مقاله در مورد طبقه بندی ساختاری خاکهای رسی و کاربرد آن برای طبقه بندی

word قابل ویرایش
31 صفحه
4700 تومان

طبقه بندی ساختاری خاکهای رسی و کاربرد آن برای طبقه بندی

طبقه بندی ساختاری خاکهای رسی و کاربرد آن برای طبقه بندی
در تمامی طبقه بندیهای ژئوتکنیکی، ویژگیهای نمونه های دست خورده (disturbed samples) ملاک دسته بندی خاکها بوده است.دست خوردگی نمونه ها، باعث تغییر ساختار خاک (Soil structure) می گردد، لذا طبقه بندیهای موجود بیانگر رفتار واقعی خاکها، در شرایط طبیعی نمی باشند. هدف اصلی مباحث زمین شناسی مهندسی و ژئوتکنیک ، شنخت رفتار واقعی خاکهاست. رفتار مکانیکی خاکهای ریزدانه، تابع تاریخچه زمین شناسی آنها بوده و تشکیل ساختار اولیه خاکها و تغییرات آن

در طی زمان زمین شناسی، نقش تعیین کننده ای بر ویژگیهای رفتاری خاک دارد (Chandler, 2000)، خاکهای رسی سست (Soft clay) ، رس سخت (hard clay) ، خاکدانه ای (granular soil) و همچنین خاکهای برجا ، بر حسب وضعیت ساختاری می توانند مشابه سنگهای هوازده و ضعیف عمل کنند (Leroueil & Vaughan, 1900). در این پژوهش سعی شده است، طبقه بندی جدیدی بر مبنای ویژگیهای ساختاری خاکها ارائه گردد به گونه ای که قدرت ارتباط بین رفتار مکانیکی ، تاریخچه زمین شناسی و ساختار میکروسکوپی خاک ها را داشته باشد.

متن اصلی :
۱) مفاهیم پایه :
برای بیان این طبقه بندی ، ابتدا مفاهیم اساسی که مورد استفاده قرار گرفته است،
شرح داده می شود تا زبان مشترکی برای فهم طبقه بندی پیشنهادی باشد.

۱-۱- ساختار خاک :
ساختار خاک (Soil structure) به تلفیقی از پیوند بین ذرات (bonding) و
نحوه آرایش ذرات خاک (Fabric) گفته می شود (Mitchell, 1967) . این واژه
بیانگر تفاوت بین خواص خاک در حالات طبیعی و بازسازی شده
(reconstituted) در نسبت پوکــــی (void ratio) یکسان می باشد فابریک
خاکها تابع عوامل گوناگونی است. از جمله این عوامل می توان به شرایط و

سرعت رسوبگذاری ، وجود آب در محیط رسوب گذاری، اندازهذرات خاک، نوع
کانی رسی،‌درصد املاح موجود در آب، نسبت کاتیونهای تک ظرفیتی به
کاتیونهای دو ظرفیتی ، وجود مواد آلی، ‌میزان تحکیم یافتگی رس ها و …..
اشاره نمود.
بررسی های کاملی توسط ( ۱۹۸۵ ) Leroueil et al ، ( ۱۹۵۱ ) Lambe ،
( ۱۹۷۰ ) Sides & Barden ، ( ۱۹۷۶ ) Mitchell در مورد فابریک خاکهای
ریزدانه انجام گرفته است.‌پیوند بین ذرات خاک های ریزدانه می تواند تحت اثر
عوامل مختلفی ایجاد گردد. نیروهای الکتروستاتیک ، واندروالس، اسمزیک، کشش
سطحی ، همچنین سیمان شدگی و اتصال جامد بین ذرات خاک از جمله عوامل
پیوند یافتگی بین ذرات خاک هستند. امروزه مقاومت خاکها را نمی توان به تنهای
با میزان تخلخل و تاریخچه تنش خاکها برآورد نمود، بلکه عوامل گوناگونی مانند

نهشته شدن سیمان در محل تماس ذرات ماسه ای ( ۱۹۸۴ ، Mitchell & Solimar) ، جوش خوردگی بین ذرات تحت فشار بالا، رسوب املاج کربناته، هیدروکسیدها و مواد آلی ناشی از انحلال ، در بین ذرات خاک (Leroueil & Vaughan, 1990) بر مقاومت خاک ها موثر هستند.

۲-۱- فرآیندهای زمین شناسی موثر بر ساختار خاکها :
مراحل مختلف و طولانی مدت تشکیل خاک از سنگ منشاء رسوبگذاری، تحکیم ،
تراکم ، دیاژنز، رخدادهای تکتونیکی ، هوازدگی ، فرسایش و …. ساختار نهایی
خاک را شکل می دهند . برخی ازاین فرآیندها همزمان و به موازات هم عمق می
کنند به طور کلی این فرآیندها می توان به دو دسته فرآیندهای حین روسوبگذاری
و تراکم بکر خاک ( گروه ۱) و فرآیندهای بعد از رسوب گذاری و تراکم بکر خاک
(گروه ۲) تقسیم نمود. انواع فرآیندهای گروه ۱ و ۲ در جدول (۱) نشان داده شده
اند. فرآیندهای گروه ۱ در حین نهشته شدن رسوبات عمل می کنند. ساختار خاک
تحت اثر این فرآیندها، ساختار رسوبی نامیده می شود (جدول ۱). فرآیندهای
گروه ۲ بعداز رسوبگذاری و تراکم بکر اولیه خاک بر ساختار آن اثر می گذارند.
ساختار خاک، در این حالت اصطلاحا ساختار بعد از رسوبگذاری نامیده می شود
که در اثر عملکرد فرآیندهای گروه ۱ و ۲ شکل می گیرد.

۳-۱- تراکم پذیری و حساسیت خاکها:
ویژگیهای تراکم پذیری و مقاومتی خاکهای ریزدانه بازسازی شده مرجع معتبری
برای فهم و تفسیر رفتار خاکها در حالت دست نخورده (Undisturbed)
محسوب می گردد‌ (Burland, 1990). از دیدگاه نامبرده خاک بازسازی شده
دوغاب حاصل از مخلوط کردن ذرات خاک با رطوبتی معادل ۱ تا ۵/۱ برابر حد

روانی است که تحت تنش های تک بعدی متراکم شده باشد. ویژگیهای مکانیکی
خاکهای بازسازی شده به عنوان خواص ذاتی (Intrinsic properties) شناخته
می شوند، زیرا مستقل از شرایط طبیعی خاک می باشند. این ویژگیها قادرند
چارچوب مناسبی برای ارزیابی اثر ساختار خاک بر رفتار آنها در حالت طبیعی
فراهم آورند.
منحنی تحکیم تک بعدی خاکهای بازسازی شده به صورت نمادین در شکل (۱)
نمایش داده شده است. این منحنی معمولا دارای مقعری به سمت بالاست که می
توان در محدوده تنش های موثر قائم Kpa100 تا kpa 1000 آنرا خطی درنظر
گرفت. لذا شاخص تراکم پذیری ذاتی خاک (Cc*) به صورت زیر تعریف می گردد:
۱) در رابطه (۱) e * 100 و ۰e* 100 به ترتیب نشان دهنده نسبت پوکی خاک
بر روی خط تراکم ذاتی متناظر با تنش های موثر قائم kpa 100 و kpa 1000
می باشند. برای خاکهای که مشخصات آنها در نمودار خمیری خاک در بخش
فوقانی خط A قرار می گیرند، می توان مقادیر e * 100 و Cc* آنها را بر حسب نسبت پوکی خاکها در حد روانی (el) Burland, (1990) تعریف نمود.
(۲) e*100= 0.190 + 0.679eL-0.089e2L + 0.016e3L
Cc*=0.256eL–۰٫۰۴ (۳)
برای یافتن مقادیر Cc* و e*100 توصیه می گردد آزمایش تحکیم تک بعدی بر
روی نمونه های بازسازی شده انجام گرد. مقادیر بدست آمده از این طریق در
مقایسه با مقادیر بدست آمده از روابط (۲) و (۳) دقیق تر خواهند بود.
Burland (1990) منحنی دیگری به نام خط تراکم رسوبی تعریف نمود که این
منحنی ، در حالت طبیعی (SCL) همواره در سمت راست منحنی تراکم ذاتی
(ICL) می افتد (شکل ۱). با مقایسه منحنی های یاد شده، همانطور که مشاهده می
گردد، خاکها در حالت طبیعی و در نسبت پوکی یکسان با شرایط بازسازی شده،
می توانند تنش قائم موثر بیشتری را تحمل نمایند، زیرا در این حالت ساختار
طبیعی خاک در مقیاس میکروسکوپی ، مانع از تراکم پذیری بیشتر آن می گردد.
با مراجعه به شکل (۱) می توان بر روی منحنی تراکم طبیعی خاکها مقدار تنش
مشخصی را تعریف نمود که ساختار خاک،‌تحت تنشی بیشتر از آن تنش، تخریب
می گردد .‌این تنش را در اصطلاح تنش تسلیم (Yield stress) گویند. موقعیت
تنش تسلیم نسبت به خط تراکم ذاتی را میتوان با استفاده از نسبت [ lvy / *ve]
بدست آورد.
*ve تنش معادل بر روی منحنی تراکم ذاتی است که با نسبت پوکی طبیعی خاک

