بخشی از مقاله
خلاصه
یکی از روشهاي متداول و مفید براي اصلاح رفتار خاكهاي مساله دار، استفاده از ستونهايسنگی است .ستونهاي سنگی سبب افزایش ظرفیتباربري این نوع خاكها شده و نشست آنها را تحت بارهاي وارده کاهش میدهند .ستونهاي سنگی ظرفیت باربري خود را به وسیله محصوریت ایجاد شده بهوسیله خاك اطراف بهدست میآورند.تاکنون تحقیقات آزمایشگاهی و مطالعات تئوري متعددي در ارتباط با اصلاح این نوع خاك ها با استفاده ازانواع ستونهاي سنگی صورت گرفته است .هدف عمده این تحقیقات بهسازي و اصلاح پارامترهايژئوتکنیکیخاكهاي مساله دار، افزایش باربري وکاهش نشست آنها دراثربارهاي وارده بوده است
. در این تحقیق به مقایسه نتایج منحنی هاي بار- نشست ،حاصل از آزمون بارگذاري صفحه - - PLT ،با مدلسازي عددي ستون سنگی در نرم افزار اجزاء محدود - PLAXIS,v8.5 - ، بر روي خاك ماسه اي حاشیه خلیج فارس پرداخته شده است. آزمایش بارگذاري صفحه اي برجا ، در چهار نقطه، جهت تعیین نشست ستون هاي سنگی اجرا شده ، مطابق استاندارد ASTM - D1194 انجام شده است .
مدلسازيهاي عددي انجام شده براي شرایط متقارن محوري با رفتار الاستوپلاستیک و با ایده سلول واحد براي ستون ها انجام گرفته است .المانهاي مثلثی15 گره اي بامعیار تسلیم مورکولمب براي خاك وستون سنگی استفاده شده است. در نهایت نتایج منحنی هاي بار-نشست به صورت مقایسه اي بین نتایج آزمایشگاهی و عددي ارائه شده است. مقایسه نتایج آزمایشگاهی و نتایج حاصل از مدلسازيهاي عددي نشان میدهد که انطباق خوبی بین نتایج وجود داشته است.
.1 مقدمه
افزایش روزافزون جمعیت، توسعه شهرنشینی و مشکل کمبود زمین مناسب جهت احداث سازه هاي مورد نیاز موجب شده است تا انسان به استفاده از زمین هاي با کیفیتمهندسیِ پایینتر روي آورد. اما براي احداث یک سازه ایمن باید به نوعی کیفیت خاك نامناسب از لحاظ مهندسی ارتقاء داده شود تا در مقابل نیروهاي وارده عملکرد مناسبی داشته باشد. ساخت ستونهاي سنگی به عنوان روشی مؤثر، اقتصادي و سازگار با محیطزیست، توانایی بهسازي زمینهاي متشکل از خاکهاي چسبنده و غیرچسبنده سست را دارند .این روش سالها است به منظور کاهش نشست، افزایش ظرفیت باربري، کاهش پتانسیل روانگرایی و افزایش سرعت تحکیم زمینهاي سست به کار می رود.ستونهاي سنگی نخستین بار در سال 1830 درفرانسه و از سال 1950به طور گسترده اي در کشورهاي دیگر استفاده شده است.
ستونهاي سنگی مقاومت و سختی خود را به وسیله محصوریت و محدودیت ایجاد شده به وسیله ي خاك اطراف بهدست میآورند .بدین مفهوم که در اثر بارهاي وارده، کرنش جانبی در ستون سنگی و خاك اطراف آن ایجاد شده و خاك اطراف تنش همه جانبهي اضافی به ستون وارد میکند و مقاومت خاك اصلاح شده با استفاده از این ستونها، از اندرکنش خاك و ستون تأمین میشود، که ناشی از کرنش شعاعی ستون و خاك اطراف آن است.
محققان بسیاري از جمله ,. [5] Greenwood , [4] Hughes et al ., [3]Aboshi et al ، راه حل هاي گسترده اي براي تخمین ظرفیت باربري ونشست پی تقویت شده با ستون سنگی ارائه دادند.اما اولین تلاش ها براي بررسی رفتار ستون سنگی توسط، [6] Hughes and Withers, ،انجام گردید.
[7] Priebe،ضریب بهبود ي براي ارزیابی عملکرد ستون هاي سنگی تعریف نمود.محاسبات ضریب بهبود با بررسی مصالح ستون سنگی تراکم ناپذیر وبر مبناي یک لایه سخت انجام شد.
[8]Jellali et al.،فرضیات همگن سازي براي ارزیابی ضریب ظرفیت باربري نهائی پی با خاك کاملا چسبنده مسلح با گروهی از ستونهاي سنگی را ارائه داد. [9] Ambily and Grandhi ،آنالیزهاي عددي وآزمایشگاهی روي ستون واحد وگروه ستون هاي سنگی را با تغییر فاصله بین ستون ها در دو حالت بارگذاري و براي شرایط کرنش مسطح انجام دادند.
