نحوه وقوع روانگرایی در خاک و راه های مقابله با آن
در این پست ابتدا نحوه وقوع روانگرایی در خاک های دارای پتانسیل روانگرایی را شرح می دهیم سپس در ادامه راه های مقابله با آن را بررسی می کنیم.
خاک های دارای پتانسیل روانگرایی
احتمال روان گرایی معمولا در خاک های زیر وجود دارد :
- خاك هاي ماسه اي سست و نيمه متراكم
- خاك هاي مخلوط شن و ماسه، ماسه شن دار سست تا نيمه متراكم
- خاك هاي ماسه لاي دار سست تا نيمه متراكم
نحوه وقوع روانگرایی
در طي يك تكان قوی زلزله، خاک های ذکر شده تمايل به فشرده شدن خواهند داشت و لذا حجم آنها كاهش مي يابد.
اگر اين نوع خاک ها نتوانند سريعا آب خود را تخيله كنند آنگاه فشار آب منفذی افزايش خواهد يافت.
تنش موثر در خاک با تفاضل بين فشار سربار و فشار آب منفذي برابر است.
با افزايش نوسان ، فشار آب منفذي مي تواند تا مقدار فشار سربار افزايش يابد.
چون استحكام برشي هر خاك غير چسبنده مستقيما با تنش موثر متناسب است، خاک های ذکر شده مقاومت برشي نخواهند داشت كه در اين حالت روانگرایی در آنها به وقوع می پیوندد.
جوشش خاک كه در حين وقوع زلزله در سطح زمين مشاهده مي شود دليل بر وقوع روان شدگي است.
روش های مقابله با روانگرایی
هنگامي که از پتانسيل روانگرايي خاک زير پي اطمينان حاصل شد، اقدامات مناسبي شامل موارد زیر باید برای مقابله با روانگرایی اتخاذ گردد :
- تلاش در جهت کاهش ظرفيت باربری زمين در مرحله طراحی
- مسلح کردن فونداسيون های موجود، به عنوان مثال افزايش و يا مسلح نمودن شمع ها
- بهسازي زمين براي جلوگيري از روانگرايي
در اين پست بر روي روش هاي بهسازي زمين با هدف جلوگيری از وقوع روانگرايي به عنوان اقدامي براي محافظت فونداسيون موجود تأکيد مي شود.
اين روش ها را مي توان به دو دسته تقسيم نمود:
- افزايش مقاومت زمين در برابر روانگرايي
- تغيير شرايط زمين از لحاظ تنش و تغيير شکل يا شرايط فشار آب حفره ای
روش هاي مختلفي برای مقابله با روانگرایی منطبق با مشخصات آن وجود دارد. هر يک از اين روش ها در ادامه شرح داده مي شود :
افزايش تراکم
در اين حالت زمين ماسه اي در جهت کاهش نسبت تخلخل آن و در نتيجه افزايش مقاومت در برابر روانگرايي متراکم مي شود.
يک روش عمومي عبارت است از ساختن شمع های ماسه ای متراکم شده با قطر زياد با استفاده از تکنيک هاي ويبراسيون.
جايگزيني ماسه شل
ماسه شل جهت جلوگيري از وقوع روانگرايي جايگزين مي شود و علاوه بر آن نيز در بعضي مواقع عمليات تراکم هم به دنبال آن انجام مي شود.
اين روش ها هنگامي مفيد مي باشند که لايه اي که بايد بهسازي شود کم عمق بوده و يا ارتعاش ممکن نباشد.
سفت سازي خاک
اين کار يک فرآيند شيميايي تثبيت کننده مي باشد که در آن مصالح تثبيت کننده به خاک ماسه اي اضافه و يا با آن مخلوط مي شود تا مقاومت خاک در برابر روانگرايي افزايش يابد.
