بخشی از مقاله
خلاصه
وجود برخی مشخصات خاص در خاکی که خطوط ریلی بر روی آنها یا در مجاورت آنها ساخته خواهند شد، مانند تورم بیش از اندازه، واگرایی، روانگرایی، نشست زیاد و کاهش مقاوت خاک در اثر بالا بودن سطح آب زیرزمینی یا وقوع زلزله، موجب ایجاد مشکلاتی بر سازه های فوقانی - ریل و ناوگان - و همچنین سازه های جانبی آن مانند ایستگاه ها و ایجاد آسیبهای فراوان بر آنها میگردد. در مقالهها و مراجع مختلف موارد زیادی از خاکهای مسئلهدار شناخته و بررسی شده است، که در این پژوهش چهار دسته از مهمترین خاکهای مسئلهدار که در مطالعات مسیر طرحهای ریلی بیشتر با آنها روبهرو هستیم، شامل خاکهای رمبنده - فروریزشی - - Collapsible Soil - ، رسهای واگرا - Dispersive Clays - ، خاکهای آماسی - متورمشونده - - Expansive Soil - ، خاکهای روانگرا - Liquefied Soils - مورد بررسی قرار گرفته است.
اصلاح و بهبود عملکرد خاک، کاهش هزینه ناشی از تعویض محل پروژه و یا جابجایی مسیر مصوب، صرفهجویی زمانی در عملیات بهسازی خاکها نسبت به جایگزینی مصالح، کاهش ریسکهای ناشناخته در صورت برداشت خاک برجا از جمله مهمترین مزایایی روشهای بهسازی خاکهای مسئلهدار در پروژههای ریلی میباشد. به منظور استفاده از یک روش بهسازی مفید میبایست باتوجه به نوع خاک و منحنی دانه بندی و ملاحظات اقتصادی، مناسبترین روش تقویت خاک را انتخاب نمود.
در این مقاله، ضمن بررسی دقیق خاکهای مسئلهدار با تأکید بر خاکهای مسئلهداری که بیشتر در پروژههای ریلی با آنها مواجه هستیم، روشهای بهسازی آنها معرفی و مورد ارزیابی قرار گرفته است. در بخش نتیجهگیری این پژوهش، ضمن تحلیل روش های بهسازی خاک های مسئلهدار، اثرات کاربرد این روشها بر بهبود پارامترهای مکانیکی و دینامیکی خاک ها در پروژههای اجرائی ریلی ارائه شده است.
1. مقدمه
زیرسازی یکی از مهمترین بخش خط در راه آهن بشمار می رود که در صورت بروز مشکل در آن می تواند کل روسازه را دچار مشکل کند. با توجه به اینکه در راه آهن برخی از نقاط - عبور از مناطق کویری، خاکریزهای لبه پل، خاکریز هایی با ارتفاع بلند و ... - دارای حساسیت بالایی هستند، نیاز است از تکنیک بهسازی بستر برای بالا بردن مقاومت و کاهش نشست در آنها استفاده شود. با توجه به بارگذاریهای خاص، عمر طراحی و ضرایب ایمنی آنهاکه عموماً توسط شرکتهای راهآهن تعیین میشود، سازههای خاک مسلح یکی از رایج ترین روشها در حفظ این سازههای پر اهمیت در برابر ریزشهای جدارههای خاکی با تامین شرایط خاص این سازههای می باشند.
قرار گیری خطوط راه آهن بعنوان یکی از سازه های مهم در زمین های با قابلیت باربری پایین باعث بروز مشکلاتی مانند نشست های بیش از حد، ناپایداری های لغزشی حین بهره برداری در طول زلزله و کافی نبودن ظرفیت باربری زمین می گردد. واضح است که وجود این گونه مشکلات در خط باعث افزایش هزینه های نگهداری و تعمیر و یا سوانح غیر قابل جبران را در پی خواهد داشت. چنانچه ناگزیر به ساخت خط ریلی در چنین مناطقی باشیم، اندیشیدن به یکی از روش های بهبود بستر ضروری است.
