بخشی از مقاله
خلاصه:
در مهندسی ژئوتکنیک گروهی از خاکها دارای رفتار ویژهای بوده و ساختوساز بر روی آنها باعث بروز مشکلاتی در طی عمر مفید سازه خواهد شد. این خاکها تحت عنوان خاکهای مسئلهدار نامیده میشود و خاکهای رمبنده به عنوان گروهی ازخاکهای مسئلهدار، دارای اهمیت زیادی میباشند. خاکهای رمبنده در مقابل آب حساس بوده و حضور آب در ساختمان آنها منجر به کاهش ناگهانی حجم و نهایتا ریزش آنها می شود.
روشهای مختلفی بهمنظور بهبود و تثبیت این نوع خاکها مورد استفاده قرار میگیرد. از جمله این روشها میتوان به تراکم دینامیکی اشاره کرد. تراکم دینامیکی یکی از روشهایی است که جهت بهبود این نوع خاکها بکار گرفته میشود. در این مقاله اثر تراکم دینامیکی روی لسهای رمبنده در منطقه ای در چین بررسی شدهاست. آزمایشهای مختلفی جهت ارزیابی تاثیر نهایی تراکم دینامیکی بر روی کاهش خاصیت رمبندگی خاک مورد مطالعه انجام شده و مقدار نشست و پتانسیل رمبندگی خاک قبل و بعد از تراکم ارزیابی شده است، همچنین مقدار نشست در اثر ضربههای کوبنده تراکم دینامیکی در نرم افزار plaxis محاسبه شده و نتایج ارزیابیها با یکدیگر مقایسه شده است.
.1 مقدمه
از دیدگاه مهندسی ژئوتکنیک به کلیه خاکهایی که احداث سازه بر روی آنها با مشکل مواجه است و نیز تحت تاثیر شرایط آبوهوایی و رطوبت قرار دارند، خاکهای مسئلهدار گفته میشود. این خاکها در پروژه های مهندسی مشکلات زیادی ایجاد کرده و سلامت سازههای مهندسی را به مخاطره میاندازند، لذا قبل از احداث سازه بر روی اینگونه خاکها می بایست خصوصیات آنها به دقت بررسی شود تا از بروز حوادث احتمالی در آینده جلوگیری بعمل آید.>1] خاکهای مسئلهدار انواع مختلفی هستند که یکی از انواع آنها خاکهای رمبنده یا فروریزشی میباشد. این مصالح تا زمانی که رطوبت خاک تغییر نکند مشکلی برای سازهها ایجاد نمیکند.
طبق تعریف جنینگز و نایت - - 1975، رمبندگی به ریزش ناگهانی در اثر از دست رفتن مقاومت عوامل پیوند دهنده ذرات خاک اطلاق می شود و میزان رمبندگی ایجاد شده بستگی به نسبت تخلخل اولیه خاک دارد.>2@ ویژگی های اصلی که باعث فروریزشی خاک می شود عبارتنداز: میزان لای بالا - بیش از - %30، تخلخل بالا - بیش از - %40، درجه اشباع پایین - کمتر از - %60 و نرم شدگی سریع در آب میباشد
با توجه به خصوصیات ذکرشده اگر خاک زیر فونداسیون رمبنده باشد عملکرد مناسبی را نمیتوان برای آن درنظر گرفت و میبایست در جهت برطرف کردن خاصیت رمبندگی اقدام نمود. از جمله روشهای مقابله با رمبندگی افزودن آهک، پوزولان، موادپلیمری و روشهای فیزیکی از جمله تراکم دینامیکی، تراکم ارتعاشی، تزریق تراکمی و استفاده از ریزشمع ها میباشد.
روش تراکم دینامیکی یک روش امکان پذیر و در عین حال ساده که از لحاظ اقتصادی نیز به صرفه بوده و در شرایط مختلف خاکها مورد استفاده قرار میگیرد و یکی از رایجترین و مورد قبولترین روشهای اصلاح خاک در مناطق با وسعت زیاد است. در روش تراکم دینامیکی یک جرثقیل کوبنده سنگین را - معمولا 10 تا 30 تن - تا یک ارتفاع خاص 10 - تا 30 متر - بالا می برد و سپس سقوط آزاد کوبنده سنگین و برخورد آن با زمین انرژی تولید کرده که در سطح زمین توزیع میگردد.
امواج ناشی از مراحل مختلف ضربه باعث از بین رفتن و بهم ریختن اسکلت دانههای خاک میگردد که باعث کاهش مقدار نسبت تخلخل و تراکم نسبی در زمین و کاهش قابلیت تراکم پذیری و بهبود ظرفیت باربری زمین میگردد. در سالهای اخیر تعداد قابل توجهی از پروژهها در شمال غربی چین آغاز شده که در آنجا لسرمبنده غالب است. طبق قرارداد تراکم دینامیکی عمدتا انرژی ضربه بین 1000 تا 6000 کیلونیوتن در متر بوده که در بسیاری از موارد کاربردی برای لسهایرمبنده با تخلخل زیاد نتیجه عمق اصلاح شده تقریبا تا 10 متر می باشد. بالطبع برای بدست آوردن عمق اصلاح شدهی بیشتر و ظرفیت باربری بالاتر انرژی ضربه بالاتری مورد نیاز است
در این مقاله ابتدا در مورد نحوه تعیین پتانسیل رمبندگی و ویژگیهای آنها و نحوه طراحی و انجام تراکم دینامیکی بحث شده و سپس حوزه مطالعاتی اثربخشی پایین ترین و بالاترین تراکم در لسهای رمبنده در منطقه گانسو در چین بررسی و توصیف شده است. با استفاده از آزمایش های تعیین تغییرمکان و همچنین بر اساس نتایج حاصل از آزمایش ضریب رمبندگی، ازبین رفتن پتانسیل رمبندگی لس ها مورد ارزیابی قرار گرفته و در پایان مقدار نشست در اثر ضربههای کوبنده تراکم دینامیکی در نرم افزار PLAXIS محاسبه شده و نتایج ارزیابی ها با یکدیگر مقایسه شده است.
