بخشی از مقاله
خلاصه
ماسه موجود در سواحل جنوب کشور از نوع کربناته میباشد و تحقیقات انجام شده بر این ماسهها نشان داده است که رفتار این خاکها تحت برش، متفاوت با خاکهای سیلیکاته میباشد. این نوع ماسهها اغلب به شکل صفحات منحنی یا دانههای توخالی با منشاء موجودات زنده دریایی بوده که سطح زبری دارند. علیرغم انجام تحقیقات و آزمایشهای فراوان در زمینه بهسازی ماسه سیلیکاته بوسیله ژئوتکستایل، هیچگونه تحقیقی در مورد تسلیح ماسه کربناته در ادبیات فنی موجود نمیباشد، در همین راستا تعدادی آزمایش سه محوری مونوتونیک بر روی ماسه خالص و ماسه مسلح شده با لایههای افقی ژئوتکستایل انجام شد.
در این مقاله علاوه بر مشاهده تأثیر عوامل متعددی چون تعداد لایههای ژئوتکستایل، نحوه آرایش آنها، دانسیته نسبی خاک، نوع ژئوتکستایل و فشار محصورکننده، آزمایشها با دو دانهبندی مختلف انجام شد تا نحوه تاثیر دانهبندی در مسلحسازی ماسه کربناته بوسیله ژئوتکستایل بررسی گردد. نتایج نشان میدهد افزودن ژئوتکستایل باعث افزایش مقاومت حداکثر و کرنش نقطه تسلیم ماسه کربناته شده و مد گسیختگی را از حالت سطح مشخص به حالت خمرهای تغییر میدهد.
1.مقدمه
خاکهای کربناته عموما در مناطق گرم حارهای و استوایی و نیز در مناطق دارای ذخایر نفت و گاز از جمله سواحل استرالیا، هند، سواحل دریای شمال و همچنین سواحل خلیج فارس یافت میشود. تنوع خاک های کربناته در نقاط مختلف دنیا در اثر منشا بیولوژیکی متفاوت و شرایط مختلف محیط رسوب از جمله دما، فشار، تراز انرژی و نوع فشار منجر به ایجاد خاکهایی با خصوصیات مهندسی مختلف میشود. با توجه به رفتار و منشا متفاوت ماسههای کربناته لزوم شناسایی دقیق رفتار این خاک ها در اثر تسلیح آن با ژئوتکستایل اجتناب ناپذیر است. این خاکها بصورت معمول به دو شکل سیمانه و غیر سیمانه با دانسیته کاملا متغیر در طبیعت یافت میشوند. خردشدگی دانه ها در حین بارگذاری و تغییرحجم ایجاد شده ناشی از معضلات خاکهای کربناته میباشد از جمله مشکلات اجرایی در این خاکها میتوان به ظرفیت باربری کم شمعها اشاره نمود.
از سوی دیگر در چند دهه اخیر گسترش فراوردههای پلیمری و تولید انبوه ژئوسنتتیکها با قیمت مناسب، موجب فراگیر شدن این مسلحکنندهها در انواع پروژههای عمرانی شده است. در انجام پروژهها، سازندگان به اجرای سریعتر و عدم حساسیت به آب و هوا، کاهش حجم عملیات خاکی و استفاده از مصالح مرغوبتر علاقمندند، طراحان با قابلیت اطمینان بیشتر و کنترلپذیری حاصل از خواص یکنواخت و مشخص ژئوسنتتیکها، سادگی جاگذاری و قابلیت آنها برای رفع ضعفهای موضعی خاک توجه مینمایند.
به طور کلی با تسلیح خاک بوسیله ژئوسنتتیکها، خاک مسلح شده به عنوان سازهای مطمئن و ایمن عمل خواهد کرد و میتواند تحت بارهایی قرار گیرد که در حالت عادی آن را به حد تسلیم یا حتی فراتر از آن میرساندند. تحقیقات فراوانی در زمینه تسلیح خاک بوسیله ژئوسنتتیکها صورت گرفته است که برخی از آنها به اختصار توضیح داده میشوند.
گری1 و الرفاعی2 در سال 1986 تعدادی آزمایش سه محوری فشاری روی ماسه خشک مسلح شده بوسیله ژئوتکستایل انجام دادند، نتایج نشان داد افزودن ژئوتکستایل به خاک سبب افزایش مقاومت حداکثر و کرنش محوری در لحظه گسیختگی میشود.
کریشناسوامی3 و ایساک4 در سال 1995 نتایج آزمایش سه محوری سیکلیک ماسه مسلح شده بوسیله ژئوتکستایل را ارائه نمودند. در این تحقیق نشان داده شد که تسلیح خاک با ژئوسنتتیکها میتواند یک راه حل مطمئن برای کاهش پتانسیل روانگرایی خاک باشد.
