بخشی از مقاله
خلاصه
اصولا در ساخت و سازهای شهری که بر روی زمین های سست احداث میشوند، انجام بهسازی، امری ضروری میباشد . از این رو در سالیان اخیر روش های مختلفی برای اصلاح، تثبیت و بهسازی سطحی و عمیق خاک ارائه شده است. از سوی دیگر با توجه به پیشرفتهای علمی در جهان و ساخت راهها در مناطق مختلف و نیاز به بستر مناسب و ایمن، لزوم آشنایی با انواع روشهای تراکم خاکها احساس میشود.
در این راستا در مطالعه حاضر به مروری بر پارامترهای موثر بر تراکم دینامیکی خاکها پرداخته شده است و مهمترین مطالعات انجام شده پیرامون آنها ارائه و نتایح و دستاوردهای حاصل از آنها ارزیابی شده است. نتایج ارائه شده در این مطالعه مروری می تواند اطلاعات مفیدی را در زمینه انجام تراکم دینامیکی خاکها در اختیار جامعه مهندسین قرار دهد.
.1 مقدمه
با توجه به گسترش و پیشرفتهای علمی در جهان و ساخت راهها در مناطق مختلف و نیاز به بستر مناسب و ایمن، لزوم استفاده از تراکم دینامیکی که به عنوان یکی از روش های بهسازی عمیق خاک ها میباشد، احساس می شود. کشور ما نیز از این مسئله مستثنی نمی باشد؛ با توجه به وسعت کشور ایران و مشکل دار بودن خاک در بعضی از مناطق یکی از بهترین گزینه ها برای ایجاد بستر مناسب استفاده از تراکم دینامیکی است. در این راستا منارد در اوایل سال 1969 تراکم دینامیکی را اختراع و ترویج داد.
مفهوم این روش بهبود خواص مکانیکی خاک با انتقال ضربات انرژی بالا به خاک سست است که در ابتدا باید ظرفیت باربری کم و پتانسیل تراکم پذیری بالا باشد. در خاک های غیر اشباع، امواج دانههای خاک را جابهجا می کند و دوباره آنها را در یک پیکربندی متراکم تر، مرتب می کند
تراکم دینامیکی تکنیکی است که به وسیله آن مشخصات خاک مورد نظر بهبود می یابد و به خصوص این تکنیک در خاکهای دانه ای سست و غیر اشباع موثر می باشد. در این روش با پرتاب وزنههایی به وزن 10 تا 40 تن از ارتفاع 10 تا 20 متر بر روی یک سطح مشخص زمین، مشخصات خاک بهبود مییابد؛ که در این روند چگالی خاک با کاهش تخلخل افزایش می یابد. بیشترین تاثیرات در عمق خاک اتفاق میافتد که این به دلیل انرژی زیاد تولید در سطح به دلیل امواج میباشد
هر چند برخی مبانی تئوریک برای طراحی عملیات تراکم دینامیکی توسعه داده شده است، ولی هنوز روشهای نیمه تجربی در طراحی بکار میرود. در سالیان اخیر محققین زیادی برای شناختن هر چه بهتر پدیده تراکم دینامیکی به صورت نظری و یا عملی روی این پدیده تحقیق کردهاند و مدلهای آزمایشگاهی و عددی زیادی برای این پدیده پیشنهاد شده است. در این راستا در این راستا در مطالعه حاضر به مروری بر پارامترهای موثر بر تراکم دینامیکی خاکها پرداخته شده است و مهمترین مطالعات انجام شده پیرامون آنها ارائه و نتایح و دستاورد های حاصل از آنها ارزیابی شده است.
