :
آزمايش ضريب باربري كاليفرنيا يك آزمايش ساده استحكام است كه ظرفيت باربري مسلح را با ظرفيت باربري سنگ هاي خرد شده كاليفرنيا مقايسه مي كند (مثلاً مسالح سبكي با كيفيتي بالا داراي CBR100درصد مي باشند ) . به اين منظور است كه اما محدود نمي شود به ارزيابي استحكام مواد چسبنده كه ذراتشان كمتر از 19 ميلي متر است . كه آن توسط تقسيمات بزرگراههاي كاليفرنيا حدود سال 1930 توسعه يافته شده بود و متعاقباً توسط شماري از ايالت ها ، استان ها ، ايالت متحده و نمايندگي هاي فدرال بين المللي اقتباس شده بود در نتيجه بيشترين آزمايشگاه هاي ژئوتكنيك تجاري در آمريكا داراي امكانات اجرايي آزمايشات CBR هستند ( راهنماي روسازي WSDOT سال 2003 ) .
اساس آزمايش CBR شامل به كاربردن فشار به پيستون كوچك در يك سرعت 3/1 ميلي متر در دقيقه و وارد كردن تمامي فشار به قسمت هاي نفوذي بالاتر از 64/0 تا 62/7 ميلي متر . شكل3 يك طرح از نمونه CBR ارزش هاي بدست آمده در معادله هاي بعدي با ارزش بدست آوردن CBR درج شده اند . مقاومت مواد يا فشار نفوذي دستگاه بر پيستون . : X مكان دستگاه پيستون 54/2 ميلي متر يا 08/5 ميلي متر . Y : استاندار فشار دستگاه براي درجه بندي كردن . سنگ هاي خردشده مناسب 9/6 mpa ((1000PSI براي نفوذ 204 ميلي متري (1500psi)3/10pa براي نفوذ 08/5 ميلي متري .
شكل 3 مثال CBR
جدول 1 . برخي از مقادير CBR براي انواع مختلف خاك
3.2 ارزش مقاومت R-value ) ) .
آزمايشات ارزش مقاومت يك آزمايش سختي مواد است . شيوه آزمايش دلالت مي كند بر مقاومت مواد به شكل گيري وظيفه نسبي كه شامل فشار عمودي به فشار افقي مي شود . آزمايش كاهش تراكم يك امر ضروري است . مواد آزمايش شده در R-VALUE طراحي شده اند آزمايش R-valueتوسط F.NHVEEM و R.M Carmany توسعه يافته شده بود و از تقسيمات بزرگراهاي كالفورنيا و اولين برنامه در سال 1940 گزارش شده بود .و از تقسيمات بزرگراه هاي كاليفرنيا و اولين برنامه در سال 1940 گزارش شده بود . در طول اين زمان شيارها در چرخ كاميون يك امر مهم بود و آزمايش R-value در گسترش آزمايش CBR تاثير گذاشته بود .
اساساً R-VALUE به طور تقريبي توسط نمايندگي هاي بزرگراه ايالت در سواحل غربي امريكا مورد استفاده قرار مي گيرد . شيوه آزمايش براي تعيين R-value لازم است آزمايشگاهي آماده شود كه نمونه هايي كه شرايط رطوبت و چگالي رانشان ميدهد به بدترين شرايط ممكن در زير سازي متراكم ساخته شود . R-VALUE از نسبت فشار عمودي وارده به فشار افقي محاسبه مي شود و اين اندازه گيري مقاومت مواد در ناحيه پلاستيك است . دستگاههاي مورداستفاده در آزمايش
R-VALRE (STABILOMETER)ناميده مي شود. و به صورت انشعابي در نمودار 4 نشان داده شده است .
شكل R-VALRE 4 (Stabilimeter) .
ارزش ها در estabilemeter درج شده در معادله بعدي در R-value بدست آمده است .
تاب مقاومتي =R :مكان
شامل فشار عمودي مي شود . =PV
انتقال فشار عمودي در PV=14 . Psi=Ph
جايگزيني srabilomerter سيال ضروري براي افزايش فشار افقي =D
از 5 به100PSI
3.3 ضريب ارتجاعي يا فنريت
خاصيت ارتجاعي مواد حقيقتا بر آوري از خاصيت فنريت است . وقتي به خاصيت فنريت يا ارتجاعي فشار وارد ميشود E.
با فشار از هم جدا ميشوند . در فشار روبه كاهش خاصيت هاي ارتجاعي جهت فشارهاي روبه افزايش تر فشار وارد ميشود تا مثل آنهايي كه از طريق روسازي تجربه ميشود .
3.4 ضريب عكس العمل بستر
ضريب عكس العمل بستر (K) كه يكي از داده هاي اصلي براي طراحي روسازي صلب مي باشد اين برآورد بستر را براي قرار گيري در زير رويه بتني آماده مي كند .
K-VALUE ميتواند تخمين زده شود توسط اجراي آزمايشات زمينه اي يا توسط محاسبه از نتايج آزمايشات ديگر . امتحانات آزمايشگاهي صحيحي براي مشخص كردن K-VALUE وجود ندارد .
ضريب عكس العمل بستر كه مي آيد در كار انجام شده توسط وسترگاد در طول دهه 1920S . پيشرفت K-VALUE وقتي كه يك جهش دائمي ورقه پايين تر را حمايت مي كند در نمودار 6.
فشار عكس العمل مقاومت فشار متناسب با جهش دائمي است ( كه نمايندگي ورقه هاي خميده است ) و K (نمودار 7) (WSDOT راهنماي روسازي سال 2003 )
عكس العمل فشار با حمايت ورقه خميده :P مكان
ضريب عكس العمل زير سازي = جهش دائمي : K
ورقه خميده (10) =
-نمودار 6 ضريب عكس العمل بستر
- نمودار 7 رابطه فشار ، خميدگي و ضريب عكس العمل بستر ارزش (K ) ( برحسب WSDOTراهنماي روسازي سال 2003)
بر حسب فشار/ طول و وسعت حدودmpa/m 5/13 براي تاب آوردن ضعيف تر و 270mpa/m براي تاب آوردن قوي تر است . براي نمونه ضرايب عكس العمل زيرسازي از آزمايشات استحكام سفتي ديگر تخمين زده ميشود . هر چند اين ارزش هاي مكاني مي تواند اندازه گيري شود با استفاده از آزمايش باربري .
4- تجزيه و تحليل زير سازي
بعد از فراهم كردن نتايج آزمايش براي طبقه بندي خاكها لازم است به ايجاد ارتباط اين اطلاعات با طبه بندي چگونه زير سازي كل درجه بندي هاي كيفيتي خال در جدول 4 نشانداده شده اند .
جدول 4 كل درجه بندي هاي كيفيتي خاك .
هر چند اگر امكانات آزمايشگاهي بري آزمايش قابل دسترس نيست ، طراحي ها ممكن است بر پايه ارزيابي زمينه ي دقت توسط يك مهندس كه ميتواندخاكهاي بستر را به يكي از طبقه هاي بعد انتقال دهد ، ساخته شود
