جابجایی­های دیوارپایدارسازی شده به روش میخکوبی یا نیلینگ(nailing)

در حین ساخت و بعد از تکمیل دیوار پایدارسازی شده، دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) شده و خاک پشت آن تمایل به تغییر شکل رو به بالا دارند. جابجایی روبه بالا با یک دوران فزاینده حول پاشنه دیوار پایدارسازی شده ، شبیه به جابجایی دیوار حائل طره­ای آغاز می­گردد. اغلب جابجایی­ها در طی خاکبرداری و یا مدت کوتاهی بعد از خاکبرداری جلوی دیوار رخ می­دهد. تغییر شکل­های بعد از ساخت به وارفتگی تنشی و جابجایی خزشی مربوط می­شود، که ناشی از افزایش (معتدل) نیروی کششی در میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) پس از ساخت است. حداکثر جابجایی­های افقی، در راس دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) رخ می­دهند و با حرکت به سمت پاشنه دیوار پایدارسازی شده  بطور پیش­رونده کاهش می­یابند. جابجایی­های قائم (نشست­ها) روکش دیوار پایدارسازی شده  معمولاً کوچک بوده، و به اندازه جابجایی­های افقی راس دیوار پایدارسازی شده  نمی­باشند.

عوامل موثر

بطور کلی، جابجایی­های افقی و قائم روکش به عوامل زیر بستگی دارند:

  • ارتفاع دیوار پایدارسازی شده “H”، (تغییر شکل در ارتفاع تقریباً به صورت خطی افزایش می­یابد)
  • هندسه دیوار پایدارسازی شده (تغییر شکل­های دیوار پایدارسازی شده  قائم نسبت به دیوار پایدارسازی شده  مایل بیشتر است)
  • نوع خاک اطراف میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ­ها (خاک نرمتر امکان تغییر شکل­های بیشتری را مهیا می­سازد)
  • فاصله میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ­ها و عمق مراحل خاکبرداری (فواصل بزرگ­تر و خاکبرداری عمیق­تر در هر مرحله، تغییر شکل­های بیشتری را ایجاد می­کند)
  • ضریب اطمینان کلی (FSG کوچک­تر با تغییر شکل­های بزرگ­تر مرتبط است)
  • نسبت طول میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) به ارتفاع دیوار پایدارسازی شده (هر چه نسبت طول میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) به ارتفاع دیوار پایدارسازی شده  کم­تر باشد، تغییر شکل­های افقی بزرگ­تری تولید می­شود)
  • زاویه میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ­ها (هر چه شیب میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) بیشتر باشد، بارهای کششی کم­تری در میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) فعال می­شود و نهایتاً تغییر شکل­های افقی بزرگ­تر می­گردد)
  • بزرگی سربارها (اعمال سربارهای دائمی روی دیوار پایدارسازی شده تغییر شکل­ها را افزایش می­دهد)

داده­های تجربی نشان می­دهد که در دیوارهای میخکوبی (یا نیلینگ) با نسبت “L/H” بین 7/0 تا 0/1، تحت سربار جزئی و قابل اجتناب، و ضریب اطمینان کلی معمول FSG=1.5، حداکثر جابجایی­های بلند مدت افقی و قائم در بالای دیوار پایدارسازی شده  میخکوبی (یا نیلینگ)(بترتیب δh , δv)، را می­توان به قرار زیر تخمین زد:

رابطه 1

h/H)i: نسبتی است وابسته به شرایط خاک “i”، که در جدول 1 نشان داده شده­اند

H : ارتفاع دیوار پایدارسازی شده

زمانیکه امکان وقوع تغییر شکل­های قابل توجه در زمین باشد، اندازه ناحیه تاثیر (شکل 1) پشت دیوار پایدارسازی شده  “DDEF” در قالب یک فاصله افقی تعریف می­شود، که می­توان آن را با رابطه زیر تخمین زد:

رابطه 2

جاییکه: “α”، زاویه شیب دیواره و “c” ضریب نشان داده شده در جدول 1 می­باشد.

 

جدول1. مقادیر (δh/H)i و “C” بعنوان تابعی از شرایط خاک
متغیر سنگ هوازده یا خاک سفت خاک ماسه­ای خاک ریزدانه
δh/H    and   δV/H 1/1000 1/500 1/333
C 1.25 0.8 0.7

شکل 1. تغییر شکل دیوار پایدارسازی شده  میخکوبی (یا نیلینگ) (Modified after Byrne et al. ,1998)

جابجایی­های نشان داده شده فوق، نسبت به جابجایی­ دیوارهای پایدارسازی شده مهارکوبی یا انکراژ نسبتاً کوچک در نظر گرفته می­شوند. این تغییر شکل­های تخمینی ضرورتاً به مقادیر طراحی توصیه شده تبدیل شده­اند. معیارهای تغییر شکل­ مجاز به شرایط پروژه بستگی داشته و نه تنها بزرگی تغییر شکل بلکه گستره ناحیه پشت دیوار پایدارسازی شده  نیز، که ممکن است از جابجایی­ها تاثیر پذیرد، بایستی لحاظ شود. تغییر شکل خمشی افقی بزرگ­تر از “0.005 h” بایستی به عنوان یک تخمین اولیه در طی ساخت مد نظر قرار گیرد، چرا که معمولاً بیانگر حد بالای عملکردهای قابل قبول می­باشد.

زمانیکه وقوع تغییر شکل­های اضافی در یک آرایش خاص احتمال برود، ممکن است اصلاحاتی در طرح اصلی اعمال شود. تغییر شکل­های دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) را می­توان با اجرای دیوار پایدارسازی شده  مایل، اجرای میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ­های بلندتر در بخش بالایی دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ)، ضریب اطمینان بزرگ­تر یا حتی با استفاده از مهارکوبی یا انکراژ زمین در نقطه عطف میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) کاهش یابد. همچنین برخی پیمانکاران ابتدا میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) را در امتداد طولش بطور موضعی تزریق کرده و سپس تحت کشش قرار می­دهند تا بخشی از مقاومت کششی میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) بدون تغییر شکل توده خاک مجاور رویه دیوار پایدارسازی شده  فعال شود. در این مورد، بعد از اینکه کشش کامل شد، میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ­ها بطور کامل تزریق شده و قبل از مرحله بعدی خاکبرداری شاتکریت اعمال می­گردد.

ابزارسنجی تغییر شکل دیوارهای میخکوبی (یا نیلینگ) شده بعد از ساخت نشان می­دهد که جابجایی­ها بعد از ساخت دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ)، برخی مواقع تا حدود 6 ماه، بسته به نوع زمین ادامه می­یابند. معمولاً تغییر شکل­های بعد از ساخت تا حدود 15% از تغییر شکل­های مشاهده شده بلافاصله بعد از ساخت بیشتر است. در نتیجه این جابجایی، کشش اضافی در میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ)­ ایجاد می­شود. بطور کلی، خاک­های ریزدانه با پلاستیسیته بالا (تقریباً PI>20) و میزان آب بالا (LI > 0.2) تمایل به تغییر شکل در دوره­های زمانی طولانی­تر دارند.

 

  • تغییر شکل­های لرزه­ای دائمی

تجربه نشان داده زمانیکه از محدوده ضرایب لرزه­ای معمولی، که قبلاً در طراحی دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) نسبتاً انعطاف­پذیر تعریف شدند، (0.5 ≤ kh/Am ≤ 0.67) استفاده کنیم، تغییر شکل­های دائمی کوچک­تر می­شوند. این موضوع تنها زمانی صادق است که مقاومت خاک پشت دیوار پایدارسازی شده  تحت بارهای لرزه­ای کاهش قابل ملاحظه­ای نداشته باشد. تغییر شکل­های دائمی دیوار میخکوبی (یا نیلینگ) ناشی از یک رخداد لرزه­ای را می­توان با استفاده از روش نیومارک تخمین زد (Newmark 1995). این روش شامل محاسبه جابجایی­های یک توده خاک محتمل لغزش به روشی شبیه به لغزش بلوک صلب بر روی یک رمپ تحت بارهای چرخه­ای می­باشد.