بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
مطالعه ی موردی رفتارسنجی روش تزریق سیمان جهت کاهش پتانسیل روانگرایی
خلاصه
با توجه به وجود نهشتههای جوان ماسهای سست در نواحی ساحلی و پتانسیل بالای روانگرایی این نوع خاکها، لزوم اصلاح و بهسازی این زمینها جهت ساخت سازههای با درجه اهمیت بالا در این مناطق به شدت احساس میشود. بهترین و اقتصادیترین روش در این نوع زمینها، روشهایی هستند که از یک طرف، قابلیت افزایش ظرفیت باربری خاک را دارا باشند و از طرف دیگر باعث از بین بردن پتانسیل روانگرایی در محل شوند. به اشتراک گذاشتن تجربیات اجرایی و عملی در پروژههای عمرانی با در نظر گرفتن اطلاعات کم موجود در این زمینه سنت حسنهای است که می-تواند در جهت کاهش هزینههای کارفرما و انتخاب روش مناسب به جای بهره گرفتن از راهکارهای آزمون و خطایی به متخصصان و شرکتهای مجری و مشاور کمک کند. در این مطالعهی موردی نگارندگان، کارکرد روش تزریق سیمان به عنوان یک گزینه از بین روشهای متعدد بهسازی، را جهت رسیدن به این اهداف در یک پروژهی تجاری-اداری در بندر گناوه با مونیتورینگ قبل و بعد از اجرای عملیات بهسازی بررسی کردهاند.
کلمات کلیدی: سد ملاصدرا، رفتارسنجی، تحلیل نشت،تحلیل فشار.
1. مقدمه
پدیدهی روانگرایی (Liquefaction) به دو صورت Flow Liquefaction و Cyclic Mobility بروز مینماید. اولین صورت این پدیده، تغییرشکلهای پلاستیک بسیار زیاد بر اثر افزایش تنشهای برشی ناشی از بارهای دینامیکی به مقادیری بیش از مقاومت برشی خاک است. دومین شکل این پدیده، تغییرشکلهای برشی مداوم بر اثر سیکلهای بارگذاری دینامیکی است که اگرچه تنشهایی کمتر از مقدار تنش برشی مقاوم خاک را به وجود میآورد، ولی تغییرشکلهای تجمعی قابل توجهی در سیکلهای مختلف به دنبال خواهد داشت.
پدیدهی روانگرایی، در نگرشهای جدید، در خاکهای ماسهیی ریز، لایها و همچنین رسهای با درصد رطوب بالا (نزدیک حدروانی) محتمل است.[1] (Day, 2002)
مطالعهی حاضر به منظور بررسی بهسازی خاک بروش عملیات حفاری و تزریق دوغاب سیمان جهت جلوگیری از روانگرایی لایه های زیر سطحی تا عمق 10 متری یک مجتمع تجاری، تفریحی واقع در شهر گناوه، میدان امام خمینی بر مبنای اطلاعات حاصل از مطالعات ژئوتکنیکی موجود قبل و بعد از عملیات بهسازی صورت گرفته است [ 2 ] و .[3]
2. خدمات ژئوتکنیک قبل از عملیات بهسازی خاک
جهت نیل به پارامترهای مکانیکی خاک دو گمانه اکتشافی به عمق 16 متری حفاری شده است که نتایج آزمایشهای صحرایی و آزمونهای آزمایشگاهی آنها در جدول شماره 1 ارائه شده است.
با توجه به نتایج بدست آمده از عملیات حفاری اکتشافی، پتانسیل روانگرایی خاک در این سایت بروش Seed and Idriss(1982) بررسی شد محاسبات مربوطه بصورت خلاصه در جدول 2 منعکس گردیده است .[4] در این جدول MSF ضریب مقیاس شدت، CSR نسبت تنش تناوبی، CRR نسبت مقاومت تناوبی و F.S. ضریب ایمنی میباشد.
3. عملیات بهسازی خاک
با توجه به جنس لایه های زیر سطحی سایت، چندین روش جهت بهسازی بررسی گردید که گزینه برتر، بهسازی خاک بروش حفاری و تزریق دوغاب سیمان انتخاب شد.
در این روش عملیات اجرایی شامل: 400 گمانه حفاری به عمق 12 متر، 400 گمانه حفاری مجدد تا عمق 6 متری و 8000 متر تزریق میباشد که موقعیت گمانه ها به فاصله 2 متری در زمین ساختمان اصلی و پارکینگ بمساحت به ترتیب 10000 و 1000 متر مربع پیشنهاد گردیده است. جهت کسب بهترین روش حفاری و تزریق، روشهای مختلفی اجرا و مورد بررسی قرار گرفت که از میان آنها روش دو مرحلهای شامل: مرحله اول حفاری از عمق صفر تا -6 متری سطح زمین و سپس تزریق آنها و در مرحله دوم حفاری مجدد از عمق صفر تا -6 متری و ادامه آن تا عمق -12 متری سطح زمین و در نهایت تزریق آن به کار گرفته شد. همچنین با استفاده از این روش، حفاری و تزریق مرحله اول، سربار مورد نیاز مرحله دوم را تامین نموده است.