در تنش تسلیم مطابقت دارد‌(شکل ۲). این نسبت که بیانگر مقاومت خاک در مقابل
عمل تراکم و تخریب ساختار خاک است ،‌در این مبحث نشان دهنده حساسیت خاک
در تراکم تک بعدی است. هر چه مقدار این نسبت بزرگتر باش،‌خاک حساس تر
است. حساسیت خاک در اثر فرایندهای گروه ۱ به عنوان حساسیت رسوبی و
حساسیت خاک در اثر فرایندهای گروه ۲ به عنوان حساسیت رسوبی و حساسیت
خاک در اثر فرایندهای گروه ۲ به عنوان حساسیت بعد از رسوب گذاری تعریف

شده است (جدول ۱). با در نظر گرفتن اینکه وضعیت کانی شناسی ذرات خاک در
اعماق مختلف از سطح زمین متفاوت است، لذا تعریف منحنی تراکم رسوبی واحد
برای خاکها در ژرفاهای گوناگون میسر نمی باشد زیرا نسبت پوکی آنها متفاوت
است. نسبت پوکی خاکها بر حسب مقدار حد روانی و تاریخچه زمین شناسی آنها
متغیر است. برای مقایسه رفتار خاکهایی که دارای نسبت پوکی متفاوتی هستند،
پیشنهاد شده است از یک پارامتر نرمالیزه کننده یعنی شاخص پوکی (void Index) استفاده گردد. (Burland, 1990). طبق تعریف شاخص پوکی عبارتست از: IV = ( e – e* 100 ) / ( e* 100 – e* 1000 ) (4)هنگامیکه e برابر e*100 باشد، شاخص پوکی صفر، در حالتی که e برابر e* 1000 باشد، IV=-1 خواهد شد. برای خاکهایی که دارای ویژگیهای خمیری متفاوتی هستند،
خط تراکم ذاتی در محدوده تنش های موثر kpa 10 تا kpa5000 را می توان با
تقریب قابل قبول به صورت خط واحدی در نظر گرفت. این خط در شکل (۲)
نشان داده شده است. ترسیم خط تراکم رسوبی (SCL) در صفحه lv- I v و مقایسه
موقعیت این خط با خط تراکم ذاتی می تواند بیانگر فرایندهای زمین شناسی باشد
که حین رسوبگذاری اولیه و یا بعد از آن، ساختار طبیعی خاک را شکل داده اند.
برای خاکهای تحکیم یافته با حساسیت کم تا متوسط،‌خط تراکم رسوبی در
مجاورت خط تراکم ذاتی قرار می گیرد (شکل ۲). موقعیت خط تراکم رسوبی
برای خاکهای مختلف متغیر است،‌اما می توان در محدوده تنش های kpa 10 تا kpa 1000 خط واحدی را به عنوان خط تراکم رسوبی (SCL)، به موازات خط

تراکم ذاتی تعریف نمود (Burland, 1990).
موقعیت بر جای خاکهای سست (Soft soils) ، بسیار حساس (high sensitivity) و رسهای سیمانی شده (cemented clay soils) در سمت راست
خط SCL می افتند. در خاکهای به نسبت متراکم که سرعت رسوبگذاری بالا باشد،
منحنی تحکیم آنها بین خط SCL و ICL (Chandler, 2000) می افتد. خاکها در
این حالت عادی تحکیم یافته می باشند، هر چند در سمت راست خط ICL منطقه
ای وجود دارد که خاک می تواند به صورت عادی یا پیش تحکیم یافته باشد.‌در

صورتیکه موقعیت بر جای خاک در سمت چپ خط ICL قرار گیرد،‌خاک فوق
تحکیم یافته می باشد. (Chandler, 2000). شکل (۶) محدوده های فوق الذکر را
بر حسب مقادیر شاخص پوکی خاکها نشان داده است.

