بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
مطالعات موردي بهسازي خاک بااجراي زهکش هاي قائم وپيش بارگذاري دربندرخليج فارس جهت غلبه برروانگرائي
خلاصه
در بسياري از مناطق ساحلي کشور به خاکهاي ماسه اي داراي خاصيت روانگرائي و نيز نشست در اثر بارگذاري بر مي خوريم که يکي از مشکلات عمده را در کارهاي اجرائي تشکيل مي دهند و با توجه به گستردگي و اهميت ساخت انواع سازه ها و تاسيسات در اين مناطق ، بهسازي و مقاوم سازي خاک اجتناب ناپذير بوده و چون استفاده از پي هاي سطحي و شمع ها از نظر اقتصادي باصرفه نمي باشد، در اين مقاله نيز به بررسي تجربيات عملي حاصل از مقاوم سازي و اصلاح خاک در بندر خليج فارس که در طي يک دوره ٣ ماهه همراه با پيش از بارگذاري جهت ايجاد نشست اوليه براي احداث مخازن نفت و اجراي زهکش هاي قائم و عامل پيش بارگذاري با نتايج مربوطه در نرم افزار PLAXIS مورد مقايسه قرار گرفته است ، و از آنجائي که در پروژه هاي ساحل به اينگونه خاک هاي زياد بر مي خوريم . نتايج حاصل از اين مقاله بصورتي ارائه شده که مورد استفاده مهندسين و محققين در زمينه باشد.
کلمات کليدي :روانگرائي ،بهسازي ،مقاوم سازي ،چاه هاي زهکش قائم و پيش بارگذاري
١- مقدمه
جهت حل معضلات موجوددرخاک معمولا دوهدف دنبال ميشودکه يکي اصلاح خاک وديگري ايجادمقاومت وباربري اضافي ميباشد.براي اصلاح خاک عمومي ترين روش بکارگرفته شده تعويض خاک سست وجايگزيني آن باخاک مخلوط مناسب همراه با تراکم ديناميکي ميباشد که استفاده ازاين روش بتنهائي مشکل روانگرائي لايه هاي پائينترخاک رابرطرف نکرده علاوه برآن فشارحفره اي آب موجوددرخاک بخصوص درمواقع بروززلزله نيز بجاي خودباقي ميگذارد .
لذادراين مقاله استفاده ازچاه هاي زهکش وپيش بارگذاري بعنوان راه حلي جهت تثبيت خاک ورفع فشارحفره اي آب موجوددرخاک درپروژه بهسازي زمين محل احداث ترمينال نفتي واقع دربندرخليج فارس (بندرعباس ) ازلحاظ تئوريک موردبررسي قرارگرفته وبانتايج عملي حاصل از اجراموردمقايسه قرارخواهدگرفت .
٢- مطالعات ژئوتکنيک وبررسي پتانسيل روانگرائي
ابتداجهت اطلاع ازشاخصه هاي ژئوتکنيکي لايه هاي خاک دوگمانه درنقطه ازسايت يکي درنزديک ساحل ديگري بفاصله حدود١٠٠متري گمانه اول (سمت دورترازساحل )حفرگرديده وتاعمق حدودا ٢٥ متري سطح زمين نمونه برداري شد .ضمناسطح آب زيرزميني درنزديکي ساحل حدود١.٥ متري سطح زمين ميباشد .
٢-١- مطالعات ژئوتکنيک وبررسي پتانسيل روانگرائي درگمانه ١ (سمت دورترازساحل )
با استفاده از نتايج آزمايشات تحکيم ، برش مستقيم ارائه شده در مطالعات ژئوتکنيکي سايت براي لايه هاي خاک در گمانه ١، تا عمق حدود ٤متر ماسه لاي دار (SM) وداراي تراکم متوسط ، و از اين عمق به بعد تا عمق ١٠ متر مصالح سيلتي (ML) داراي قوام نرم تا خيلي نرم مي باشد. در عمق ١٦ تا ١٨ متري نيز ميان لايه اي از مصالح درشت دانه همراه لاي (SM) مشاهده شده است .با توجه به آزمايشات انجام شده و تفاسير ارائه شده مشخصات لايه هاي خاک ، براي گمانه ١ که جهت محاسبات استفاده شده اند به صورت جدول ١ مي باشند.
