معرفی روش تراکم انفجاری برای بهسازی خاک

در روش تراکم انفجاری خاک ، با جايگذاري مواد منفجره به ميزان مناسب در اعماق مختلف و منفجر نمودن آنها، انرژي حاصل موجب اعمال كرنش هاي سيكليک به خاک مي گردد. اين روش حداكثر تا عمق 43 متري كاربرد داشته و در پروژه هاي مختلف از آن استفاده می شود.

پیشنهاد مطالعه : تراکم دینامیکی خاک از روش های بهسازی خاک

مكانيسم عملكرد تراكم انفجاري در شكل 1 به صورت شماتيک نشان داده شده است.

شکل 1- مکانیسم عملکرد تراکم انفجاری

روش تراکم انفجاری خاک (EC) معمولاً در موارد ذيل مورد استفاده قرار مي گيرد:

1 . كاهش پتانسيل روانگرايي مصالح
2 . كاهش پتانسيل نشست زمين در اثر ارتعاشات ناشي از زلزله
3 . افزايش ظرفيت باربري پي

اولين تجربه در زمينه استفاده از اين روش به سال 1936 بر مي گردد كه البته عمليات تراكم مذكور با موفقيت كامل همراه نبوده است. روش تراكم انفجاری خاک معمولا جهت بهبود خواص و افزايش دانسيته مصالح دانه اي غير چسبنده (شن و ماسه لاي دار) مورد استفاده قرار مي گيرد.

در اين روش، اعمال بار ديناميكي ناگهاني ناشي از انفجار باعث شكسته شدن پيوند ناشي از چسبندگي و يا سيمانتاسيون بين دانه ها گرديده و در نتيجه دانه ها به يكديگر نزديک تر و مصالح متراكم تر مي گردند. نرخ كرنش قائم در اين روش بين 2 تا 10 درصد خواهد بود.

ملاحظات طراحی تراکم انفجاری خاک

در طرح هاي مختلف تراکم انفجاری خاک ، معمولاً از 3 تا 5 گام انفجار استفاده مي شود. بر اساس تحقيقات پراگ (Prugh, 1963) اولين گام انفجار 50 %، دومين گام 25 %، سومين گام 15 % و چهارمين گام حدود 5% از نشست كل را ايجاد خواهند كرد.

در ادامه به برخي ملاحظات كلي در طراحي جزييات تراكم خاک با انفجار اشاره مي گردد :

1 . خرج انفجاري بايد در اعماق حدود 0/5 تا 0/75 عمق لايه مورد تراكم قرار گيرد (عمق 0/67 توسط پراگ پيشنهاد شده است).

2 . فاصله چال هاي انفجاري بين 5 تا 15 متر توصيه شده است.

3 . فاصله دقيق چال ها پس از آزمايش الگوهاي مختلف انفجاري تعيين مي گردد.

4 . گام های انفجار به صورت منقطع و با فاصله زماني (ناپيوسته) صورت می گيرد.

5 . خرج هر انفجار در حدود 1 تا 12 كيلوگرم و مقدار كل مواد منفجره براي بهسازي هر متر مكعب از خاک، 89 تا 150 گرم در نظر گرفته شود.

6 . خاكهاي سطحي (اعماق نزديک به سطح زمين) خوب متراكم نشده و ممكن است استفاده از ساير روش هاي تراكم و يا برداشت لايه هاي فوقاني ضرورت داشته باشد.

7 . ميزان تراكم حاصل از انفجار تابعي از دانسيته و تراكم اوليه مصالح است.

8 . غالبا نشست سطح زمين در اثر تراكم انفجاري در حدود 2 تا 10 درصد ضخامت لايه خواهد بود.

9 . كمتر بودن گاز آزاد شونده از مواد منفجره مي تواند باعث افزايش ميرايي امواج انفجاري گردد.

شکل 2

تراکم انفجاری خاک های اشباع

در خاك هاي اشباع، با توجه به تراكم ناپذيري آب، در اثر تمايل خاک به تراكم در اثر امواج انفجار، اضافه فشار آب حفره اي ايجاد مي گردد. در صورتي كه تعداد سيكل هاي اعمال كرنش به اندازه كافي باشد، فشار آب حفره اي، افزايش كافي جهت وقوع روانگرايي را داشته و خاک روانگرا مي گردد.

استهلاک فشار آب حفره اي در طي گذشت زمان باعث تحكيم مجدد خاک مي گردد. تحكيم مجدد معمولا طي ساعت ها تا روزهايي پس از انفجار (بسته به ميزان نفوذپذيري لايه هاي زيرين و شرايط مرزي زهكشي) اتفاق افتاده و از نشانه هاي آن خروج و جمع شدن مقادير قابل ملاحظه ای آب در سطح خواهد بود. پس از هر سري انفجار (هر پاس انفجار) و استهلاک فشار آب حفره اي، تكرار مجدد ارتعاش مصالح با استفاده از انفجارات كنترل شده مي تواند باعث تراكم بيشتر خاک گردد. اولين پاس انفجارات هرگونه درگيري بين دانه هاي خاک غيرچسبنده (به علت پديده هاي زمين شناسي يا سيمانتاسيون) را از ميان مي برد. پاس هاي بعدي انفجار سبب نشست هاي بيشتر پس از مستهلک شدن فشار آب حفره اي مي گردد. انفجارات سبب نشست سطحي و افزايش مقاومت خاک در برابر زلزله مي شوند. به عبارت ديگر، پيش انفجارات كنترل شده سبب آمادگي خاک جهت مقابله با ارتعاشات ناشي از بارهاي لرزه اي در آينده خواهد شد.

شکل 3- بارگذاری مواد منفجره درون گمانه