حائری و همکاران در سال 2000 برای بررسی نحوه عملکرد ماسه مسلح، با استفاده از دستگاه سه محوری تعداد و نحوه چینش لایههای ژئوتکستایل در نمونههای مختلف را متفاوت قرار دادند و همچنین برای بررسی تاثیر اندازه نمونه، از نمونههایی با دو شعاع 38 و 100 میلیمتر استفاده نمودند. آنها نشان دادند افزایش تعداد لایههای ژئوتکستایل موجب افزایش مقاومت ماسه میگردد، میزان افزایش در نمونههایی با قطر کوچکتر 38 - میلیمتر - بیشتر بوده است
لاتا و مورتی در سال 2007 ماسه را به سه روش ژئوسنتتیکهای افقی، ژئوسل و اختلاط با فیبر مسلح نمودند، سپس ماسه خالص و نمونههای مسلح شده مذکور تحت آزمایش سه محوری فشاری قرار گرفته تا میزان تاثیر روشهای مختلف مشخص گردد، لازم به ذکر است مساحت ماده مسلحکننده در هر سه روش یکسان بوده است. نتایج نشان داد هر سه روش تسلیح باعث افزایش مقاومت خاک شدهاند ولی این میزان افزایش در روش ژئوسل بیش از دو روش دیگر بوده است.
نگوین و همکاران در سال 2013 تعدادی آزمایش سه محوری بر خاک مسلح شده بوسیله لایههای افقی ژئوتکستایل انجام داده و پس از انجام آزمایش ژئوتکستایلها را با استفاده از تکنیک تحلیل-تصویر مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان دهنده این موضوع بود که ماکزیمم کرنش در مرکز ژئوتکستایل بوجود آمده و با فاصله گرفتن از مرکز، کرنش کاهش مییابد.
نائینی و غلامپور در سال 2014 تاثیر وجود سیلت در نمونه ماسه-ژئوتکستایل را با استفاده از دستگاه سه محوری سیکلیک مورد بررسی قرار دادند، نتایج نشان داد استفاده نمودن از ژئوتکستایل باعث کاهش تغییرشکلهای سیکلیک میشود. افزایش میزان سیلت تا %35 باعث کاهش مقاومت حداکثر نمونه و پس از آن باعث افزایش مقاومت میگردد.
2. مصالح مصرفی
. 1.2 ماسه
ماسه کربناته استفاده در این تحقیق ماسه جزیره هرمز میباشد که از سواحل شمال غربی این جزیره واقع در استان هرمزگان بدست آمده است. در جزیره محل اخذ این خاک چندین ساختمان مسکونی قدیمی و نوساز دچار مشکل شده و نشستهای زیادی در آنها دیده شده است. همچنین در بعضی از نقاط جزیره، بریدگیهای ممتدی نیز پدید آمده که باعث تخریب بعضی از سازهها گردیده است.
در این تحقیق برای بررسی تاثیر اندازه دانه از دو دانهبندی مختلف استفاده شده است، شکل 1 منحنی دانهبندی طبیعی ماسه هرمز و دانهبندیهای مصنوعی جهت انجام آزمایش را نشان میدهد. جدول 1 نیز مشخصات فیزیکی و طبقهبندی خاک را ارائه مینماید.
.2.2 ژئوتکستایل
در این تحقیق برای بررسی نحوه عملکرد نوع ژئوتکستایل از سه مدل ژئوتکستایل بافته نشده با تراکم و مقاومت کششی مختلف استفاده شده است، ژئوتکستایلها عموما بر اساس پارامتر وزن واحد سطحشان به گروههای مختلف تقسیمبندی میشوند، این پارامتر بیانگر موارد مختلفی چون میزان مصالح به کار رفته در ژئوتکستایل و حدود مبلغ و مقاومت کششی میباشد - با افزایش وزن واحد سطح مبلغ و مقاومت کششی افزایش مییابد - . طراحی ژئوتکستایلها به عنوان کاربری اصلی - به عنوان مثال در تسلیح - ، یا به عنوان کاربری فرعی - به عنوان مثال جداسازی، صافیگذاری یا زهکشی - بر اساس مقاومت کششی آنها صورت میگیرد. جدول 2 مشخصات فیزیکی و مکانیکی سه نوع ژئوتکستایل استفاده شده در این تحقیق را نشان میدهد.
جدول -2 مشخصات فیزیکی و مکانیکی ژئوتکستایلهای استفاده شده
3. آمادهسازی نمونه و روند آزمایش
پارامترهایی که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفتهاند عبارت اند از:
1. تعداد لایه و آرایش ژئوتکستایلها - در شکل 2 نمایش داده شده است. -
2. اندازه دانه - دانه بندی ماسه درشتدانه و ریزدانه -
3. فشار محصورکننده 150 - ، 300 و 450 کیلوپاسکال -
4. دانسیته نسبی نمونه %45 - ، %70 و - %94
5. نوع ژئوتکستایل 200 - ، 400 و 550 گرم بر مترمربع -
شکل -2 نحوه آرایش ژئوتکستایلها در نمونه