در این تحقیق، نتایج بار- نشست یک مطالعه آزمایشگاهی - آزم ایش بارگذاري صفحه - ، بر روي خاك مسلح شده با ستون هاي سنگی، در استان هرمزگان ، با نتایج بار-نشست مدلسازي عددي ستون سنگی در نرم افزار اجزاء محدود - PLAXIS,v8.5 - ، مقایسه و نتایج تحلیل شده است.
.2 مشخصات و شرایط عمومی زمین محل پروژه :
طرح مورد مطالع ه، در جنوب شهر بندرعباس واقع شده است. در این محدوده سازه هایی با هدف تصفیه و تامین آب شرب از دریاي خلیج فارس در حال احداث است . مطالعات مکانیک خاك در این طرح قبل از اجراي عملیات بهسازي خاك ، با حفاري و نمونه برداري 3 حلقه گمانه ماشینی به اعماق هرکدام 20 متر ، به روش نمونه گیري ممتد ، انجام شده است .
نتایج حفاري ها و آزمایشهاي انجام شده ، نشان می دهد که جنس زمین مورد مطالعه،بصورت لایه بندي شده،تا عمق 12 متري خاك ML و و از عمق 12 تا 20 متر - انتهاي گمانه - ، ماسه لاي دار SM می باشد
بر اساس نتایج آزمایش نفوذ استاندارد - SPT - ، مصالح موجود داراي تراکم نسبی در حد سست تا متوسط می باشند . همچنین سطح آب زیر زمینی در تراز 2 متري از سطح زمین قرار دارد.
مطالعات انجام شده ، احتمال وقوع پدیده روانگرایی و همچنین کافی نبودن ظرفیت باربري مجاز خاك براي احداث سازه مورد نظر را نشان می دهد
به منظور مقابله با اثر روانگرایی و افزایش ظرفیت باربري خاك ، روش بهبود شرایط خاك با ستون سنگی و با مشخصات جدول .1 پیشنهاد و اجرا گردید.
.3 روش انجام آزمایش :
در چهار نقطه مختلف - شمال، جنوب ، شرق و غرب - محدوده اجراي ستون هاي سنگی در این پروژه ، آزمایش بارگذاري فشاري به روش استاندارد ASTM:D1194 انجام شده و میزان نشست متناظر، اندازه گیري شده است . آزمایش بارگذاري عبارت است از قراردادن یک صفحه صلب - اغلب فولادي - روي خاك و اعمال فشار بر آن ، همراه با اندازه گیري میزان فرو رفتن صفحه در خاك به ازاي مقدار فشاري که وارد می شود .
بطور معمول از صفحه هاي گرد با قطرهاي 45،30 و 60 سانتیمتر - به ترتیب 1 ، 1/5 و 2 فوت - استفاده می شود. استفاده از صفحه هاي بزرگتر - حتی به اندازه پی اصلی - نیز رایج و مرسوم است. در این پروژه از صفحه به قطر 60 سانتیمتر استفاده شده است.
تجهیزات آزمایش شامل بیل مکانیکی چرخ زنجیري به وزن 25 تن جهت تامین عکس العمل ، جک هیدرولیک ، حداقل سه اندازه گیر - gauge - تغییرمکان و تیرهاي مبنا براي موقعیت مبناي اندازه گیري می باشند.
پس از جانمایی و آماده نمودن محل انجام آزمایش ، بار بهره برداري - 2/5کیلوگرم بر سانتی متر مربع - طی پنج پله و هر پله 20 درصد بار بهره برداري با زمان نگه داشت 15 دقیقه و یا اتمام نشست و پله نهایی به مدت 12 ساعت اعمال گردید. در ادامه باربرداري نیز با پنچ پله و رسیدن به صفر ، انجام گرفت . بطور خلاصه، مشخص ات خاك و ستون هاي سنگی حاصل از انجام آزمایش ، در جدول . 1 و تجهیزات و روش انجام آزمایش در شکل.1 نشان داده شده است.
جدول -1 ویژگی هاي فنی و اسمی ستونها و مشخصات خاك محل
شکل-1 تجهیزات و روش انجام آزمایش بارگذاري
نتایج آزمایش هاي بارگذاري ستون سنگی ، شامل حداکثر تنش وارده و حداکثر نشست متناظر آن، در نقاط مورد نظر، در جدول .2 نشان داده شده است.
جدول - 2 حداکثر تنش و نشست اندازه گیري شده در آزمایش بارگذاري ستون سنگی
.4 مفهوم سلول واحد
با توجه به نظریه هاي مطرح شده در خصوص استفاده از سلول واحد به منظور مدلسازي شرایط ستونهاي سنگی، در این مطالعه براي مدلسازي از ایده سلول واحد استفاده شده است
