بخشی از مقاله
خلاصه
پدیده روانگرایی در خاک ها فرآیندی است که در حین وقوع زلزله منجر به از دست رفتن استحکام یا سختی خاک می شود. این عمل معمولا در نهشته هایی از نوع ماسه شل اشباع اتفاق می افتد و می تواند منجر به واژگونی و نشست سازه ها، وقوع زمین لغزه ها، گسیختگیهای عظیم و بروز انواع دیگری از خطرها شود. عوامل بسیاری در وقوع روانگرایی موثرند که می توان آنها را به دو دسته کلی تقسیم نمود. عوامل مربوط به ذات خاک و عوامل مربوط به محیط منطقه از جمله زلزله خیزی منطقه. با انجام عملیاتی مانند بهسازی و متراکم سازی خاک، طراحی سازه ای و زهکشی میتوان با این پدیده مقابله کرد و خطر وقوع آن را کاهش داد.
.1 مقدمه
پدیده روانگرایی به مانند پدیده رگاب، غالباً بر اثر ایجاد شیب هیدرولیکی رو به بالا و برابر شدن فشار آب حفره ای، تنش مؤثر و افزایش مقادیر حاصل از فشار آب منفذی بر تنش مؤثر در خاک های سیلتی-ماسه ای با دانه بندی بد، روی می دهد و منجر به کاهش ظرفیت باربری خاک، ایجاد گسیختگی های بزرگ در زمین و خسارات فراوانی به سازه ها می گردد. در این پدیده، آب به سمت بالا حرکت نمی کند، بلکه این فشار آب حفره ای است که در اثر بارهای سیکلی، کاهش حجم توده خاک و عدم زهکشی مناسب افزایش مییابدبررسی. زلزله هایی مانند نیگاتا و آلاسکا و حتّی منجیل که منجر به خسارات مشابهی در ساختمان ها و سازه ها گردید نشان می دهد که مسأله روانگرایی در خاک ها بسیار مهم است و در طراحی و ساخت سازه ها بایدآن را لحاظ کرد و با آن مقابله کرد.
.2 پدیده روانگرایی
روان گرایی خاک اغلب در نهشته های ماسه شل اشباع اتفاق میافتد. به این صورت که طی یک تکان قوی زلزله، نهشت ماسه شل اشباع تمایل به فشرده شدن خواهد داشت و لذا حجم آن کاهش می یابد. اگر این نهشته نتواند سریعا آب خود را تخلیه کند آنگاه فشار آب منفذی افزایش خواهد یافت. تنش موثر در نهشته ماسه با تفاضل بین فشار سربار و فشار آب منفذی برابر است. با افزایش نوسان، فشار آب منفذی میتواند تا مقدار فشار سربار افزایش یابد.
چون استحکام برشی هر خاک غیر چسبنده مستقیماً با تنش موثر آن متناسب است؛ ماسه، استحکام و یا به عبارتی باربری برشی نخواهد داشت که در این حال ماسه، روان میشود. جوشش ماسه که درحین زلزله در سطح زمین مشاهده میشود، دلیل بر وقوع روان شدگی است. روابط1، 2 و3 این موضوع را نشان میدهند که در این روابط، ' ، ، u ، ، ' و C' به ترتیب تنش موثر، تنش کل، فشار آب منفذی، استحکام برشی، زاویهاصطکاک داخلی و چسبندگی خاک می باشند.
.3 عوامل مؤثر در روانگرایی
در حالت کلی پدیده روانگرایی تحت تأثیر دو عامل کلی به وقوع می پیوندد که می توان آن ها را در غالب ویژگی های خاک - بافت و دانهبندی، ساختار خاک، وزن مخصوص و مدول برشی - ، ویژگی های لرزه خیزی منطقه - بزرگی زلزله، مدت زمان دوام زلزله و دوره فعالیت آن - و عوامل محیطی - چگونگی تشکیل خاک منطقه، تاریخچه زلزله خیزی و زمین شناسی مبتنی بر سن و چگونگی سیمانی شدن خاک منطقه - برشمرد. مطابق با تحقیقات صورت گرفته توسط سید و ادریس - 1971 - 1 از داده های جمع آوری شده، میتوان رابطهای مابین تراکم نسبی خاکهای مستعد پدیده روانگرایی و شتاب حداکثر زمین به هنگام زلزله برقرار نمود که در جدول شماره 1، قابل مشاهده است. آنچه از جدول بر میآید این است که در خاکهای با تراکم زیاد، روانگرایی کمتر رخ میدهد .[1]
.4 تعامل با پدیده روانگرایی
با بررسی زلزله های نیگاتا و آلاسکا و منجیل و مشاهده خسارات مشابهی که بر اثر روان شدگی در این زلزله ها به سازه ها وارد شده است، اهمیت بررسی خطر احتمال روانگرایی و مقابله با آن مشخص میشود که این، خود دلیل توجه بسیاری از متخصّصین وکارشناسان و مهندسان به این امر شدهاست. چنانچه روانگرایی به عنوان یک خطر در منطقه شناسایی شود، راه هایی وجود دارد که برای مقابله با آن باید به کار بست:
-1 طراحی برای مقابله با روان شدگی از طریق اصلاح وضعیت خاک منطقه یا تقویت سازه
-2 انتقال مکان پروژه
در رابطه با راه حلّ دوم باید دید که تا چه میزان تغییر محلّ پروژه از نظر اقتصادی به صرفه است و یا اصلا محلّ دیگری برای احداث پروژه وجود داردیا خیر. راه حلّ دوم نوعی پاک کردن صورت مسأله است که اگر از نظر اقتصادی به صرفه باشد و حلّ دیگری برای احداث سازه وجود داشته باشد، میتواند مورد استفاده قرارگیرد. بحث اصلی پیرامون راه حلّ اوّل است که هدف آن مقابله با روانگرایی است. اقدامات فراوانی برای مقابله با روانگرایی وجود دارد که به سه دسته کلی قابل تقسیم است:
-1 کم کردن خطر روان شدگی از طریق اصلاح خاک
-2 کم کردن خطر روان شدگی از طریق طراحی سازه ای
-3 کاهش خطر روانگرایی از طریق زهکشی
.5 مقابله با روانگرایی از طریق اصلاح خاک
اصلاح خاک در واقع مجموعه عملیاتی است که برای بهبود وضعیت دانه بندی و تراکم خاک صورت میگیرد و موجب افزایش مقاومت و استحکام برشی آن میگردد. روشهای زیادی برای اصلاح خاک یک منطقه وجود دارد که در زیر به تعدادی از آنها اشاره شده است.
-1خاکبرداری و جایگزین کردن خاک های مستعدّ روانگرایی با خاک های روان نشو متراکم شده
-2 خاکبرداری و تراکم مهندسی خاک موجود
-3 متراکم سازی خاک های درجا
-4 دوغاب ریزی یا تثبیت شیمیایی
-5مخلوط کردن خاک های درجا با موادّ افزودنی
-6 تراکم دینامیکی - متراکم سازی بر اثر ضربه یا کوبه سنگین -
-7 فرآیند شناوری ارتعاشی -6 کم کردن خطر روان شدگی از طریق طراحی سازه ای در طراحی هر سازه برای مقاومت در برابر روان شدن خاک، می بایست تغییرشکل های خاک را که در حین روان شدن آن، رخ می دهند درنظرگرفت. این موضوع در طراحی پی ساختمان تاثیر چشمگیری دارد. طراحی برای مقاومت در برابر روان شدن با استفاده از شمع ها و صندوقههایی صورت میگیرد که در زیر لایه های خاکی که به طور بالقوّه امکان روان شدن دارند، قرار می گیرند و به خاک یا سنگی که تکیهگاه محسوب می شود متّکیهستند. در چنینطرحهاییباید نیروهایاحتمالی فروکش را که از نشست خاکهای فوقانی ناشی میشوند درنظرگرفت .[2]