.2 معیارهای شناخت خاکهای رمبنده
از لحاظ معیارهای صحرایی، اکثر خاکهای رمبنده دارای منشا بادرفتی نظیر ماسه بادی و نهشتههای خاکستری آتشفشانی میباشند. همچنین این خاکها ممکن است خاکهای برجای ناشی از هوازدگی سنگ ها یا رسوبات ناشی از سیلابهای گلآلود و یا خاکهای آبرفتی دانهریز در مناطق دارای آبوهوای خشک، رسهای متخلخل ویا حتی خاکهای دستی باشند. در مناطقی که دارای فصول خشک طولانی هستند و سطح ایستابی پایین میباشد وجود خاکهای رمبنده محتمل است. در این مناطق تپه ماهورهای کوچک و هم ارتفاع را می توان بخوبی مشاهده کرد.>5@ همچنین معیارهای گوناگونی با توجه به ویژگیهای مختلف خاکهای رمبنده برای شناسایی این خاکها در آزمایشگاه توسط محققین مختلف ارائه شده است:
.1. 2 معیار کلونجر
کلونجر - 1958 - براساس چگالی خشک خاک، پتانسیل رمبندگی خاک را بررسی کرده است.>6@
جدول-1 شاخص پتانسیل رمبندگی براساس معیار کلونجر
.2. 2 معیار دنیسف
دنیسف - 1964 - با توجه به نسبت زیر برای تعیین رمبنده بودن خاک موردنظر استفاده کرده است.
در این معیار en نسبت تخلخل در حالت طبیعی و ell نسبت تخلخل خاک در حالت روانی است، هرگاه رابطه - 1 - برقرار باشد خاک رمبنده میباشد.
.3. 2 معیار فوکز و بست
فوکز و بست - - 1969 شاخص رمبندگی - IC - را بصورت رابطهی زیر پیشنهاد کردهاند:
در این رابطه en نسبت تخلخل در حالت طبیعی، ec نسبت تخلخل بحرانی خاک، el نسبت تخلخل خاک در حالت روانی، ep نسبت تخلخل در حالت خمیری خاک میباشد. طبق این معیار هرگاه مقدار IC بزرگتر از یک باشد خاک رمبنده می باشد.
.4. 2 معیار جنینگز و نایت
جنینگز و نایت - 1975 - آزمایش تحکیم مضاعف را برای ارزیابی رمبندگی خاک پیشنهاد کردهاند برای این منظور دو آزمایش تحکیم بر روی دو نمونه یکسان انجام میشود، یکی با درصد رطوبت طبیعی و دیگری در حالت اشباع و هردو مورد بارگذاری مشابه صورت میگیرد. این آزمایش بارگذاری یک نمونه دست نخورده در درصد رطوبت طبیعی در دستگاه تحکیم تا یک مقدار بار دلخواه می باشد، سپس نمونه غرقاب شده و در نتیجه رمبندگی رخ میدهد و کرنش ناشی از رمبندگی ثبت میشود. در مرحله بعد نمونه تحت بارگذاری بیشتر قرار داده میشود. ضریب رمبندگی بصورت رابطه زیر تعیین میشود.
در این رابطه Ccol ضریب رمبندگی، e تغییر نسبت تخلخل نمونه هنگام غرقاب کردن و eo نسبت تخلخل اولیه است. شدت پتانسیل رمبندگی در جدول 2 بصورت زیر ارائه شده است.
جدول-2 شاخص تعیین رمبندگی
.5. 2 معیار ASTM
یک آزمایش مناسب برای اندازه گیری قابلیت فروریزشی خاکها میتواند توسط یک آزمایش تحکیم بصورتی که نایت پیشنهاد شده است انجام بگیرد. برای این منظور یک نمونه خاک با رطوبت طبیعی متناسب با حلقه آزمایش تحکیم - ASTM D2435 - تهیه میگردد. بعداز بارگذاری نمونه، بارهای قائم بصورت پیشرونده اعمال میشوند تا به 200 کیلوپاسکال برسند. در انتهای این بارگذاری نمونه غرقاب شده و به مدت روز به همان صورت گذاشته میشود. در این مدت تغییر شکلهای نمونه دنبال میشود و سپس آزمایش تحکیم تا رسیدن به بارگذاری حداکثر ادامه مییابد. ضریبرمبندگی - IC - مطابق رابطه زیر محاسبه میشود.
دراین رابطه IC ضریب رمبندگی، e مقدار تغییرات نسبت تخلخل انتهای آزمایش و اولیه و eo مقدار نسبت تخلخل اولیه میباشد.
