بخشی از مقاله
چکیده:
مواد ژئوسنتیک مورداستفاده در زهکشی، و از جمله زهکش زیر پوشش کانال ها باید دارای نفوذناپذیری قابل توجه بوده و به سهولت بتواند حجم آب ورودی به سیستم را تخلیه نماید و در عین حال بتواند از مهاجرت ذرات خاک مجاور و فرسایش آن جلوگیری نمایدبا. توجه به مطالبی که فوقاً به آنها اشاره شد، سیستم های فیلتر زهکش باید متشکل از یک سیستم ژئوکمپوزیت مرکب از یک یا دو لایه ژئوتکستایل - به عنوان فیلتر - و یک لایه ضخیم ژئوتکستایل درشت بافت یا ژئومت اصولاً طرح و بررسی مسأله زمین لغزه ها در پاره ای از کشورها حائز اهمیت است. چراکه خرابی ها و تلفات ناشی از آن در بسیاری از موارد قابل توجه می باشد. در کشورهایی چون ایران، ژاپن، مکزیک، یوگسلاوی، نروژ، سوئیس، ایتالیا، چک و اسلواکی و شیلی خسارت ناشی از زمینلغزهها تقریباً بهطور دائمی و هرساله میباشدمثلاً.
در ژاپن سالیانه حدود 2000 گسیختگی ناشی از زمین لغزه ها فقط در خاکریزهای مسیر خطوط راهآهن این کشور اتفاق میافتد. همچنین در فاصله سالهای 1961 تا 1962 بیش از 9000 زمینلغزه در چک و اسلواکی اتفاق افتاده است. در ایران نیز این مسئله بهطور دائمی و هرساله در نقاط مختلف آن اتفاق می افتد و امنیت سازه های مختلف آن اتفاق می افتد و امنیت سازه های مختلف در پایین دست خود و جان ساکنین آن را به خطر میاندازد. نمونه بارز این زمینلغزهها در زلزله منجیل و رودبار میباشد که در اثر فعال شدن آن دهکده ای در زیر 30 متر خاک مدفون گردید. در کشورهای پیشرفته، خطر زمینلغزهها پهنهبندی شدهاند و در بعضی از کشورها به محض فعال شدن یکی از آنها، سیستمهای الکترونیکی وقوع و محل آن را دقیقاً نشان میدهد. بهوسیله پهنه بندی خطر زمین لغزه ها به راحتی می توان دریافت که هر شیب چه وضعیتی است و در صورت نیاز میتوان آن را توسط یکی یا ترکیبی از روشهای پایدارکننده، پایدار کرد. یکی از روش های پایدارسازی شیبهای طبیعی استفاده از ژئوتکستایل در سطح شیب است این روش یکی از روشهایی است که تا به حال کمتر به وسیله محققین مورد پژوهش قرار گرفته است و جادارد که در زمینه تحقیقات وسیعتری به عمل آید.
کلمات کلیدی: ژئوسنتتیک، ژئو تکستایل، ژئوممبرائن، ژئوتکیتایل، سد
مقدمه
ژئوسنتتیک ها منسوجات و پوشش های ساخته شده از الیاف تولید شده از مشتقات نفتی هستند که خاصیت اصلی آنها، فسادناپذیری در مقابل عوامل درون خاک است. از ژئوسنتتیک ها به عنوان جداکننده، فیلتر، زهکش، مسلح کننده و حفاظتکننده استفاده میشود و به اشکال متنوع تقسیم میگردد. Geosynthetics ژئوسنتتیک ها منسوجات و پوشش های ساخته شده از الیاف تولید شده از مشتقات نفتی هستند که خاصیت اصلی آنها، فسادناپذیری در مقابل عواملا درون خاک است. از ژئوسنتیکها به عنوان جداکننده، فیلتر، زهکش، مسلح کننده و حفاظت کننده استفاده می شود و به اشکال بسیار متنوع تقسیم می گردد. از اهم مشتقات ژئوسنتتیک ها می توان به ژئوتکستایل ها - Geotextiles - ، ژئوگریدها - - Geogrides، ژئوممبران ها - Geommembranes - ، ژئودرین ها - Geodrains - ، ژئوسیلها - Geocells - و ... اشاره نمود که، هریک براساس ویژگی های آن، کاربرد خاصی داشته و در راه و باند، آب و سد، هیدرولیک، خاک، ژئوتکنیک، نفت و گاز و پتروشیمی و ساختمان مورداستفاده قرار می گیرد. در ادامه، به معرفی هریک از محصولات یاد شده و خواص آن پرداخته میشود.
کاربردهای ژئوتکستایل: الف تسطیح خاک:
زمین لغزه: در ایران و دیگر کشورها این مسئله به طور دائمی و هرساله در نقاط مختلف آن اتفاق می افتد و امنیت سازه های مختلف و ساکنین آنها در قسمت پایین دست خود را به خطر می اندازد. نمونه آن در زلزله منجیل و رودبار می باشد که در اثر فعال شدن آنها دهکدهای در زیر 30 متر خاک مدفون گردید که بایستی از روشهای پایدارکننده آن را پایدار کرد.
