ساعات کاری: ‌8 صبح تا 5 – نشانی: تهران، سعادت آباد، بلوار پاکنژاد شمالی، بالاتر از چهار راه سرو، نبش کوچه سپیدار، پلاک27، زنگ3، طبقه2 – تلفن: 88887043-021

اثر تاخیر در نصب سیستم نگهداری در پایداری شیب به روش میخکوبی یا نیلینگ

از سال ۱۹۷۰ دیوارهای نیلینگ یا میخکوبی شده به صورت گسترده در پایداری شیب‌ها و گودبرداری‌ها در سرتاسر جهان استفاده می شود.

نیلینگ یا میخکوبی خاک شامل تسليح و مقاوم نمودن آن در محل، بانصب میلگردهای فولادی نزدیک به هم در داخل یک شیب یا گودبرداری همزمان با ساخت از بالا به پائین و محدود نمودن تغییر مکان‌ها می باشد (پایدارسازی گود ها به روش‌هایی مانند نیلینگ، سازه نگهبان، تاپ دانTop-Down و … صورت می‌پذیرد).

مفاهيم طراحی یک سازه نگهبان نیلینگ یا میخکوبی شده بر اساس انتقال نیروهای کششی تولید شده در مسلح کننده می باشد.

مکانیسم انتقال بار بین میخ‌ یا نیل‌ها (المان تسلیح در سیستم نیلینگ) وخاک تاحد ظرفيت از جا در آمدگی نهائی و یا گسیختگی (شکست) میخ‌ها (المان تسلیح در سیستم نیلینگ) به پارامترهای بسیاری نظیر روش نصب و زمان نصب، روش تزریق وحفاری، فشار تزریق، اندازه و شکل مسلح کننده، مشخصات هندسی و خاک محل، نفوذپذیری خاک و مشخصه‌های مقاومت برشی خاک بستگی دارد.

این دیوارها معمولا از میلگردهای فولادی با قطر ۲۰ تا ۴۰ میلی متر و طول ۳ تا ۲۰ متر انجام می شود. قطر سوراخ ۷۵ تا ۱۵۰ میلی متر با شیب ۱۰ تا ۲۰ درجه به سمت پایین نسبت به افق می‌باشد.

روش میخکوبی به علت روند اجرای از بالا به پایین همراه با پيشرفت مراحل گودبرداری، انعطاف پذیری طراحي، با توجه به مشخصات پروژه، سهولت وسرعت بالای اجرا و هزینه كمتر در مقایسه با روش‌های دیگر یکي از پركاربردترین و موثرترین روش‌های حفاظت از گود برداری(پایدارسازی و حفاظت گودها به روش‌هایی مانند نیلینگ، سازه نگهبان، تاپ دانTop-Down و … صورت می‌پذیرد) مي‌باشد.

باید دقت شود كه در عمل معمولا نصب سيستم نگهداری بلافاصله پس از حفاری انجام نمي شود و مدت زماني بين نصب سيستم نگهداری و حفاری وجود دارد.

این زمان در مقاله‌های مختلف متفاوت اعلام شده است. به طوركلي زمان نصب سيستم نگهداری را بعد از رخ دادن 25 الي 50 درصد جابجایي پيشنهاد مي كنند. این زمان با توجه به نوع پروژه و تجربه كاربر در خصوص كارهای اجرایي انتخاب مي شود، ولي معمولا مقدار 40 درصد جابجایي‌ها به عنوان یک مقدار محتمل‌تر پيشنهاد مي‌شود.

همانطور که در شکل 1 مشاهده می شود، این آزمایش روی یک شیب با شیب ملایم میانگین ۲۰ درجه اجرا شده است. ارتفاع خاکریزی 4/75 متر و زاویه شیب ۳۳ درجه می باشد، که این زاویه بیشتر از میانگین زاویه شیب ها در هنگ کنگی می باشد. عرض كل شيب ۹ متر می باشد.

ناحیه تاج شيب ۴ متر طول دارد. درجه تراکم ابتدایی قبل از آزمایش کارگاهی، ۷۵٪ حداکثر دانسیته خشکی است که در یک آزمایش استاندارد پروکتور اندازه گیری شده است.

درصد رطوبت اولیه خاک 14/9% می باشد. همانطور که در شکل دیده می شود، دو دیوار حائل دو طرف شیب خاکریزی را محدود کرده است. یک پیش بند (apron) به ارتفاع 0/8  متر در جلوی شیب در نظر گرفته شده است. یک لایه از بتن که توسط مش فولادی با فولاد A252 مسلح شده است برای رگلاژ کف (بین دو شیب) اجرا می شود. و یک مسیر زهکشی برای تراوش آب تهیه می‌شود.

یک سیستم مانیتورینگ کامل شامل، شیب سنج، پراپ های رطوبت، تنش‌سنج و گیج کرنش در شیب نصب شده است. شکل ۲ نحوه آرایش سیستم کنترل و پایش را نشان می دهد.

شکل (1): تصویر آزمایش مقیاس کامل با سربار

شکل (2): آرایش آزمایش

فشار سربار، ناشي از وزن بلوک‌های بتني مي‌باشد، كه در 4 مرحله تا فشار سربار نهایي 72 كيلوپاسکال اعمال مي شود. طرح بارگذاری به شرح زیر مي باشد:

جدول1: طرح بارگذاری آزمایش

  مرحله اول مرحله دوم مرحله سوم مرحله چهارم
سربار(Kpa) 20 10 19 23
مدت اعمال بارگذاری(روز) 3 5 5 8

مش بندی تفاضل محدود، مطابق هندسه ميانه شيب آزمایش مقياس كامل مي باشد. در ميانه شيب واكنش ميخ ها در آزمایش مقياس كامل موثر است.

همانطوركه در شکل 1 نشان داده شده است، شيب با استفاده از مش بندی تفاضل محدود مدل شده است. برای شبيه سازی محيط خاكي خاكریز از مدل الاستيک موهر – كولمب استفاده گردید است. برای زمين طبيعي و لایه بتن به دليل تغيير شکل در محدوده تغييرشکل الاستيک به صورت یک مدل الاستيک خطي مدل شده است. پارامترهای خاكریز در مطابق با مشخصات جدول2 مي باشد.

 

شکل3- مدل تفاضل محدود شیب میخکوبی شده

جدول2: مشخصات خاکریز آزمایش

زاویه اتساع(درجه) چسبندگی(Kpa) ضریب پواسون وزن مخصوص

((kg/

زاویه اصطکاک

(درجه)

 
5 1.3 0.05 1.41 32 خاکریز

 

هر ميخ از ميلگرد فولادی و گروت ساخته شده است. برای تعيين مدول الاستیسیته معادل بين ميخ و دوغاب، مي توان از رابطه پایه مقاومت مصالح استفاده نمود:

= () + ()

 

از آنجا كه حل مسئله در نرم افزار FLAC در قالب پله‌های زماني انجام مي‌گيرد و تغيير اوليه مقادیر پارامترها از قبيل تنش و جابجایي ها را مي‌توان بر حسب افزایش این پله‌های زماني به وضوح مشاهده و كنترل كرد، از این رو مي‌توان با كنترل تعداد پله‌های زماني و حل مسئله بر اساس سعي و خطا، تاخير زمان نصب نگهداری را در پروژه‌های پایدارسازی (پایدارسازی گود ها به روش‌هایی مانند نیلینگ، سازه نگهبان، تاپ دانTop-Down و … صورت می‌پذیرد) مدل سازی كرد.

برای اعمال این جابجایي به نرم‌افزار، ابتدا یک بار مدل را بدون سيستم نگهدارنده حل كرده و با توجه به تاریخچه‌های گرفته شده از نقاط مرجع مي‌توان این گام زماني را مشخص كرد. نقاط مرجوع را در نقاطي كه بيشترین تغيير شکل را دارند در نظر گرفته مي شود.

رفتار نگاری تغييرمکان افقي مدل آزمایشگاهي، برای كرنش سنج I2 در نظر گرفته شده است. سپس تغيير شکل این كرنش سنج با حالت های مختلف بدون ميخکوبي و با ميخکوبي و با در نظر گرفتن اثر زمان نصب ميخ‌ها مقایسه شده است.

جدول 1 طرح های مختلف رفتارنگاری را همراه با حداكثر تغييرمکان افقي رخ داده در طرح مربوط به خود نشان مي دهد.

جدول3- طرح‌های رفتارنگاری همراه میزان حداکثر تغییرمکان

شکل3- تغییرمکان افقی محل کرنش‌سنج I2، تحت سربار49 کیلوپاسکال

شکل4- تغییرمکان افقی محل کرنش‌سنج I2، تحت سربار72 کیلوپاسکال

 

به دليل اینکه، زمان نصب باتوجه به جدول 1 در محدوده زماني مرحله اول (سه روز)، صورت مي پذیرد، اثر زمان نصب ميخکوبي در رفتارنگاری مرحله سوم و مرحله چهارم تفاوت چنداني با هم ندارند.

به طور کل با توجه به شکل‌های 1 و 4، مشاهده مي‌شود كه اثر زمان نصب ميخ تاثير قابل توجهي در مقدار تغييرشکل گود پایدارسازی شده دارد (پایدارسازی گودها به روش‌هایی مانند نیلینگ، سازه نگهبان، تاپ دانTop-Down و … صورت می‌پذیرد). با افزایش زمان نصب ميخ‌ها، ترند رفتاری ميل به نزدیک شدن به واقعيت را دارند.

در مطالعات انجام شده این اثر را برای نمای تونل در نظر گرفته‌اند، و در آن زمان نصب، بعد از ۲۵ تا ۵۰ درصد جابجایی پیشنهاد شده است، ولی معمولا مقدار ۴۰ درصد جابجایی‌ها به عنوان یک مقدار محتمل تر پیشنهاد می شود

هر چه زمان نصب طولانی‌تر باشد، در میزان تغییرشکل نهایی تاثیر بیشتری دارد. بنابراین، طراح باید برای طراحی، این اثر را مد نظر داشته باشد تا به نتایج دلخواه دست یابد.

البته این زمان نباید از یک مقدار منطقی، صرف رسیدن به نتایج دلخواه بیشتر باشد. برای مطالعات تئوری پیشنهاد می‌شود که این اثر در نظر گرفته شود تا به نتایج واقعی‌تری دست یافت، و با آن نتایج، به طراحی و مطالعات بر روی سیستم‌های نگهدارنده پرداخت.

از طرفی اگر این زمان در اجرا، از مقدار مد نظر در طراحی بیشتر باشد، ممکن است پایداری را با چالش روبرو کند. تغییر شکل نهایی به زمان نصب سیستم نگهدارنده در پایدارسازی گودها بستگی دارد (پایدارسازی گودها به روش‌هایی مانند نیلینگ، سازه نگهبان، تاپ دانTop-Down و … صورت می‌پذیرد) و این زمان با توجه به نوع پروژه (حساسیت پروژه و تجربه کاربر در خصوص کارهای اجرایی انتخاب می شود و توصیه می شود به صورت رواداری توسط طراح از قبل تعریف شده باشد.

این مطالعه نشان داد که این اثر بر روی شیب‌ها نیز تاثیر گذار می‌باشد و قابل تعمیم بر انواع سیستم نگهدارنده در حفاری‌ها می‌باشد، و همچنین تئوری و اجرا دو بخش لاینفک مهندسی ژئوتکنیک می باشد.

 

دیدگاهتان را بنویسید

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