خانه / مقالات تخصصی / خاک­ های مسئله­ دار

خاک­ های مسئله­ دار

خاک­ های مسئله­ دار ، خاک­ هايی هستند كه در پروژه­هاي عمراني مشكلات فني و مهندسي زيادي از قبيل ريزش و يا ترك­خوردگي ساختمان­ها، نشست ناهمگون ساختمان، بالا آمدن سطح آب زيرزميني كه در نقاط پست مي­تواند به دليل ايجاد تورم ساختگاه مشكلاتي براي پي ساختمان­ها به وجود آورد را به همراه دارند. روانگرايي خاك در هنگام وقوع زلزله و استقرار شهرک­­ها بر روي  خاک­ های مسئله­ دار و مشكلات فراوان ديگري از اين قبيل، اطلاع از خصوصيات زمين شناسي و ژئوتكنيكي محل انجام پروژه را امري اجتناب ناپذير مي­سازد. در سال­هاي اخير، رشد جمعيت و افزايش تقاضا براي تهيه مسكن و توسعه صنعت ساختمان، با توجه به ساخت و ساز در شهرهاي بزرگ، بدون رعايت مسائل زمين شناسي و ژئوتكنيكي، مشكلات فني و مهندسي زيادي را به همراه داشته كه يكي از مهم ترين آنها خاك­هاي مسئله­دار است. اصولا از نظر مهندسی به تمام خاک­هایی که احداث سازه بر روی آن­ها مطمئن نبوده و نیز تحت تاثیر شرایط آب و هوایی قرار دارند خاک­ های مسئله­ دار نامیده می­شوند. خاک­ های مسئله­ دار در گونه­های مختلفی از جمله متورم­شونده، واگرا، رمبنده، انحلال پذیر و … در طبیعت یافت می­شوند.

خاک متورم­ شونده

خاک­های متورم­شونده ، خاک­هایی هستند که به دلیل جذب آب ، ازدیاد حجم یافته، اصطلاحا متورم می­شوند. تورم در تعریف عبارتست از واکنش فیزیکی و شیمیایی خاک و محیط ، که مقدار تورم در آن بستگی کامل به شدت نیروهای جاذبه و دافعه فیزیکی و شیمیایی دارد. مقدار تورم به نوع کانی­های رسی و پیوند مولکولی موجود در آن نیز بستگی دارد. در حال حاضر کانی­های مونتموریلونیت به عنوان متورم­شونده­ترین نوع کانی­های رسی در مقایسه با ایلیت، کائولینیت و غیره شناخته شده­اند. علاوه بر این ، ساختمان توده رس ، ساختمان شبکه بلوری و ظرفیت تبادل کاتیونی نیز در بروز پدیده تورم نقش بسزایی ایفا می­کنند. هر چه ذرات خاک انبوه­تر و متراکم­تر باشند، پتانسیل تورم­پذیری آن بیشتر است. فشار ناشی از تورم خاک­ها می­تواند موجب خرابی کامل ساختمان­های سبک نظیر پوشش کانال­های آبیاری، کف سازه­ها، جاده­ها و… گردد.خاک­ های مسئله­ دار

خاک­های متورم­شونده نسبت به تغییرات رطوبتی بسیار حساس هستند، از این رو با جذب رطوبت از آب تحت الارضی و یا آب نشتی و حتی رطوبت ناشی از آبیاری گل و گیاه مجاور سازه و… سریعا متورم می­شوند. و با توجه به سربار کم سازه­های سبک، باعث بالا آمدن پوشش کف و بعضا جداره کانال­ها ، پوشش آسفالتی جاده­ها و بروز ترک در کف دال­ها ودیوارهای ساختمان­ها و… می شود و در مواردی که نیروی تورم خیلی زیاد نباشد باعث بروز ترک و شکستگی می­شود که با گذشت زمان و عدم نگهداری و ترمیم صحیح به آسیب دیدگی سیستم ختم می­شود .خاک­ های مسئله­ دار

خاک واگرا

واگرایی پدیده­ای است که طی آن خاک­های رسی در مجاورت آب چسبندگی خود را از دست داده و یکدیگر را دفع می­کنند. دلیل اصلی فرسایش رس­ها بر اثر پدیده واگرایی، فزونی نیروی دافعه بین ذرات بر نیروی جاذبه آنهاست. بر اساس مطالعات انجام شده مهمترین عامل موثر بر پدیده واگرایی غلظت یون سدیم در آب منفذی خاک و تک ظرفیتی بودن کاتیون مذکور است. خاک­های حاوی کلسیم، منیزیم و آلومینیوم به دلیل بیشتر بودن ظرفیت کاتیون­ها و کاهش نیروی دافعه واگرا نیستند. این پدیده در خاک­های غیر چسبنده ریز نیز به وجود می­آید. ولی در ماسه و سیلت در اثر پدیده­های مکانیکی است، اما در خاک­های رسی در اثر تغییرات فیزیکی – شیمیایی خاک است.

معمولا فرم اصلی بروز خسارت درسازه­های احداث شده بر روی خاک­های واگرا، فرسایش و مهاجرت شدید ذرات خاک از بستر سازه، خالی شدن پشت پوشش سخت و خرد شدن قطعات بتنی، فونداسیون سازه یا سایر پوشش­های سخت به علت عدم وجود تکیه­گاه است که به واسطه ایجاد فضاهای بزرگ ناشی از فرسایش خاک واگرا، و بروز نشست­های ناهمسان، سازه دچار ترک خوردگی شدید در جهات مختلف می­گردد.خاک­ های مسئله­ دار

 خاک رمبنده

پدیده رمبندگی، فرایندی است که طی آن و بر اثر جذب آب توسط ذرات خاک، نیروهای مولکولی بین ذرات طی مکانیزم­های متفاوتی نظیر نرم شدگی، از بین رفتن نیروی موئینگی بین ذرات، حذف نیروی مکش بر اثر اشباع شدن، یا فزونی تنش برشی نسبت به مقاومت از بین می­رود و ساختمان طبیعی خاک به طور ناگهانی فرو می­ریزد و به اصطلاح دچار تخریب می­شود. وقوع این پدیده مختص خاک­هایی است که دارای ساختمان متخلخل و ذرات با اتصال ضعیف می­باشند. به طور اخص خاک­های سیلتی و ماسه خیلی ریز با ساختمان لانه زنبوری و قطر کمتر از ۰٫۰۲ میلی­متر و بیشتر از ۰٫۰۰۲ میلی­متر، دارای این ویژگی هستند. منشا تشکیل خاک­ های رمبنده باد است که در مناطق خشک ونیمه خشک یافت می­شوند.

ایجاد خسارت ناشی از رمبندگی در سازه­ها ، که معمولا بر اثر جریان یافتن آب و اشباع شدن خاک بستر حادث می شود، عموما به صورت نشست بستر و ترک­خوردگی بی نظم پوشش­های بتنی و سخت کف ودیوارها و… بروز می­نماید. نشست ناگهانی و قابل توجه در کف سازه به عنوان نمود­های امکان وجود خاک رمبنده در بستر تلقی می­گردد .

به عنوان مثال، یکی از مشکلات موجود در امر ساخت و ساز و گسترش ناحیه شهری و خطوط مواصلاتی در استان یزد بروز گسیختگی­های متعدد در سطح زمین، در مناطق حد فاصل شهرهای یزد و اردکان است. نمود ظاهری گسیختگی­ها به صورت نشست و ترک­های بزرگ در سطح جاده­ها و ساختمان­های مسکونی و اداری، شکسته شدن لوله­های آبرسانی و سوخت­رسانی، کج شدن دکل­های انتقال برق و باز شدن ترک در زمین های کشاورزی نمایان است (شکل (۱-۲) و (۱-۳)). بر اساس مطالعات محلی و نتایج حاصل از آزمایش­ها مشخص شده که بخش عمده خاک تشکیل­دهنده دشت یزد- اردکان سیلت است که این سیلت­ها به طور عمده بادرفتی بوده و به وسیله مواد چسباننده و نمکی و رس­های موجود، ساختمان خاک را تشکیل می­دهند. همچنین براساس نتایج آزمایش­های نفوذپذیری در محل، مشاهده شده که نفوذپذیری خاک منطقه زیاد بوده و بسیار بیش از نفوذپذیری خاک­های ریزدانه مشابه است و نمونه­های خاک به سرعت در آب متلاشی می­شوند. آزمایش­های تعیین رمبندگی خاک نشان داد که خاک منطقه دربیشتر موارد رمبنده بوده و اثر این حالت از رفتار خاک در منطقه، به صورت شکسته شدن لوله آب به سبب نشت آب و یا درنشست اطراف چاه­های منطقه قابل مشاهده است. این حالت از رفتار خاک در درون توده خاک به راحتی موجبات فرسایش آن را در جوار آب به وجود می­آورد.

شکل (۱-۲): گسیختگی زمین

 

        شکل (۱-۳): گسیختگی طاق ها به علت گسیختگی زمین

قابل ذکر است که بارندگی در دشت یزد – اردکان سالانه به طور متوسط ۶۱ میلی­متر است که این میزان بارندگی به صورت چند رگبار شدید ظاهر می­شود .و در شرایط ویژه دشت­هایی همچون یزد – اردکان جریان­های حاصل از بارندگی به دلیل شیب کم الزاما باید در مکان­هایی به صورت موضعی جمع شده و به صورت استخرها و مانداب­های طبیعی در مدت زمان نسبتا طولانی تبخیر شوند. آشکار است که در صورت پیدا کردن مسیر و یا حفره­های ممتد جریان­های سطحی به طور مستقیم به جریان آب زیرزمینی خواهد پیوست. و در مسیر جریان خود از سطح به عمق ساختمان خاک را به علت حل مواد نمکی به هم می­زند و ترک­های موجود در خاک را تعریض می­کند. هریک از ترک­ها در بارندگی­های بعدی به صورت زهکش عمل می­کنند و فرسایش، در بارندگی های بعدی افزایش می­یابد. نکته حائز اهمیت عدم تناسب بین میزان بارندگی سالانه و گستره خسارات در چند دهه اخیر، در دشت یزد – اردکان است که اهمیت در نظر گرفتن فرایندهای آبی- خاکی را، حتی در مناطق خشک نشان می­دهد .خاک­ های مسئله­ دار

خاک ­های انحلال­پذیر

وجود مواد انحلال­پذیر نظیر نمک طعام و گچ موجب می­شود تا بر اثر تماس این خاک­ها با آب ، مواد مذکور در آب حل شده و قسمتی از ذرات جامد موجود در توده خاک ضمن انحلال خارج شوند. این پدیده در صورت تداوم می­تواند موجب افزایش تخلخل و پوک شدن خاک گردیده و نهایتا با ایجاد نشست­های قابل ملاحظه، موجب تخریب ساختمان خاک و فروریزش خاک شود. مشکل دیگر آن است که انحلال و خروج ذرات جامد گچ، موجب جایگزین شدن آن با ذرات آب و در نتیجه افزایش رطوبت خاک می­گردد که این امر نیز باعث کاهش مقاومت برشی خاک می­گردد. این خاک­ها ممکن است در شرایط عادی (خشک) مقاومت و مشخصات مکانیکی خوبی داشته باشند به طوری که استفاده از این خاک­ها در پروژه­های عمرانی مناسب تشخیص داده شود لیکن اغلب در برخورد با رطوبت به دلیل آب دوستی بیشتر خاک­های شور نسبت به خاک­های رسی معمولی دچار افت­های شدید مقاومتی شده و حتی در برابر بارهای بسیار کوچک دچار فروریزش می­شوند. بنا­براین نمی­توان به مقاومت ظاهری این خاک­ها درحالت خشک اطمینان کرد.

شستن گچ از خاک پدیده­ای بسیار پیچیده و تابع عوامل متعدد است. از جمله بافت خاک، نفوذپذیری، شکل و اندازه ذرات گچ، توزیع ذرات گچ، سطح مخصوص ذرات مذکور، شیب هیدرولیکی اعمال شده و … از مجموعه عواملی هستند که در شستشوی گچ از خاک تاثیر قابل ملاحظه دارند. از این رو تاکنون اظهار نظرهای ضد نقیضی در رابطه با درصد گچ موجود در خاک جهت ایجاد خسارت ارائه شده است. اثر خسارت ناشی از شستشوی گچ یا سایر مواد انحلال پذیر از خاک را می­توان به ایجاد حفره یا نشست بستر خاکی و متعاقب آن تخریب پوشش بستر ودال و ایجاد ترک و نشست در سازه خلاصه نمود.خاک­ های مسئله­ دار

راهکارهای پیشنهادی جهت کنترل عوارض

با توجه به مباحث مطرح شده در بخش­های پیشین و گستره صدمات ناشی از فرایندهای مذکور بر سازه­های سبک، لزوم یافتن روش­های مناسب جهت کنترل عوارض به وجود آمده، بیش از پیش آشکار می­گردد. چنانچه می­دانیم تا کنون روش­های گوناگونی از جمله تعویض خاک، تثبیت و بهسازی خاک، آب بند کردن سطوح، استفاده از زهکش و فیلتر و…. برای مبارزه با عوارض ناشی از فرایندهای مذکور پیشنهاد گردیده است. لیکن روش­های موجود در همه شرایط کارا نیستند. از این­رو بنا به اهمیت موضوع، در این بخش با توجه به نوع و خصوصیات و شرایط سازه­ها اعم از وزن، عمق استقرار و چگونگی تماس داشتن با آب، روش­های بهینه کنترل، در دو برحه زمانی قبل و بعد از ساخت سازه، در جدول (۱-۱) ارائه گردیده است. که با توجه به امکانات اجرایی و اقتصادی و نوع سازه از میان روش­های پیشنهادی بهترین گزینه انتخاب می­گردد .

نوع سازه نوع فرایند روش های کنترل قبل از احداث سازه روش های ترمیم بعد از احداث سازه
کانال و جاده

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

واگرایی تعویض خاک، تثبیت خاک محل با آهک یا سیمان یا گچ، پوشش های انعطاف­پذیر وغشاء نفوذ ناپذیردر کانال­ها وآسفالت جاده ها، آب بند کردن پوشش بتنی کانال و آسفالت جاده­ها، استفاده از پوشش خاکی و تعبیه فیلتر در کانال­ها و افزودن ژیپس یا سایر کاتیون ها به آب کانال­ها پر نمودن حفرات وشکاف­ها با مخلوطی از خاک وسیمان و آب بند کردن اتصالات، تزریق آهک جهت بهبود پارامترهای مقاومتی خاک، بخش هایی از دال بتنی یا آسفالت که باید تعویض شود خاک زیر آن را می­توان با روش های مربوط به قبل احداث سازه اصلاح نمود.
متورم­شوندگی غرقاب کردن، کوبیدن خاک با رطوبت بیش از رطوبت بهینه، استفاده از بالشتک­های ماسه ای زیر پوشش بتنی کانال و آسفالت جاده ها، تثبیت خاک محل با آهک و سیمان، آب بندی کردن سطوح، پوشش­های انعطاف پذیر و نفوذ ناپذیر بتنی در کانال­ها و آسفالت جاده­ها، استفاده از پوشش خاکی در کانال. کنترل رطوبت و آب بند کردن پوشش کانال و آسفالت با استفاده از ژئوممبرین، تعبیه سیستم زهکش جهت تخلیه آب زیر پوشش کانال و آسفالت جاده، خاک زیر بخش­هایی از دال بتنی یا آسفالت که نیاز به تعویض دارد را می توان با روش­های مربوط به قبل احداث سازه اصلاح نمود.
رمبندگی تعویض خاک، غرقاب کردن، تراکم سطحی در کانال­ها و جاده­ها، هدایت و جمع آوری آب­های سطحی. پر نمودن حفرات وشکاف­ها با مخلوطی از خاک و سیمان، تزریق آهک جهت بهبود پارامترهای مقاومتی خاک
انحلال­پذیری تعویض خاک، تثبیت خاک با مواد سیمانی، شستشوی بلند مدت مسیر، پوشش­های انعطاف­پذیر و غشاء نفوذ­ناپذیر و آب بندی کردن سطوح، استفاده از پوشش خاکی در کانال و مسلح نمودن پوشش کانال­ها، هدایت و جمع آوری آب­های سطحی. پر نمودن حفرات وشکاف­ها با مخلوطی از خاک و سیمان، تزریق آهک جهت بهبود پارامتر­های مقاومتی خاک
اثرات ناشی از تغییرات فشار آب منفذی در نظر گرفتن شرایط بحرانی مقاومت برشی در بررسی پایداری شیروانی ها، اعمال بارگذاری تدریجی، استفاده از زهکش­های مصنوعی زهکشی، تغییر هندسه شیب، استفاده از سیستم مهاربندی، استفاده از افزودنی جهت افزایش پارامترهای مقاومت خاک.

ساختمان­های مسکونی و غیر مسکونی

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

واگرایی تثبیت خاک محل با آهک وسیمان یا گچ ،تعویض خاک، برداشتن خاک واگرا و احداث چند طبقه از سازه به صورت زیرزمین، ایزوله کردن خطوط انتقال آب و فاضلاب. پر نمودن حفرات وشکاف­ها با مخلوطی از خاک و سیمان، تزریق آهک جهت بهبود پارامترهای مقاومتی خاک، زیر شمع زدن.
متورم­شوندگی غرقاب کردن،کوبیدن خاک با رطوبت بیش از رطوبت بهینه، استفاده از بالشتک­های ماسه ای زیر فونداسیون، تثبیت خاک محل با آهک و سیمان، بارگذاری یکنواخت پلان سازه جهت اعمال سربار یکنواخت و کنترل سربار، برداشتن خاک تورم­زا و احداث چند طبقه از سازه به صورت زیرزمین، عایق بندی رطوبتی پوشش کف سازه و آب بند کردن اطراف سازه، ایزوله کردن خطوط انتقال آب و فاضلاب کنترل رطوبت و آب بند کردن اطراف سازه با استفاده از ژئوممبرین یا احداث دیوار آب بند، تعبیه سیستم زهکش اطراف ساختمان جهت تخلیه آب، زیر شمع زدن،
رمبندگی غرقاب کردن، تراکم تا عمق تاثیر سازه، ایزوله کردن خطوط انتقال آب و فاضلاب، هدایت و جمع آوری آب­های سطحی. پر نمودن حفرات وشکاف­ها با مخلوطی از خاک و سیمان، تزریق آهک جهت بهبود پارامترهای مقاومتی خاک، زیر شمع زدن
انحلال­پذیری تعویض خاک، تثبیت خاک با مواد سیمانی، شستشوی بلند مدت خاک، آب بندی کردن اطراف سازه، تعویض خاک، برداشتن خاک و احداث چند طبقه از سازه به صورت زیرزمین، ایزوله کردن خطوط انتقال آب و فاضلاب، هدایت و جمع آوری آب­های سطحی. پر نمودن حفرات وشکاف­ها با مخلوطی از خاک و سیمان، تزریق آهک جهت بهبود پارامترهای مقاومتی خاک
اثرات ناشی از تغییرات فشار آب منفذی در نظر گرفتن شرایط بحرانی مقاومت برشی و ظرفیت باربری، اعمال بارگذاری تدریجی، استفاده از زهکش­های مصنوعی. زهکشی، استفاده از افزودنی جهت افزایش پارامترهای مقاومت و ظرفیت باربری خاک، زیرشمع زدن.

جدول (۱-۱): روش­های بهینه کنترل و ترمیم در سازه­های سبک

خاک­ های مسئله­ دار

منبع : برگرفته از کتاب جناب دکتر حمید مهرنهاد

درباره‌ی مدیریت

حتما ببینید

اثر عوامل زمین شناسی که برای حفر تونل باید در نظر بگیریم

اثر عوامل زمین شناسی که برای حفر تونل: از میان کلیه فعالیتهای مهندسی عمران، حفر …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *


The reCAPTCHA verification period has expired. Please reload the page.