-1 استفاده از بستهای فولادی: روش بستهای فولادی:
به طور کلی یک ورق فولادی گالوانیزه به ضخامت 5 میلی متر برای پایداری دیواری به ارتفاع 14 تا 15 متر کافی است در بعضی اوقات از قطعات پیش ساخته بتنی استفاده می شود این قطعات پیش ساخته با اتصالات گام در زبانه با یکدیگر قفل و بست می شوند به طوری که از جریان خاک از بین درزها به سمت پایین جلوگیری می شود در صورت استفاده از پوسته های فولادی، قطعات مختلف به یکدیگر پیچ شده و بستههای فولادی بین دو لبه قطعات قرار داده میشوند.
-2 استفاده از ژئوتکستایلها:
در این روش با به کار بردن لایه های ژئوتکستایل در خاکریز می توان حجم مصرفی مصالح خاکی را کاهش داده و خاکریز را در برابر تمامی بارهای اعمالی مسلح کرد همچنین می توان با شیب دلخواه تا 90 درجه ایجاد کرد این دیوارها انعطاف پذیر بوده و در مقابل لغزش دورانی ضریب اطمینان بالایی خواهند داشت از خاکریزهای مسلح میتوان در جلوگیری از رانش زمین دیوارهای حائل وزنی که به نحوی محدودیت بعد دارند در ریزشگیرها و در بستر جادهها بهکار برد.
ب زهکشی:
آب زیرزمینی در روی ژئوتکستایل به خوبی جریان پیدا کرده و میتواند به سمت نقاط خروجی هدایت شود. یعنی با افزایش نفوذپذیری خاک باعث شود آب درون آنها زهکشی شود.
ج جداسازی:
با استفاده از ژئوتکستایل می توان لایه های مختلف خاک را از هم جدا کرد به عنوان مثال در احداث شاهراهها بستر رسی را میتوان به کمک ژئوتکستایل از زیراساس شنی جدا کرد - در لایههای روسازی راه -
د فیلتر در سدها:
در صورتی که یک لایه ژئوتکستایل بین دو لایه های خاک دانه ای درشت دانه و ریزدانه قرار داده شود زهکشی به راحتی از لایه های ریز به لایه درشت انجام شده و از نفوذ دانه های ریز به لایه دانه های درشت جلوگیری می شود. به طور کلی در طراحی فیلترهای ژئوتکستایل از دو معیار زیر استفاده میشود:
-1 محدوده نگهداری: ژئوتکستایل باید در برابر ذرات خاک مقاومت کند.
-2 محدود نفوذپذیری: ژئوتکستایل باید توان گذردهی آب اضافی و آزاد از خود را داشته باشد.
سابقه تحقیق:
تاریخچه مواد ژئوسنتیک:
سابقه تاریخی ساخت و کاربرد مواد ژئوسنتیک به سال های 1950 که در آن زمان از ورقه های تک رشته برای ژئوتکستایل بافته شده به عنوان فیلتر در کنترل فرسایش در ایالت فلوریدای آمریکا استفاده شد. باب بارت اولین کسی بود که اولین طرح های کاربرد مواد ژئوستیک در پروژه های آب و خاک را مطرح ساخت و بدین دلیل به نام پدر "ژئوتکستایلها" مشهور گردیده است. در اواسط دهه 1960، هیئت مهندسین ارتش آمریکا - OCE - امکان استفاده از ژئوتکستایل های بافته شده را به عنوان جایگزینی برای فیلترهای دانه ای در سیستم های کنترل فرسایش و حفاظت شیب ها مورد بررسی قرار داد. این سازمان اولین معیارهای فنی طراحی ژئوتکستایل ها به عنوان فیلتر را مطرح و در سال 1975 مجموعه ای از استانداردهای فنی در این زمینه را ارائه کرد. در همین زمان، استفاده از ژئوتکستایل ها برای حفاظت سواحل رودخانه ها در هلند مطرح گشت به گونهای که با اصلاح روش تا سال 1977 تنها برای حفاظت سواحل یک رودخانه در هلند در حدود دو میلیون مترمربع ژئوتکستایل مصرف گردید و در حال حاضر نیز این تکنیک به عنوان روشی استاندارد و پذیرفته شده در آن کشور مطرح است.
در آمریکا نیز از اواخر دهه 1970 کاربرد ژئوتکستایلهای تکرشتهای بافته شده رو به افزایش گذاشت و هیئت مهندسین ارتش آمریکا استفاده از این مواد را برای فیلتر کنترل فرسایش به صورت استاندارد رواج داد. به دنبال فعالیتهای هیئت مهندسین ارتش آمریکا و تبادل اطلاعات با مهندسین اروپایی، اولین کنفرانس ژئوتکستایل ها در سال 1977 برگزار شد و استفاده از ژئوتکستایل ها به عنوان فیلتر و زه کش مورد پذیرش بسیاری کارشناسان و مهندسین فعال در زمینه های مختلف قرار گرفت. کاربرد مواد ژئوسنتیک در ایران متأسفانه به دلیل عدم شناخت دقیق و علمی کارفرمایان و مهندسین و نیز به دلیل کمبود و گرانی این مواد هنوز توسعه قابل توجهی نیافته و تنها در چند پروژه و آن هم به صورت محدود این ماده مورد استفاده قرار داشته است.
مزیت و عیب ژئوتکستایلها:
مزیت: کاربرد آنها سریع و راحت است و مهارت خاصی لازم ندارد، دوام آنها در مقابل عوامل طبیعی زیاد است، توانایی آنها در نگهداری ذرات خاک در محل خود، مقاومت الکتریکی بالا.
عیب: تغییرشکل در درازمدت ایجاد میکنند. ژئوپایپها:
