توزیع بار در دیوار میخکوبی به چه صورت است؟
مکانیزم انتقال بار در دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی یا نیلینگ(nailing)
قبل از بحث در خصوص آنالیز دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ)، مکانیزمهای اساسی عکس العمل دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) طی مراحل مختلف ساخت بطور خلاصه توضیح داده میشود.
در طی اجرای میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ها، عکسالعمل دیوار پایدارسازی شده و مکانیزمهای انتقال بار به قرار زیر میباشد:
- خاکبرداری از سطح زمین آغاز شده و اولین لیفت خاکبرداری کامل میشود (شکل 1). به خاطر ایستایی خاک بدون غلاف، بخش فوقانی خاک واقع در پشت خاکبرداری قبل از اجرای اولین ردیف میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ها (میخ یا مسلح‌کننده نیلینگ1) پایدار (یا تقریباً پایدار) مانده و بسیج شدن مقاومت خاک در امتداد محتملترین سطح بحرانی گسیختگی امکان پایداری خاک بدون نگهداری را فراهم میآورد.
- در حین اجرای میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) 1 و روکش موقت، بارهای ناشی از تغییر شکل خاک فوقانی به شکل تنشهای برشی در امتداد میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ها به آنها منتقل شده و تبدیل به نیروهای محوری میشوند. بخش فوقانی شکل1 بطور شماتیک توزیع نیروهای محوری را در میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) 1 در انتهای لیفت 1 خاکبرداری، نشان میدهد. در این نقطه، روکش موقت جبهه خاکبرداری را نگه میدارد و اتصال بین میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) های مجاور را در ردیف 1، تامین میکند.
- در حین پیشروی خاکبرداری به لیفت 2، بخش بالایی (نگهداری نشده) دیوار پایدارسازی شده تغییر شکل جانبی میدهد. در این نقطه، سطح لغزش محتمل دیگری در بستر لیفت 2 خاکبرداری شکل میگیرد (شکل 1). سطح گسیختگی بحرانی در این تراز با تراز قبلی خاکبرداری، متفاوت است.
- سپس میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) 2 اجرا میشود. متعاقباً روکش موقت دیواره مابین لیفت 1 و 2 خاکبرداری اجرا شده و با روکش ساخته شده در لیفت 1 همپوشان میشود. متعاقباً جابجاییهای خاک در بالای لیفت 2 بارهای اضافی ایجاد خواهند نمود که به میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) 1 انتقال مییابند و به نوبه خود بارهایی را در میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) (یا نیل) 2 ایجاد میکنند. به توزیع بارهای افزایش یافته در میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) 1 در انتهای لیفت 2 خاکبرداری توجه کنید.
- برای تامین پایداری کلی، میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ها بایستی قدری فراتر از سطح محتمل گسیختگی ادامه یابند. در حین افزایش تغییر شکلهای جانبی به دلیل خاکبرداریهای بعدی، تنشهای برشی اضافی در امتداد سطح مشترک خاک- میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) و نیروهای محوری میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) های از پیش اجرا شده فعال میشوند. با پیشرفت عمق خاکبرداری، بر حجم توده خاک حائل شده افزوده میشود، که این موضوع در شکل1 نشان داده شده است.
- در حین افزایش اندازه ناحیه حائل شده، تنشهای سطح مشترک خاک- میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) و نیروهای محوری میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ها افزایش مییابد. تنشهای کششی ایجاد شده، تحت تاثیر مهار به پشت ناحیه حائل شده انتقال مییابند. این تنشها نهایتاً تمایل به پایدار سازی توده محتمل لغزش دارند.
شکل 1. سطوح محتمل گسیختگی و نیروهای کششی میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ها
- در حالیکه نیروی کششی در میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) های میانی و پایینی به خاطر افزایش عمق خاکبرداری افزایش مییابد، ممکن است نیروی کششی در برخی از میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) های فوقانی به خاطر باز توزیع بارها کاهش یابد. برای مثال، بخش فوقانی شکل 1 بطور شماتیک نشان میدهد که توزیع نیروی محوری برای میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) 1 در انتهای لیفت nام خاکبرداری (لیفت آخر) بزرگترین مقادیر را نشان نمیدهد.
- در حالیکه سطح گسیختگی بحرانی عمیقتر و بزرگتر میشود، مشارکت میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) های فوقانی در پایداری توده لغزشی (بزرگتر) کاهش مییابد. در برخی موارد ممکن است، میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) های فوقانی در ارزیابی سطوح گسیختگی بحرانی عمیق بطور کلی بیتاثیر گردند. اما نباید تصور نمود که میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) های فوقانی مازاد هستند، چونکه آنها در پایدارسازی مراحل اولیه خاکبرداری مشارکت کرده و به کاهش تغییر مکانهای جانبی کمک میکنند. برای احراز بحرانیترین مورد در هر تراز میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ها، بایستی آنالیز دیوار پایدارسازی شده در شرایط بارگذاری “در طی ساخت” و “بعد از ساخت” در نظر گرفته شود. بحرانی ترین موقعیت ممکن است بعد از اتمام دیوار پایدارسازی شده، ناشی از ترکیب بارهای طراحی بلند مدت (مثلاً، بار مرده، بار زنده و ترافیک) و بارهای نهایی (مثل زلزله) رخ دهد. در سایر موقعیتها، بحرانیترین مورد ممکن است طی ساخت رخ دهد، زمانی که پایینترین سطح خاکبرداری بدون نگهداری موقت باقی مانده و میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ها و شاتکریت هنوز نصب نشدهاند (شکل 2). این شرایط بارگذاری بحرانی کوتاه مدت میتواند بواسطه نشت موقت آب برانگیخته گردیده و تشدید شود. ضرایب اطمینان برای شرایط خاکبرداری موقت، کوچکتر از ضرائب شرایط بلند مدت میباشند و دلیل آن معمولاً کوتاهتر بودن زمان وقوع ریسک گسیختگی میباشد.
شکل 2. پایداری بحرانی محتمل در حین ساخت دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی یا نیلینگ