از این رو در ادبیات فنی مهندسی ژئوتکنیک راه کارهای مختلفی برای بهسازی و پایدار سازی بستر ارائه شده است. این راه حل ها بطور کلی به دو دسته روش های تثبیت مکانیکی و شیمیایی تقسیم بندی می شوند. بکار گیری همگی این روش ها در خصوص خطوط راه آهن نیاز به شناخت دقیق هر یک از روش ها، کاربرد استفاده از آن ها و نحوه عملکرد هر روش دارد. در مقاله حاظر، ضمن معرفی روش های تقویت بستر، بطور ویژه روی روش های قابل استفاده برای تثبیت بسترهای خطوط ریلی در حال بهره برداری تمرکز شده است در این راستا روش هایی مانند عمل آوری الکتریکی، اختلاط عمیق، ریزشمع، ستون سنگی و تزریق تحت فشار مورد بررسی دقیق قرار داده شده است بمنظور تبیین بهتر کارایی این روش ها مثال هایی عملی از پروژه ای اجرا شده در هر بخش نیز ارائه گردیده و طی آن علت انتخاب روش و نتایج مثبیت حاصل از بکارگیری مورد بررسی قرار گرفته است.
2. معرفی کلی خاکهای مسئلهدار
در این بخش چهار دسته از مهمترین خاکهای مسئلهدار که طرحهای ریلی کشور با آنها مواجه هستند و در این مقاله مورد تأکید قرار گرفته است، به صورت کلی مورد بررسی قرار گرفته و ارائه شده است.
2.1. خاک های رمبنده - Collapsible Soil -
رمبندگی به ریزش ناگهانی در اثر از دست رفتن مقاومت عامل پیوند دهنده ذرات خاک اطلاق می شود - جنینگز و نایت، . - 1975 این نوع خاک ها به رطوبت حساس هستند و در اثر افزایش رطوبت دچار کاهش حجم شده و مکانیزم ریزشی آن ها شروع می شود و خاک هایی که داری بیشترین پتانسیل ریزشیهستند، غالباً در شرایط آب و هوای گرم و نیمه خشک دیده می شوند. بنابراین نفوذ آب سطحی، نشت از لوله ها و یا بالا آمدن سطح آب زیر زمینی یا هر فرآیند دیگری موجب به وقوع پیوستن نشست های زیادی در این نوع خاک ها می شود. همان گونه که بیان شد، برخی از خاک ها در حالت طبیعی دارای مقاومت خشک بالایی هستند و حتی می توانند در شیب های تند هم باقی بمانند. ولی با مرطوب شدن، اعمال بار اضافی یا ترکیبی از هر دو کاهش حجم شدیدی داده و نشست زیادی را منجر می شوند.
از مشخصه های خاک های رمبنده می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. ساختار باز و لانه زنبوری
2. وزن مخصوص خشک پایین و تخلخل بالا
3. عامل سیمانی در اتصال بین ذره ای
4. نهشته های جوان از لحاظ زمین شناسی
5. از درصد رس می توان برای طبقه بندی پتانسیل رمبندگی استفاده کرد.
6. غالب خاک های رمبنده، طبق طبقه بندی متحد در گروه سیلت یا رس با حد خمیری کم - CL-ML - قرار دارند. گر چه نباید خاک های لسی ماسه ای، سیلتی و ماسه سیلتی را نیز فراموش کرد.
7. حد روانی، نشانه روانی و رطوبت طبیعی معمولاً پایین تر از %45 ،%25 و %10 می باشد.
8. اگر وزن مخصوص خاک رمبنده کمتر از 8/12 کیلونیوتن بر متر مکعب باشد فروریزش بزرگی محتمل خواهد بود. نشست برای وزن مخصوص بزرگتر از 4/14کیلونیوتن بر متر مکعب تقریباً کم خواهد بود.