۲- وضعیت تحکیم یافتگی خاکها :
خاکهای ریزدانه رسی را بر پایه تاریخچه زمین شناسی آنها به دو گروه عادی
تحکیم یافته (normally consolidated) یا خاک NC و فوق تحکیم یافته (over consolidatd) یا خاک OC تقسیم می کند. از دیدگاه Burland (1990) تنها
حذف سربار رویی خاک در اثر فرآیندهای زمین شناسی یعنی فرسایش و
باربرداری، باعث فوق تحکیم یافتگی خاک می گردد. اگر نسبت پیش تحکیم
یافتگی (OCR) خاکی بیش از یک باشد خاک را فوق تحکیم یافته و اگر (OCR)
خاکی بیش از یک باشد خاک را فوق تحکیم یافته و اگر OCR برابر یک
باشد،‌خاک عادی تحکیم یافته است. OCR نسبت حداکثر تنش موثر وارده به خاک
در طول تاریخچه زمین شناسی آن به تنش موثر فعلی است. برای تعیین OCR
خاکها باید با استفاده از یافته های رسوب شناسی،‌حداکثر تنش وارده به خاکها در
طول عمر زمین شناسی آنها را بر آورد نمود.

۳- نسبت تنش تسلیم (YSR) :
طبق تعریف Burland (1990) نسبت تنش تسلیم (YSR) ،‌نسبت تنش تسلیم خاک
به تنش موثر فعلی وارده به خاک است.‌حداقل مقدار این نسبت معادل OCR خاک
است، ولی تحت اثر فرآیندهای گوناگون زمین شناسی ، مقدار YSR خاک می تواند
از OCR آن بیشتر باشد.

 

۳- طبقه بندی ساختاری خاکهای ریز دانه رسی :
در این طبقه بندی خاکها به دو دسته کلی خاکهای دارای ساختار رسوبی و ساختار
بعد از رسوبگذاری تقسیم شده اند. خاکهای دارای ساختار رسوبی خود به سه
دسته نوع ۱، ۳ ، ۵ تقسیم می گردند. مشخصه این خاکها آن است که OCR آنها
معادل واحد است. خاکهای دارای ساختار بعد از رسوبگذاری خود به دو دسته
تقسیم می گردند.‌خاکهای نوع ۲ و ۴ که باربرداری زمین شناسی، تنها رخداد بعد
از رسوب گذاری اولیه خاک است که ساختار خاک را متاثر کرده است. برای این

خاکها YSR با OCR برابر است.
دسته دوم خاکهای دارای ساختار بعد از رسوبگذاری ،‌خاکهای نوع ۶ و ۷ هستند
که فرآیندهای ثانویه بر روی آنها عمل کرده اند. خاکهای نوع ۸ نیز دارای
ساختار بعد از رسوب گذاری هستند. ویژگیهای ۸ دسته خاک پیشنهادی به شرح
ذیل می باشد‌(جدول ۲).
خاک نوع ۱ :
این خاکها، سست بوده و ساختار آنها تحت اثر فرآیندهای زمین شناسی گروه ۱
شکل گرفته اند. خاکها به صورت تحکیم عادی (NC) بوده و یا به ندرت به
صورت کمی فوق تحکیم یافته مشاهده می گردند. ساختار خاک ضعیف بوده و در
مراحل رسوبگذاری و بعد از آن فاقد سیمان شدگی است. تنش تسلیم (YSR) معادل
با OCR است. حساسیت خاک، بیانگر تکوین ساختار خاک در اثر فرآیندهای اولیه
بوده و منحنی تحکیم خاک، در بین خطوط ICL و SCL قرار می گیرد.
خاک نوع ۲ :
این خاک نیز سست بوده و نسبت پوکی آن بالاست. خاک در اثر فرآیندهای زمین
شناسی، باربرداری شده و فوق تحکیم یافته (OCR > 1) می باشد . تنش تسلیم
خاک با تنش پیش تحکیم یافته برابر است و ساختار خاک بعد از رسوب گذاری
اولیه تکوین یافته است.

خاک نوع ۳ :

این خاک عادی تحکیم یافته بوده و به صورت رس سفت مشاهده می شود . خاک
سربار قابل ملاحظه ای را تحمل کرده و تحت اثر پدیده دیاژنز قرار گرفتهاست.
منحنی تحکیم طبیعی خاک به خط تراکم رسوبی نزدیکتر است. مقادیر تنش فوق
تحکیم یافته، تنش تسلیم و تنش موثر بر جا با هم برابر هستند.