با توجه به مشخصات ارائه شده در دفترچه ژئوتکنيکي براي لايه هاي خاک در گمانه ١ تا عمق حدود ٤ متر ماسه با تراکم متوسط ، و همچنين از عمق ٤ متر تا عمق حدود ١٦ متر جنس خاک (ML) مي باشد بنابراين با توجه به نوع خاک در اين لايه احتمال روانگراوي وجود ندارد. از عمق ١٦ تا ١٨ متري به ماسه شل برخورد شده است که با توجه به نتايج آزمايش S.P.T احتمال بروز روانگرائي در آن محتمل به نظر مي رسد. همچنين احتمال بروز روانگرائي در نزديکي سطح زمين نيز بايد بررسي گردد. در اينجا براي بررسي احتمال روانگرائي از روابط ارائه شده توسط (١٩٧١) Idriss &Seed استفاده شده است . با توجه به کاهش احتمال روانگرائي بعد از اعمال سربار بر خاک محل ، پتانسيل روانگرائي بعد از اعمال بار ناشي از مخازن پر بررسي شده است .
محل پروژه در منطقه با خطر نسبي زياد قرا گرفته بنابراين شتاب مبناي طرح g٠٣ در نظر گرفته شده و اين احتمال برا ي زلزله به بزرگي ٧ ريشتر بررسي شده است .
حداکثر تنش برشي ايجاد شده در عمق h را مي توان از رابطه زير به دست آورد:
همچنين مقدار تنش برشي لازم براي بروز روانگرائي در لايه هاي خاک در عمقهاي مختلف از رابطه زير به دست آمده است .
مقادير rd و cr و با توجه به مشخصات خاک از نمودارهاي ارائه شده توسط Idriss &Seed به دست مي آيند.
بنابراين ميزان حداکثر تنش بر شي ايجاد شده (در اثر زلزله با بزرگي ٧ ريشتر و شتاب طرح g٠٣ ) و حداقل تنش برشي لازم براي ايجاد روانگرائي در اعماق زمين به صورت ارائه شده در جدول ٢و٣ خواهد بود. مقدار دانسيته نسبي خاک با توجه به اعداد نفوذ استاندارد براي اعماق ٠-٤ متر برابر٥٠% و براي اعماق ١٦-١٨ متر برابر ١٠% تخمين زده شده است .
با توجه به مقادير به دست آمده براي تنش برشي ايجاد شده و تنش برشي لازم براي روانگرائي مشاهده مي شود که لايه هاي خاک در اعماق ٠-٤ متر و ١٦-١٨ متر براي زلزله طرح مستعد روانگرائي مي باشند و بايد با استفاده از چاههاي زهکش تثبيت شوند.
٢-٢- مطالعات ژئوتکنيک وبررسي پتانسيل روانگرائي درگمانه ٢ (سمت نزديک ساحل )
باتوجه به نتابج بدست آمده ازحفرگمانه ٢ ونمونه برداشته شده مشخصات خاک محل حفرگمانه دوم بشرح جدول ٤زيرمي باشد:
با توجه به مقادير به دست آمده براي تنش برشي ايجاد شده و تنش برشي لازم براي روانگرائي (جدول ٥) مشاهده مي شود که لايه هاي خاک در کل طول ٢٥ متر براي زلزله طرح مستعد روانگرائي مي باشند و بايد با استفاده از چاههاي زهکش تثبيت شوند.
تجزيه و تحليل زهکش هاي شني يا سنگي با استفاده از زهکش هاي شني يا سنگي مي توان فشار آب منفذي را تقريبا با همان سرعتي که در لايه ماسه در اثر بارگذاري متناوب ناشي از زلزله به وجود مي ايند کاهش داد. براي طراحي فواصل زهکش هاي شني از روش ارائه شده توسط (١٩٧٧) Brooker &Seed استفاده شده است .
براي لايه هاي ماسه اي ضريب نفوذپذيري برابر (cm.s)٣-١٠×٤٢ و ضريب قابليت فشردگي حجمي برابر (KN.m٢)٥-١٠×٢٨ ارائه شده است .
با توجه به بزرگي زلزله طرح برابر ٧ ريشتر تعداد سيکلهاي عمده تنش مربوط به تنش برشي ميانگين برابر (١٠=N)، همچنن زمان تداوم زلزله حدود ٢٧ ثانيه مي باشد. با فرض اينکه گسيختگي برشي و روانگونگي همزمان روي دهد. خواهيم داشت :
همچنين در جهت اطمينان فرض مي گردد که مقدار حداکثر برابر ٠.٦ باشد. با توجه به مقادير پارامترهاي فوق و با فرض شعاع چاه زهکش برابر با ٣. ٠متر خواهيم داشت :
با توجه به نمودارهاي ارائه شده در ديناميک خاک تاليف داس براي برابر ٠,١٢ به دست مي آيد بنابراين شعاع چاههاي زهکش شني برابر ٢,٥ متر به دست مي آيد. که در محدوده گمانه ١ عمق چاهها برابر ١٨ متر و در محدوده گمانه ٢ برابر ٢٥ متر خواهد بود.
براي اجراي چاههاي زهکش شني، در طرح مربعي هر يک ازا آنها در يک گوشه مربعي به ضلع ٤.٤ متر به صورت نشان داده شده در شکل زير قرار خواهند گرفت .