.2 تراکم دینامیکی خاک
تراکم دینامیکی با تکرار سقوط یک وزنهی سنگین در نقاط مختلف در سطح زمین انجام میگیرد . وزنهها معمولا از صفحات فولادی یا بتن مسلح با وزن 10 تا 40 تن ساخته شدهاند - شکل . - 1 ارتفاع سقوط معمولا در حدود 10 - تا 30 متر - میباشد . انرژی کل منتقل شده به خاک تابعی از وزن وزنه، ارتفاع سقوط، ابعاد شبکه و تعداد ضربات در هر نقطه می باشد. ریختن یک لایه از شن و ماسه در جایی که سفره آب زیرزمینی نزدیک سطح زمین باشد، قبل از تراکم مورد نیاز می باشد
یکی از علل اصلی خرابیها در هنگام زلزله و زمان اعمال نیروهای شدید، گسیخته شدن زمین است. گسیختگی زمین ممکن است به واسطه وجود ترکها و شکافها، حرکاتی مانند خزش یا از دست دادن مقاومت زمین به وقوع بپیوندد. پدیده از دست دادن مقاومت زمین در زمینهای ماسهای، ممکن است به دلیل افزایش فشار آب حفرهای روی دهد و این پدیده سیلان یا روان گرایی خاک نامیده میشود. یکی از روشهای بهسازی خاک برای افزایش مقاومت در هنگام اعمال بارهای دینامیکی، فرآیند تراکم دینامیکی است. معمولاً طراحی و کاربرد تراکم دینامیکی تا حد زیادی بر اساس ارزیابیهای مهندسی و اجرای آن به صورت آزمایشی انجام میشود
در شکل - 2 - عملیات تراکم دینامیکی با وزنه فولادی نشان داده شده است.
شکل - 1 - تراکم دینامیکی خاک - شرکت مهندسی ترویسپا1، - 2017 شکل - 2 - تراکم دینامیکی با وزنه فولادی2
هنگامی که لازم باشد خاک بیش از 10 تا 12 متر در عمق متراکم شود، می توان از تراکم دینامیکی با انرژی بالا استفاده نمود. در این تکنیک از تجهیزاتی استفاده می شود که شامل وزنه های سقوط آزادی است که نیازمند سیستم ویژه ی رهاسازی وزنه با استفاده از گیره های هیدرولیکی برای جلوگیری از استهلاک و اصطکاک کابل و همچنین قلاب های بالابر سیکلی است.
عوامل موثر بر ملاحظات اقتصادی و زمان اجرای تراکم دینامیکی شامل موارد موارد زیر می باشد:
الف - دسترسی به محل طرح ب- تجهیزات موجود ج- تجربه پیمانکار د- شرایط رقابتی ه- مدت زمان اجرا و-شرایط خاک ز- میزان تراکم مورد نیاز ی- عمق بهبود مورد نیاز
مبنای طراحی تراکم دینامیکی عمدتاً بر تجربیات استوار بوده و روابط اصلی آن نیز به صورت تجربی بدست آمده است. مقدار انرژی اعمالی در هر پرتاب - حاصلضرب وزن در ارتفاع سقوط کوبه - ، مهمترین عامل تاثیرگذار در رسیدن به عمق بهبود مورد نظر است. تاکنون مطالعات متعددی برای تخمین بهبود بر اساس میزان انرژی اعمالی، انجام گرفته و روابط متنوعی ارائه شده است. از میان روابط موجود، رابطه - 1 - ساده ترین روش را - تنها با یک متغیر تجربی - برای تخمین میزان انرژی لازم جهت رسیدن به عمق بهبود مورد نظر ارائه می کند:
در این رابطه:
: D ضخامت بهسازی خاک بر حسب متر
:W وزن کوبنده بر حسب تن
:H ارتفاع سقوط کوبه بر حسب متر
:n ضریب تجربی بدون بعد، این ضریب به تاثیر نوع خاک، سطح آب زیرزمینی، شرایط زهکشی پس از ضربه، وجود گاز یا هوا در مایع حفره ای، فشار تماس کوبه، شکل کوبه و ... بستگی دارد
لرزش زمین با فرکانس 0/5 اینچ بر ثانیه برای ممانعت از ایجاد ترک در دیوارها انجام می گیرد و یا با فرکانس 2 اینچ بر ثانیه برای ممانعت از خسارات سازه ای صورت می گیرد. پایش ساختمان از طرق کنترل نشست القائی، کنترل ویبره زمین، کنترل تورم زمین، کنترل فشار آب حفره ای و استفاده از آزمون های صحرایی SPT - و - CPT انجام می گردد