خاک نوع ۴ :
این خاک مشابه خاک نوع (۳) است. با این تفاوت که خاک، فوق تحکیم یافته بوده

و
باربرداری زمین شناسی باعث تغییر ناچیز در ساختار اولیه آن می گردد.
حساسیت خاک به صورت حساسیت رسوبی است.

خاک نوع ۵ :
خاک ، عادی تحکیم یافته بوده و در حین رسوبگذاری اولیه بین ذرات خاک توسط
توسط سیمان پر شده است. به علت سیمان شدگی ، نسبت تنش تسلیم خاک، بیشتر
از یک است و حساسیت خاک به صورت حساسیت رسوبی است. رفتار خاک،
مشابه رفتار مارن و گل سنگ(Mudstone)بوده ومنحنی تحکیم خاک،خط SCL
را قطع می کند.

خاک نوع ۶ :
خاک عادی تحکیم یافته بوده و ساختار آن تحت اثر فرآیندهای گروه (۲) شکل گفته
است. لذا ysr خاک بزرگتر از ocr آن است. در این حالت پدیده های بندش
(Thixotropy)، دیاژنز و سیمان شدگی اتوژنیک، مقدار تنش تسلیم خاک را
افزایش می دهند. منحنی تحکیم خاک بین ICLو SCL می افتد و خط SCL نزدیکتر
است. تفاوت YSR با OCR بیانگر مقاومت اکتسابی خاک در اثر تغییرات
ساختاری است.
خاک نوع ۷ :
این خاک فوق تحکیم یافته بوده (OSR>1) و YSR آن بزرگتر از یک است. ساختار
خاک و حساسیت آن بعد از عمل رسوبگذاری ، شکل گرفته است.

خاک نوع ۸ :
خاک تحکیم عادی بوده و YSR آن معادل واحد است. در اثر شستشو، بسیای از
املاح خاک از محیط خارج می گردد. خاک در این وضعیت به صورت خاک
سست ،عمل می کند.

۵- طبقه بندی خاکهای ریزدانه رسی – سیلتی جنوب تهران :

۵-۱- روش ها و دستگاه های آزمایش :
برای طبقه بندی خاکهای ریز دانه جنوب تهران، آزمایش های آزمایشگاهی جهت
شناسایی خواص شاخص، ویژگی های ذاتی، مشخصات فیزیکی – شیمیایی و
مکانیکی انجام شده است.
برای تهیه نمونه های دست نخورده آزمایشگاهی، بیش از ۱۵ گمانه در بخش
جنوبی تهران به روش حفاری دورانی حفر گردیده است. مجموع طول حفاری
بیش از ۴۰۰ متر می باشد.‌نمونه های دست نخورده خاک از ژرفاهای مختلف و با
استفاده از نمونه گیری های شلبی و PVC تهیه شده است. این حفاریها در
چهارچوب پروژه ریز پهنه بندی لرزه ای جنوب تهران انجام و محل تقریبی
گمانه ها در شکل (۴) آورده شده است.
مطالعه تراکم پذیری خاکهای ریزدانه جنوب تهران با استفاده از دستگاه تحکیم
استاندارد اصلاح شده ، انجام گردیده است. این دستگاه قادر است تا kpa 16000
تنش اعمال کند. با ترسیم منحنی های تحکیم، می توان تنش تسلیم خاکها را بدست
آورد. برای تعیین وضعیت تحکیم یافتگی خاکها از مطالعات رسوب شناسی
موجود در مورد تاریخچه حوضه رسوبی جنوب تهران استفاده شده است. برای

مطالعه میزان سفتی خاکها نتایج آزمایشهای نفوذ استاندارد (SPT) در محل حفر
گمانه ها مد نظر قرار گرفته است.‌همچنین برای بررسی ساختار خاک جنوب
تهران، تعدادی آزمایش شیمیایی ، XRF و مطالعه مقاطع نازک خاک با استفاده از
میکروسکوب الکترونی (SEM) مطالعه شده اند. برای ممانعت از دست خوردگی
ساختار خاک، ابتدا خاک توسط پمپ خلاء خشک گردیده است. سپس قطعه ای از
خاک توسط طلا پوشش (Coating) داده شده است و توسط دستگاه (SEM)
مطالعه گردیده است.
۲-۵- خواص شاخص خاکها :
گستره جنوب تهران شامل رسوبهای ریزدانه رسی – سیلتی است که در اثر
فعالیت رودخانه ها و سیلابهای فصلی از زمان پلیوسن پسین از بخش ارتفاعات
شمالی حمل شده و در بخش جنوبی نهشته شده اند‌(جعفری و اصغری، ۱۳۷۶).
این رسوبها به رنگ کرم و قهوه ای بوده ودر برخی از افق ها دارای گرهک های
آهکی هستند. در شکل (۵) مقطع قائم لایه های خاک در گمانه شماره ۱۲ نشان

داده شده است. این خاکها بر اسا طبقه بندی یونیفاید از نوع CL بوده و به ندرت
خاک Ml, CH و CL-ML نیز یافت می گردد. برخی از ویژگیهای شاخص
خاکهای جنوب تهران در جدول (۳) نمایش داده شده است.

۵-۳- سفتی خاک جنوب تهران :
با مراجعه به شکل (۵) مشاهده می گردد که خاکهای جنوب تهران از نوع
خاکهای بسیار سفت تا سخت می باشد.‌در برخی از افق ها ، در محل سایر گمانه
ها خاکهای سفت نیز به ندرت مشاهده می گردند. چگالی این خاکها تا ۲۲ کیلو
نیوتن بر متر مکعب می رسد و سرعت حفاری به علت سفتی خاک کند است.

۴-۵- وضعیت تحکیم یافتگی خاک جنوب تهران :
اطلاعات روسب شناسی موجود در خصوص وضعیت تحکیم یافتگی خاکهای
جنوب تهران چندان کافی و روشن نمی باشد. برخی از شواهد، فوق تحکیم یافتگی
(OCR>1) خاک جنوب تهران را اثبات می کنند با توجه به سیلابی و فصلی بودن
رسوب گذاری، احتمال وجود فرسایش در نهشته های جنوب تهران وجود دارد.
وجود دوره های فرسایشی در رسوبهای آبرفتی جنوب تهران گزارش شده
است.‌به عنوان مثال رسوبات ریزدانه C بعد از یک دوره فرسایشی بر روی
رسوبات B قرار گرفته اند. (جعفری و اصغری، ۱۳۷۶).
عملکرد گسله های کواترنر در جنوب تهران نیز باعث جابجایی رسوبها گردیده
است. به عنوان مثال گسله های کهریزک ، جنوب ری و شمال ری باعث بالا
آمدگی (uplifting) خاکها گردیده است. گسله کهریزک با درازای ۴۰ کیلومتر و
راستای خاوری – باختری باعث راندگی خاک رسی و سیلتی کهریزک بر روی

آبرفتهای D شده است. (بربریان و همکاران ۱۳۶۴).
۵-۵- وضعیت نسبت تنش تسلیم :
برای یافتن تنش تسلیم خاکها، آزمایش های تحکیم تا فشار kpa 16000 انجام شده
است مقادیر تنش موثرخاکهای جنوب تهران با داشتن ژرفای سطح آب زیرزمینی
و مقادیر چگالی دانسیته مرطوب خاکها بدست آمده است. تغییرات تنش تسلیم در
برخی از گمانه ها در ژرفای مختلف نشان داده شده است‌(جدول شماره ۴).
فرآیندهایی از قبیل دیاژنز دراز مدت، خشک شدگی ، تحکیم ثانویه و سیمان شدگی
می تواند مقدار نسبت تنش تسلیم خاک را افزایش دهد و بر عکس پدیده هایی چون
هوازدگی ، اکسیداسیون خاک، نابرچایی (reworking) از جمله عواملی هستند
که نسبت تنش تسلیم خاک را کاهش می دهند.‌هر دو دسته فرآیند یاد شده در
خاکهای ریزدانه تهران مشاهده می گردد. پدیده خشک شدگی (Desiccation) و
تغییرات رطوبت در بخش سطحی خاکهای ریزدانه تهران، نوسانات سطح آب
زیرزمینی، اکسیداسیون خاک (رنگ قهوه ای و آجری خاکهای ریزدانه) از جمله
شواهدی هستند که بر مقدار YSR اثر می گذارند. همچنین نمونه های دستی خاکها
در بخش سطحی دارای ترکهای ریز (Fissure) می باشد. مطالعات انجام شده
توسط جعفری و اصغری (۱۳۷۶) نشان دهنده وجود یک لایه کم سرعت در بخش
فوقانی خاکهای جنوب تهران است. ستبرای این بخش متغیر و در برخی از نقاط
تا ۲۰ متر هم می رسد. سرعت سیر امواج برشی در این بخش حداکثر ۱۸۰ متر
بر ثانیه می باشد در حالیکه در افق های غیر هوازده سرعت تا ۸۰۰ متر بر ثانیه
نیز می رسد‌(شکل ۶). خاکهای ریزدانه جنوب تهران توسط کربنات کلسیم سیمانی
شده اند که در بخش ۶-۶ شرح داده می شود. سیمانی شدن باعث افزایش YSR
خاک گردیده است.