در جدول 3 متره کل عملیات اجرایی شامل: حفاری اولیه، حفاری مجدد، حفاری کنترلی و ترمیمی و حفاری اکتشافی و تزریق آنها جز به جز ارائه شده است بر اساس این جدول کل عملیات حفاری و تزریق در سایت 7486 متر میباشد.
طرح اختلاط دوغاب سیمان مورد استفاده از نسبت وزنی آب به سیمان یک به یک تا یک به دو با توجه به خورند گمانه ها تغییر نموده است. محدودهی فشار تزریق در گمانه ها در زمان نهایی بین 2/5 تا 7/5 بار متغییر بوده است.
مقادیر تزریق سیمان در جدول 4 ارائه شده است که طبق جدول مورد اشاره کل سیمان تزریق شده در سایت 352/750 تن میباشد.
4. بررسی پتانسیل روانگرایی پس از عملیات بهسازی خاک
بر مبنای مطالعات آزمایشگاهی و صحرایی سید و همکاران (Seed et al., 1983) اکثر خاکهای ریزدانه بر اثر زلزله دچار روانگرایی نمیشوند .[5] بر اساس معیاری که برای اولین بار سید و ادریس (Seed and Idriss, 1982) ارائه کردند و بعدا توسط یاود و گیلسترپ (Youd and Gilstrap, 1999) بیان شد، خاکهای ریزدانه تنها در صورتی میتوانند دچار روانگرایی شوند که همزمان هر سه خصوصیت زیر را داشته باشد .[6]
الف- درصد ریزدانه کوچکتر از 0/005 میلیمتر خاک باید کوچکتر از 15 باشد
ب- حد روانی خاک باید کوچکتر از 35 باشد
ج-درصد رطوبت خاک ریزدانه باید کوچکتر از 0/9 حد روانی باشد
پتانسیل روانگرایی خاک به دو صورت آزمایشگاهی و صحرایی قابل برآورد است و چند روش مختلف برای آن وجود دارد. در این گزارش، یک روش متداول برآورد ریسک روانگرایی مورد ارزیابی قرار داده میشود. در این روش با استفاده از نتایج آزمایشهای صحرایی .(Day, 2002) برآورد ریسک روانگرایی براساس فرضیات زیر صورت میپذیرد:
منطقهی طرح در Zone IV لرزهیی ایران قرار دارد (خطر نسبی پایین).
شتاب پایهی طرح amax=0.25g فرض میشود (آییننامهی زلزلهی ایران، ویرایش سوم). زلزلهی طرح برابر با Mw6-3/4 فرض میگردد.
بر مبنای نتایج به دست آمده از آزمونهای آزمایشگاهی و آزمایشهای صحرایی در گمانه های حفر شده در محل (شکل (1 میتوان مشاهده کرد که پس از عملیات تزریق در لایههای ماسهای روانگرا عدد SPT افزایش یافته و در لایههای سیلتی با نفوذ دانههای سیمان دانه بندی تغییر کرده و خاک به فرم CL و CL-ML تغییر شکل میدهد . جدول 5 اطلاعات حاصل از گمانههای اکتشافی کنترلی را نمایش میدهد. به این ترتیب پتانسیل روانگرایی سایت به استناد محاسبات و مستندات موجود از بین رفته است. در جدول 6 و شکل 2 پتانسیل روانگرایی سایت در لایههای لای دار و مستعد وقوع این پدیده به روش سید و همکاران (Seed et al., 1983) محاسبه شده است. خاطر نشان میدارد بر مبنای فرضیات طرح، کارفرما برای گودبرداری جهت اجرای فونداسیون، بتن پاکیزهی زیر آن و لایههای خاکریز طراحی شده به منظور زیرسازی، حدوداً 2 متر بالای خاک برداشته خواهد شد.
5. بررسی ظرفیت باربری خاک در سایت پس از عملیات بهسازی خاک
با انجام محاسبات مربوط به نشست و با در نظر گرفتن مقادیر مجاز 5 و 2/5 سانتیمتر به ترتیب به عنوان نشست یکنواخت و غیر متجانس برای پیهای گسترده مقادیر ظرفیت باربری محاسبه شد و نتایج در مقایسه با مقادیر حاصل قبل از عملیات تزریق در جدول زیر ارائه شده است.
