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

انتخاب پارامترهای مقاومت برشی خاک برای طراحی گود پایدار سازی شده به شیوه مهارکوبی یا انکراژ

انتخاب پارامترهای مقاومت برشی برای طراحی گود پایدارسازی شده به روش مهارکوبی یا انکراژ

برای تعیین پارامترهای مقاومت برشی خاک مهار شده (یا مسلح شده به شیوه انکراژ) بایستی فشار اعمالی زمین بر روی دیوار، ظرفیت محوری و خمشی بخش جاساز شده دیوار و پایداری خارجی سیستم مهارکوبی (یا انکراژ در سیستم نیلینگ)  را محاسبه نمود. تعیین پارامترهای مقاومت برشی برای دیوارهای پایدارسازی شده موقت در رس­های نرم تا متوسط عادی تحکیم یافته یا با درجه بیش تحکیم یافتگی پایین، و برای همه دیوارهای پایدارسازی شده موقت و دائم ساخته شده در رس­های سفت تا سخت بسیار بیش تحکیم یافته الزامی است.

  • مقاومت برشی زهکشی شده خاک­های دانه­ای

مقاومت برشی زهکشی شده خاک­های دانه­ای بطور معمول با پارامترهای تنش موثر یعنی زاویه اصطکاک داخلی زهکشی شده “φ`” بیان می­شود. چون اخذ نمونه­ دست نخورده از خاک دانه­ای مشکل است، زاویه اصطکاک مورد نیاز برای طراحی دیوار پایدارسازی شده به روش مهارکوبی (یا انکراژ در سیستم نیلینگ)  را می­توان با استفاده از نتایج آزمایش نفوذ درجا مثل SPT و CPT تعیین شود.

 

  • مقاومت برشی زهکشی نشده خاک رس عادی تحکیم یافته

ناپایداری تحت شرایط زهکشی نشده اساساً تحت شرایط برش انقباضی توسعه می­یابد. برای مثال، تغییر شکل، مقاومت برشی اصطکاکی را بسیج می­کند و نهایتاً منجر به انقباض خاک تحت تنش­های محدود کننده می­شود. این گرایش به انقباض حین برش معمولاً در خاک­های رسی نرم تا متوسط عادی تحکیم یافته یا با درجه بیش تحکیمی پایین رخ می­دهد. از آنجا که نمی­توان در خاک رس انقباض ناشی از برش را تشخیص داد، (به خاطر نفوذپذیری)، فشار آب حفره­ای مثبت در خاک ایجاد می­شود که باعث کاهش تنش موثر و نهایتاً مقاومت برشی اصطکاکی بسیج شده می­گردد. در این موارد مقاومت برشی زهکشی نشده کوتاه مدت در خاک کمتر از شرایط زهکشی شده خواهد بود (انقباض حجم خاک). با این تفاسیر شرایط کوتاه مدت (زهکشی نشده) برای دیوارهای پایدارسازی شده به روش مهارکوبی (یا انکراژ در سیستم نیلینگ)  موقت ساخته شده در رس عادی تحکیم یافته یا رس با درجه بیش تحکیمی پایین، بحرانی است.

مقاومت برشی زهکشی نشده- Su- را می­توان بوسیله آزمایش­های درجا نظیر CPT و FVT و یا با آزمایش­های آزمایشگاهی تعیین نمود. شرح جزئیات روش­های تعیین Su خارج از حوصله این کتاب می­باشد، اما این اطلاعات را می­توان در مقاله Kulhawy and Mayyne منتشر شده به سال 1990 مطالعه نمود. معمولاً Su با استفاده از آزمایش سه محوری در آزمایشگاه بر روی نمونه­ خاک چسبنده (تقریباً) دست نخورده با میزان رطوبت طبیعی خاک بدست می­آید. روش پیشنهاد شده برای تعیین مقاومت زهکشی نشده در آزمایشگاه همان آزمایش سه محوری زهکشی نشده تحکیم یافته (CU) با اندازه­گیری فشار آب حفره­ای می­باشد. استفاده از آزمایش تراکم محدود نشده (تک محوری) و یا آزمایش سه محوری زهکشی نشده تحکیم نیافته (UU) می­تواند منجر به خطا در محاسبه مقاومت ناشی از دست خوردگی نمونه و حذف مرحله تحکیم مجدد شود.

مقاومت برشی زهکشی نشده از خصوصیات اصلی و اساسی خاک نیست و تحت تاثیر روش آزمایش، شرایط مرزی، نرخ بارگذاری، مقادیر تنش اولیه، و سایر متغیرها می­باشد. متعاقباً مقاومت برشی زهکشی نشده بدست آمده بسته به روش آزمایش اجرا شده، متفاوت خواهد بود. بایستی در نظر داشت که مقاومت برشی زهکشی نشده تحت بارگذاری واقعی در دیوار اجرا شده، از مقدار اندازه­گیری شده با استفاده از روش­های آزمایشگاهی یا آزمایش­های درجا متفاوت است. برای مثال، در یک دیوار پایدارسازی شده به روش مهارکوبی (یا انکراژ در سیستم نیلینگ)  موقت در رس نرم تا متوسط، مقاومت برشی زهکشی نشده برای محاسبه فشار زمین بر روی دیوار را می­توان با آزمایش تراکم سه محوری تعیین نمود. اما بهتر است که ظرفیت جانبی پاشنه دیوار با استفاده از مقاومت برشی آزمایش انبساط سه محوری محاسبه شود. مسیر بارگذاری انبساطی (بر خلاف مسیر بارگذاری تراکمی) تقریب دقیقی است از شرایط باربرداری ناشی از خاکبرداری و مهم­تر اینکه تجربه نشان می­دهد در برخی خاک­های رسی خاص، مقاومت در ناحیه پسیو (داخل گود) ممکن است کمتر از ناحیه اکتیو (خاک مهار شده (یا مسلح شده به شیوه انکراژ) پشت دیوار) باشد. همچنین می­توان از روابط کورولیشن برای تبدیل مقاومت زهکشی نشده آزمایش تراکم سه محوری مرسوم به مقاومت زهکشی نشده برای مسیر بارگذاری استفاده نمود. (رجوع کنید به Kulhawy and Mayyne, 1990).

  • مقاومت برشی زهکشی نشده خاک رس بیش تحکیم یافته

در خاک­های رسی تحت شرایط باربرداری (خاکبرداری برای اجرای مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ))، زمانیکه مقاومت برشی اصطکاکی خاک بسیج می­شود، خاک گرایش به گسترش دارد. این پدیده موجب ایجاد فشار آب حفره­ای منفی می­شود که تنش موثر را در خاک افزایش می­دهد و نهایتاً مقاومت برشی اصطکاکی بسیج شده افزایش می­یابد. بنابراین در خاک­های رسی بیش تحکیم یافته در اثر خاکبرداری، مقاومت و پایداری کوتاه مدت (زهکشی نشده) نسبت به شرایط بارگذاری زهکشی بسیار بیشتر است.

دیوارهای پایدارسازی شده به روش مهارکوبی (یا انکراژ در سیستم نیلینگ)  موقت و دائم معمولاً در رس­های بیش تحکیم یافته سفت تا سخت ساخته می­شوند. خاک­های­ رسی با بیش تحکیم یافتگی زیاد اغلب ترک می­خورند. بدلیل این ترک­ها امکان زهکشی نسبتاً سریع در رس­های بسیار بیش تحکیم یافته، فراهم می­آید. این پدیده باعث افزایش مقاومت برشی رس می­شود و البته تعیین بازه زمانی مشخص که طی آن مقاومت برشی زهکشی نشده رس افزایش می­یابد کار مشکلی است. بنابراین، در رس­های بیش تحکیم یافته، طراحی بایستی در فاز زهکشی شده و تنش­­های موثر انجام شوند. پارامترهای مقاومت زهکشی شده برای رس­های بیش تحکیم یافته در ادامه توضیح داده شده­اند.

  • مقاومت برشی زهکشی شده خاک رس بیش تحکیم یافته

رفتار رس سفت بیش تحکیم یافته را می­توان مطابق شکل 1 نمایش داد. زمانیکه نمونه تحت شرایط زهکشی شده برش می­خورد، جابجایی نمونه خاک تا زمانیکه تنش به مقدار ماکزیمم (TP) برسد، نسبتاً یکنواخت است. در حد فاصل تنش ماکزیمم، تا تنش برشی Td در سطح گسیختگی ثانویه (جدید)، جابجایی ایجاد شده در نمونه، انقباضی می­باشد. مقدار تشن Td از تنش TP کمتر است.

مقاومت برشی، Td، با مقاومت برشی رس عادی تحکیم یافته مشابه (که به آن مقاومت کاملاً نرم شده می­گوییم)، تقریباً برابر است. مانند چیزی که از تحکیم آزمایشگاهی یک نمونه slurry بدست می­آید. برای رس­های با پلاستیسیته بالا، ادامه جابجایی­ بعد از نقطه مقاومت کاملاً نرم شده، منتج به کاهش ممتد تنش برشی می­شود، و نهایتاً در جابجایی­های خیلی بزرگ در امتداد سطح گسیختگی، مقاومت رس مقداری ثابت می­شود که آن را مقاومت باقیمانده (پلاستیک) خاک رس، Tr ، می­گوییم.

شکل 1. نمایش ساده رابطه بین تنش زهکشی شده- جابجایی در رس­های سفت و سخت (CIRIA , 1984)

برای طراحی سیستم مهارکوبی (یا انکراژ در سیستم نیلینگ)  در رس­های بیش تحکیم یافته سفت تا سخت، طراح بایستی تصمیم بگیرد که کدام مقاومت را از بین مقاومت پیک (TP) (peak)، مقاومت برشی کاملاً نرم شده (fully softened)، یا مقاومت برشی باقیمانده (Tr) انتخاب کند (به شکل 1 دقت کنید). از آنجا که اختلاف “مقاومت پیک” نسبت به سایر مقاومت­های برشی، ناشی از چسبندگی (c`) می­باشد، با ادامه یافتن کرنش (بعد نقطه پیک)، مقاومت برشی با سرعت نسبتاً زیادی کاهش می­یابد. پس جابجایی خاک در دیوارهای پایدارسازی شده به روش مهارکوبی (یا انکراژ در سیستم نیلینگ)  انعطاف­پذیر می­تواند عاملی کافی برای کاهش زیاد چسبندگی باشد. بنابراین دقت کنید که در آنالیز دیوارهای پایدارسازی شده به روش مهارکوبی (یا انکراژ در سیستم نیلینگ)  شده در رس­های سفت تا سخت ترک خورده تحت شرایط بلند مدت (زهکشی شده)، بایستی مقدار چسبندگی برابر “صفر” در نظر گرفته شود. مگر اینکه اطلاعات و سوابق مربوط به خاک محل نشان دهد که می­توان مقادیر ویژه­ای را برای چسبندگی در نظر گرفت. بنابراین استفاده از “مقاومت برشی زهکشی کاملاً نرم شده” برای آنالیز دیوارهای پایدارسازی شده به روش مهارکوبی (یا انکراژ در سیستم نیلینگ)  تصمیم بهتری می­باشد. مقدار این مقاومت را می­توان با استفاده از آزمایش تراکم سه محوری و اندازه­گیری فشار آب حفره­ای بدست آورد.

برای طراحی دیوارهای پایدارسازی شده به روش مهارکوبی (یا انکراژ در سیستم نیلینگ)  که قرار است در خاکی با سابقه گسیختگی اجرا شوند (طراحی دیوار پایدارسازی شده به روش مهارکوبی (یا انکراژ در سیستم نیلینگ)  برای پایدارسازی زمین لغزه­های فعال)، می­توان از مقاومت برشی باقیمانده (Tr) استفاده نمود. در این موارد فرض بر آن است که تغییرشکل­های رخ داده به حد کافی بزرگ بوده و  مقاومت خاک تا حد مقاومت باقیمانده کاهش یافته است. دو محقق به نام­های Stark و Eid در سال 1994 در مطالعات خود رابطه کورولیشن بین “زاویه اصطکاک باقیمانده” و  “مقدار خاک با اندازه رس” و “حد روانی” را برای خاک­های رسی ارائه کردند.

 

دیدگاهتان را بنویسید

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