۶-۵- ساختار خاک جنوب تهران :
تعدادی آزمایش شیمیایی جهت تعیین درصد کربنات کلسیم موجود در خاک با
استفاده از محلول یک نرمال اسید کلریدریک و با روش تیتراسیون بر موتیمول
انجام شد که نتایج آزمایش نشان دهنده حداقل ۱/۱۷ درصد کربنات کلسیم در گمان

ه
شماره ۱۰ و در ژرفای ۴۵/۲۷ متری می باشد حداکثر مقدار کربنات کلسیم به
این روش در گمانه شماره ۱۰ و در ژرفای ۵۳ متری به مقدار تقریبی ۵۲/۳۷
درصد مشاهده شده است. از سوی دیگر تعدادی آزمایش XRF انجام شده است که
به عنوان شاهد،‌نتیجه آزمایش بر روی نمونه خاک در گمانه شماره ۶ و ژرفای ۸

متری در جدول (۵) نشان داده شده است. همانطور که مشاهده می گردد درصد
اکسید کلسیم و اکسیدهای فلزی مانند اکسید آهن بالا بوده و موید نتایج آزمایشهای
شیمیایی است. با توجه به این نکته که در نمونه های دستی در برخی از اماق
گرهک های آهکی مشاهده شده بود، لذا برای بررسی نحوه توزیع کربنات کلسیم

در خاک، مقاطع نازکی از خاک تهیه و توسط میکروسکوپ پلاریزان مطالعه شد.
برای تشخیص کربنات کلسیم و نحوه توزیع آن از محلول آلیزارین برای رنگ
آمیزی خاک استفاده شدهاست. شکل های (۷) نشان دهنده توزیع سیمان کلسیتی در
بین ذرات خاک هستند. همچنین اکسیدهای آهن نیز به مقدار قابل ملاحظه ای در
آنالیز شیمیایی خاک به روش XRF و SEM مشاهده شده است. برای مطالعه
فابریک خاک مطالعاتی بر روی مقاطع قائم و افقی لایه های خاک انجام شده است.

۷-۵- رده بندی خاک جنوب تهران :
با توجه به یافته های یاد شده در بالا و با مراجعه به جدول (۲) خاکهای تهران
می تواند به صورت خاکهای نوع ۴، ۷ دیده می شود. موقعیت بر جای اکثر
خاکها در سمت چپ خط ICL می افتد، لذا خاک فوق تحکیم یافته است. منحنی
برخی از خاکها در بین خط SCL و ICL می افتد.‌این خاکها ممکن است به صورت
تحکیم عادی یا فوق تحکیم یافته باشند. همچنین در برخی از افق ها که درصد

کربنات کلسیم بالاست. برای مثال در ژرفای ۵۳ متری در گمانه شماره ۱۰،
منحنی تحکیم خاک خط SCL را قطع می کند‌(شکل ۱۰).

۴- نتیجه گیری :
طبقه بندی ساختاری خاکهای ریزدانه رسی قادر است ارتباط بین ساختار خاک
،‌فرآیند های زمین شناسی و تراکم پذیری خاک را نشان دهد. – خاکهای ریزدانه
رسی بر اساس نسبت پیش تحکیم یافتگی،‌نسبت تنش تسلیم و سستی و سفتی آنها به ۸ دسته تقسیم شده اند که هر دسته دارای رفتار تراکم پذیری مشابهی هستند.
– با توجه به پیش تحکیم یافتگی خاک جنوب تهران و معادل بودن YSR یا OCR،
این خاکها از نوع خاک ۴ می باشند،‌که در برخی از افق ها به علت سیمان شدگی
بین ذرات خاک و پدیده خشک شدگی،‌مقادیر YSR>1 می باشند. لذا در این افق
خاکها از نوع خاک ۷ هستند.
– ساختار خاک ریزدانه جنوب تهران از پدیده هوازدگی به شدت متاثر می باشد،
به نحوی که در اثر پدیده اکسیداسیون، خاکهای بخش سطحی به رنگ قهوه ای و
کرم مشاهده می شود و سرعت سیر امواج برشی بسیار کمتر از اعماق است.
– مطالعه مقاطع قائم و افقی خاک ریزدانه جنوب تهران، نشان دهنده فابریک

تصادقی و فلوکوله خاک می باشد.
– با توجه به تاریخچه زمین شناسی و ساختار خاک جنوب تهران ،‌معیارهای ارائه
شده توسط Chandler (2000), Burland (1990) برای ارزیابی ساختار
خاکها،‌در مورد خاک جنوب تهران ، با واقعیات سازگار است.

منابع :
جعفری ، محمد کاظم و اصغری ، ابراهیم ۱۳۷۶، ریز پهنه بندی ژئوتکنیک لرزه ای جنوب غربی تهران از دیدگاه تاثیرات ساختگاهی،‌جلد ۱، موُسسه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله .
بربریان ، م ؛ ‌قریشی، م؛ ارژنگ روش، ب ؛ مهاجر اشجعی، ا؛ ۱۳۶۴٫ پژوهش و بررسی ژرف نو زمین ساخت، خطر زمین لرزه ؛ گسلش در گستره تهران و پیرامون ، سازمان زمین شناسی کشور،‌گزارش شماره ۵۶٫
: References
Burland, J.B. (1990)- On the compressibility and shear strength of natural calys. Geotechnique. 40, 329-378.

Chandler, R.J. (2000)- Clay sediments in depositional basins: the geotechnical cycle. Quarterly journal of engineering geolgoy and hydro geology, 33,,7-39.
Lambe, T.W. (1951)- Soil testing for engineers, New York, John Wiley and Sons.
Leroueil, s. et al (1985)- Strees- Strain – Strain rate relation for the compressibility of sensitve natural clays. Geotecnique 35, N. 2, 159-180.
Leroueil, S. & Vaughan, P.R. (1990)- The general and congruent effects of structure in natural soils and weak rocks. Geotehcnique 40, No,3, 467-488.

Mitchell, J.K. (1976) – Fundamentals of soil behaviour. New York, John Wiley and Sons.
Mitchell, J.K. & Solymar, Z.V. (1984). Time – dependent strength gain in freshly deposited or densified sand. J. Geotech. Div., Am. Soc. Civ . Engre iio – Gtii, 1559-1576.
Sides, G. & Barden, L. (1970). The micro structure of kaolinite, illite and montmorillonite. Can. Geotech.
*پژوهشکده مهندسی ژئوتکنیک‚ پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله
**مهندسین مشاور پی کاو‚ تهران‚ ایران
***گروه زمین شناسی ‚ دانشکده علوم پایه‚ دانشگاه تربیت مدرس

*Dept. of Geotechnic, International Institue of Earthquake Engineering and Seismology
**Paycav Consulting Engineers Company
***Dept. of Geolgoy, Faculty of Science, University of Tarbiat Modarres.

 

شکل ۱- موقعیت خطوط تراکم رسوبی و ذاتی بر حسب شاخص پوکی

شکل ۲- موقعیت خطوط تراکم رسوبی و ذاتی و منحنی تحکیم طبیعی خاکها

شکل ۳- حالات تنش بر حسب شاخص پوکی برای انواع مختلف رس ها

 

شکل ۴- نقشه موقعیت گمانه ها

شکل ۵- مقطع قائم لایه های خاک در گمانه ۱۲

شکل ۶- تغییرات سرعت سیر امواج برشی در خاکهای ریزدانه جنوب تهران

شکل ۷- مقاطع نازک خاک رنگ آمیزی شده با محلول آلیزارین (بخش سرخ رنگ نشان دهنده سیمان کلسیتی است) شکل ۷- مقاطع نازک خاک رنگ آمیزی شده با محلول آلیزارین (بخش سرخ رنگنشان دهنده سیمان کلسیتی است)الف – سیمان کلسیتی به رنگ لکه های قرمز (نور پلاریزه – بزرگنمایی ۴۰۰) کمانه ۱۰ – عمق ۷۵/۷ متری
شکل ۷- مقاطع نازک خاک رنگ آمیزی شده با محلول آلیزارین ب – همان تصویر در نور عادی

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 4700 تومان در 31 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد