بخشی از مقاله
خلاصه
تراکم دینامیکی روشی مفید برای بهسازی بویژه در خاک های دانه ای است. در این روش وزنه سنگین از ارتفاع مشخص سقوط کرده وباعث متراکم شدن خاک می گردد. عامل موثر در تراکم خاک انتشار امواج حجمی وبرشی که موجب تغییرمکان ذرات وافزایش تراکم می شود. این پدیده در صورت مجاورت سازه ها می تواند موجب بروز ترک وشکست در پی وگسیختگی احتمالی گردد. بدین منظور رعایت حداقل فاصله ایمن از سازه های مجاور جهت اجرای تراکم دینامیکی ضروری است. یکی از روشهایی که برای تراکم پی های آبرفتی استفاده می شود روش تراکم دینامیکی است. تراکم دینامیکی تا حدودی به رویهای که در غلتک لرزشی انجام میگیرد، شبیه است.
غلتک لرزشی با استفاده از یک وزنه که با فرکانس بالا درون استوانهای فولادی به طور خارج از محور دوران میکند، انرژی را به خاک منتقل میسازد و سبب متراکم شدن آن میشود. در تراکم دینامیکی نیز از یک وزنه برای انتقال انرژی به خاک و نتیجتاً متراکم شدن استفاده میشود . تفاوت این دو روش این است که برای تراکم دینامیکی از وزنه بسیار بزرگتری استفاده میشود. این وزنه که وزنش ممکن است به 30 تن هم برسد، از ارتفاع حدود 30 متری به وسیله جرثقیل بر روی خاک سقوط میکند. مقدار انرژی منتقل شده به خاک و نتیجتاً عمق تأثیر، خیلی بزرگتر از مقادیر به دست آمده توسط غلتک لرزشی است. نهشتههایی تا عمق حدود 11 متر با این روش بهسازی شدهاند.
کلمات کلیدی: تراکم دینامیکی، نرم افزار آباکوس، حداکثر سرعت ذره، فاصله ایمن
-1 مقدمه
تراکم دینامیکی روشی مناسب برای بهسازی خاک های دانه ای است که در سال 1975 توسط منارد معرفی شد. اساس این روش بر سقوط وزنه سنگین 40 تا 50 تن از ارتفاع 15 تا 30 متری بر روی سطح خاک سست است که تراکم و مقاومت برشی خاک را به حد مطلوب ومورد نیاز می رساند.عوامل گوناگونی در بهسازی خاک به این روش دخیل هستند، از این جمله می توان به وزن وارتفاع سقوط وزنه، نوع خاک، فواصل کوبش وسطح آب زیرزمینی اشاره نمود.بعضی از محققین از روش المان محدود برای مدل سازی ع ددی پدیده تراکم دینامیکی در خاک های ماسه ای استفاده نموده اند تعدادی دیگر از محققین نیز به بررسی صحرایی عملیات تراکم دینامیکی ونتایج حاصل از آن پرداخته اند. مرور متون فنی نشان می دهدکه استفاده از مدل سازی فیزیکی برای عملیات تراکم دینامیکی نیز مورد بررسی قر ار گرفته است.
به علاوه از روابط تحلیلی ومدل سازی فرضی توسط سیستم جرم وفنر نیز برای بررسی پارامترهای متفاوت این روش استفاده وروابطی ارائه شده است. یکی از عوامل محدود کننده در اجرای عملیات تراکم دینامیکی، سرعت بوجود آمده در ذرات خاک می باشد. درصورتی که سرعت ذرات خاک برای سازه های مجاور از آستانه خاصی بیشتر شود باعث آسیب ویا کاهش کارایی می شود. وزارت معادن آمریکا با درنظر گرفتن فرکانس ارتعاشات ایجاد شده، متناسب با نوع ساختمان معیاری را جهت تعیین سرعت مجاز تعیین نموده است. درتحقیقی دیگر، معیار سرعت مجاز در تراز پی ساختمان ها با درنظر گرفتن میزان حساسیت ودرجه خسارات نیز ارائه شده است. همچنین لوکاس حداکثر سرعت مجاز ذرات درسایت های مجاور را 7,6 سانتی متر بر ثانیه اعلام نموده است که معیاری مناسب برای پروژه های صنعتی می باشد.
هوانگ وتو با قرار دادن سنسورهای ثبت سرعت در فواصل متفاوت از مرکز کوبش، سرعت ایجاد شده در زمین در اثر برخورد وزنه با خاک را برای سایتی صنعتی در تایوان که برای بهسازی خاک آن از روش تراکم دینامیکی استفاده می شد، ثبت نمودند. باتوجه به آن که معیار ارائه شده توسط لوکاس نیز جهت کاربرد در مناطق صنعتی توصیه شده است، در این پروژه از معیار مذکور جهت ارزیابی سرعت مجاز ذرات حین عملیات تراکم دینامیکی استفاده شده است. عملیات تراکم دینامیکی در خاک های ماسه ای خشک، با استفاده از روش المان محدود توسط نرم افزار $%$486 مدل سازی گردیده است. تغییرات سرعت ذرات بافاصله از مرکز کوبش بررسی شده وتاکید عمده بر ملاحظات سرعت مجاز جهت جلوگیری از بروز خسارت در سازه های مجاور بوده است. جهت ارزیابی نتایج مدل سازی عددی، مقایسه ای بین نتایج نرم افزار واندازه گیری های فیزیکی گزارش شده در مقاله هوانگ وتو انجام گرفته است. وود وهمکاران راهکار استفاده از ترانشه های حائل را کاهش دامنه سرعت ذرات خاک در پروسه ایزولاسیون فعال وغیرفعال پی ماشین آلات پیشنهاد وتاثیر آن ها درعدم آسیب به سازه های مجاور را مورد بررسی قرار داد.
-2 عمق بهبود
با توجه با اینکه میزان تراکم وتغییر شکل های افقی ذرات خاک تابع میزان انرژی وارد شده به خاک بوسیله تراکم دینامیکی می باشد که خود تابعی از ارتفاع سقوط و وزن وزنه پرتابی و مدول الاستیسیته خاک و چند پارامتر دیگر از جمله فاصله از مرکز کوبش می باشد. همانطور که در شکل های 3و4 مشاهده می کنیم تغییر شکل افقی خاک به فاصله از مرکز کوبش ونوع مصالح ارتباط دارد:در شکلهای4 و 5 جابه جایی افقی خاک در اثر تراکم دینامیکی خاک در فواصل 3 و 6 متری از نقطه سقوط وزنه برای چند نوع خاک نشان داده شده است.پیشبینی مقدار نشست ناشی از تراکم دینامیکی قبل از اجرای عملیات مشکل است زیرا مقدار بهسازی تا حد زیادی به انرژی وارد شده بستگی دارد. در جدول 1 مقدار حداکثر بهبود در وضعیت خاک که در اثر تراکم دینامیکی حاصل میشود برحسب SPT، CPT، و PMT ارائه شده است.