اين روش ها براساس اين مفهوم مي باشند که ساختار هاي با ذرات پايدار ، هنگام وقوع زلزله مي توانند از ايجاد فشار آب حفره اي بيش از حد جلوگيري کنند و حتي
اگر زلزله باعث ايجاد فشار آب حفره اي بيش از حد شود ، به گونه اي که تنش مؤثر خاک از بين برود، چسبندگي اضافي توليد شده توسط مصالح تثبيت کننده باعث مقاومت خاک در برابر زلزله مي شود.
سفت سازي خاک شامل روش هايي چون اختلاط عميق و اجراي شمع هاي ساخته شده از آهک زنده مي شود.
در روش اختلاط عميق سعي مي شود با مخلوط کردن و بهم زدن مصالح پايدارکننده در داخل زمين، خاک را سفت نموده و در نتيجه از روانگرايي جلوگيري شود.
در روش دوم شمع هاي ساخته شده از آهک زنده به داخل زمين کوبيده مي شوند و آهک زنده شروع به جذب آب مي کند در نتيجه منبسط شده و خاک اطراف آن تحکيم مي يابد و بدين وسيله از وقوع روانگرايي در اين منطقه جلوگيري مي شود.
در اين روش سعي مي شود که مقاومت خاک در برابر روانگرايي افزايش يابد و همچنين نيروهايي که در اثر انبساط آهک ايجاد مي شوند تنش هاي مؤثر در خاک را افزايش مي دهند.
مستهلک کردن فشار آب حفره ای
در اين روش سعي مي شود با فراهم آوردن زهکش هاي شني و يا با استفاده از مصالح مصنوعي ديگر، نفوذپذيري خاک را افزايش داده و در نتيجه از ايجاد فشار آب حفره اي بيش از حد در لايه هاي ماسه اي در اثر زلزله جلوگيري نمود.
اين روش ها را مي توان با ايجاد صدا و يا ارتعاش انجام داد بنابراين اثر بسيار کمي بر رو ي سازه ها ي مجاور خواهند داشت.
كم كردن خطر روان شدگي از طريق طراحي سازه ای
در طراحي هر سازه، براي مقاومت در مقابل روان شدن خاك مي بايست تغيير شكلهاي خاك را كه در حين روان شدن آن رخ مي دهند در نظر گرفت.
اين مطالب در طراحي پي ساختمان تاثير چشمگيري دارد .
طراحي براي مقاومت در برابر روان شدن با استفاده از شمع ها يا صندوقه هايي صورت مي پذيرد كه در زير لايه هاي خاكي كه به طور بالقوه امكان روان شدن دارند، قرار مي گيرند و به خاك يا سنگي كه تكيه گاه محسوب مي شوند، متكي هستند.
در چنين طرح هايي بايد نيروهاي احتمالي فروكش را كه از نشست خاك هاي فوقاني ناشي مي شوند در نظر گرفت.
همچنين به سبب از بين رفتن بخش عمده توانايي در انتقال نيروهاي افقي به خاك هاي روان شده، ممكن است به طرح خاصي براي نيروهاي جانبي يا برش پايه نياز باشد.
اين طرح ممكن است شامل استفاده از شمع هاي مايل يا طراحي صندوقه هايي بصورت ستون هاي بدون تكيه گاه كه در طول نواحي روان شده قرار مي گيرند، باشد.
اجزاي سيستم پي بايد كاملا خوب به همديگر متصل شوند تا در مقابل گسترش جانبي احتمالي خاك ها مقاومت كنند.
دال هاي كف كه بر بستر زمين واقع اند مي توانند دستخوش نشست يا جابجايي تفاضلي شوند و مي بايست از لحاظ سازه اي مهار شوند تا آثار ناشي از روان شدن خاك به حداقل رسانده شود .
خاک های فاقد پتانسیل روانگرایی
در خاک های زیر احتمال وقوع روان شدگی وجود ندارد :
- خاكهاي چسبنده با بيش از 50 درصد مواد ريزدانه حاوي مقدار قابل توجهي رس
- خاك هاي متراكم
- خاك هاي مخلوط شن و ماسه و مواد ريزدانه چسبنده با درصد قابل توجهی ريزدانه با دانه بندي خوب
توجه : برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با روانگرایی اینجا کلیک کنید.
