روانگرایی خاک

خاک های دارای پتانسیل روانگرایی
احتمال روان گرایی معمولا در خاک های زیر وجود دارد :

• خاک های ماسه ای سست و نیمه متراکم

• خاک های مخلوط شن و ماسه، ماسه شن دار سست تا نیمه متراکم

• خاک های ماسه لای دار سست تا نیمه متراکم

نحوه وقوع روانگرایی

در طی یک تکان قوی زلزله، خاک های ذکر شده تمایل به فشرده شدن خواهند داشت و لذا حجم آنها کاهش می یابد.
اگر این نوع خاک ها نتوانند سریعا آب خود را تخیله کنند آنگاه فشار آب منفذی افزایش خواهد یافت.
تنش موثر در خاک با تفاضل بین فشار سربار و فشار آب منفذی برابر است.
با افزایش نوسان ، فشار آب منفذی می تواند تا مقدار فشار سربار افزایش یابد.
چون استحکام برشی هر خاک غیر چسبنده مستقیما با تنش موثر متناسب است، خاک های ذکر شده مقاومت برشی نخواهند داشت که در این حالت روانگرایی در آنها به وقوع می پیوندد.
جوشش خاک که در حین وقوع زلزله در سطح زمین مشاهده می شود دلیل بر وقوع روان شدگی است.
روش های مقابله با روانگرایی
هنگامی که از پتانسیل روانگرایی خاک زیر پی اطمینان حاصل شد، اقدامات مناسبی شامل موارد زیر باید برای مقابله با روانگرایی اتخاذ گردد :

• تلاش در جهت کاهش ظرفیت باربری زمین در مرحله طراحی

• مسلح کردن فونداسیون های موجود، به عنوان مثال افزایش و یا مسلح نمودن شمع ها

• بهسازی زمین برای جلوگیری از روانگرایی

در این پست بر روی روش های بهسازی زمین با هدف جلوگیری از وقوع روانگرایی به عنوان اقدامی برای محافظت فونداسیون موجود تأکید می شود.
این روش ها را می توان به دو دسته تقسیم نمود:

• افزایش مقاومت زمین در برابر روانگرایی

• تغییر شرایط زمین از لحاظ تنش و تغییر شکل یا شرایط فشار آب حفره ای

روش های مختلفی برای مقابله با روانگرایی منطبق با مشخصات آن وجود دارد. هر یک از این روش ها در ادامه شرح داده می شود :
افزایش تراکم
در این حالت زمین ماسه ای در جهت کاهش نسبت تخلخل آن و در نتیجه افزایش مقاومت در برابر روانگرایی متراکم می شود.
یک روش عمومی عبارت است از ساختن شمع های ماسه ای متراکم شده با قطر زیاد با استفاده از تکنیک های ویبراسیون.
جایگزینی ماسه شل
ماسه شل جهت جلوگیری از وقوع روانگرایی جایگزین می شود و علاوه بر آن نیز در بعضی مواقع عملیات تراکم هم به دنبال آن انجام می شود.
این روش ها هنگامی مفید می باشند که لایه ای که باید بهسازی شود کم عمق بوده و یا ارتعاش ممکن نباشد.
سفت سازی خاک
این کار یک فرآیند شیمیایی تثبیت کننده می باشد که در آن مصالح تثبیت کننده به خاک ماسه ای اضافه و یا با آن مخلوط می شود تا مقاومت خاک در برابر روانگرایی افزایش یابد.
این روش ها براساس این مفهوم می باشند که ساختار های با ذرات پایدار ، هنگام وقوع زلزله می توانند از ایجاد فشار آب حفره ای بیش از حد جلوگیری کنند و حتی
اگر زلزله باعث ایجاد فشار آب حفره ای بیش از حد شود ، به گونه ای که تنش مؤثر خاک از بین برود، چسبندگی اضافی تولید شده توسط مصالح تثبیت کننده باعث مقاومت خاک در برابر زلزله می شود.
سفت سازی خاک شامل روش هایی چون اختلاط عمیق و اجرای شمع های ساخته شده از آهک زنده می شود.
در روش اختلاط عمیق سعی می شود با مخلوط کردن و بهم زدن مصالح پایدارکننده در داخل زمین، خاک را سفت نموده و در نتیجه از روانگرایی جلوگیری شود.
در روش دوم شمع های ساخته شده از آهک زنده به داخل زمین کوبیده می شوند و آهک زنده شروع به جذب آب می کند در نتیجه منبسط شده و خاک اطراف آن تحکیم می یابد و بدین وسیله از وقوع روانگرایی در این منطقه جلوگیری می شود.
در این روش سعی می شود که مقاومت خاک در برابر روانگرایی افزایش یابد و همچنین نیروهایی که در اثر انبساط آهک ایجاد می شوند تنش های مؤثر در خاک را افزایش می دهند.
مستهلک کردن فشار آب حفره ای
در این روش سعی می شود با فراهم آوردن زهکش های شنی و یا با استفاده از مصالح مصنوعی دیگر، نفوذپذیری خاک را افزایش داده و در نتیجه از ایجاد فشار آب حفره ای بیش از حد در لایه های ماسه ای در اثر زلزله جلوگیری نمود.
این روش ها را می توان با ایجاد صدا و یا ارتعاش انجام داد بنابراین اثر بسیار کمی بر رو ی سازه ها ی مجاور خواهند داشت.
کم کردن خطر روان شدگی از طریق طراحی سازه ای
در طراحی هر سازه، برای مقاومت در مقابل روان شدن خاک می بایست تغییر شکلهای خاک را که در حین روان شدن آن رخ می دهند در نظر گرفت.
این مطالب در طراحی پی ساختمان تاثیر چشمگیری دارد .
طراحی برای مقاومت در برابر روان شدن با استفاده از شمع ها یا صندوقه هایی صورت می پذیرد که در زیر لایه های خاکی که به طور بالقوه امکان روان شدن دارند، قرار می گیرند و به خاک یا سنگی که تکیه گاه محسوب می شوند، متکی هستند.
در چنین طرح هایی باید نیروهای احتمالی فروکش را که از نشست خاک های فوقانی ناشی می شوند در نظر گرفت.
همچنین به سبب از بین رفتن بخش عمده توانایی در انتقال نیروهای افقی به خاک های روان شده، ممکن است به طرح خاصی برای نیروهای جانبی یا برش پایه نیاز باشد.
این طرح ممکن است شامل استفاده از شمع های مایل یا طراحی صندوقه هایی بصورت ستون های بدون تکیه گاه که در طول نواحی روان شده قرار می گیرند، باشد.
اجزای سیستم پی باید کاملا خوب به همدیگر متصل شوند تا در مقابل گسترش جانبی احتمالی خاک ها مقاومت کنند.
دال های کف که بر بستر زمین واقع اند می توانند دستخوش نشست یا جابجایی تفاضلی شوند و می بایست از لحاظ سازه ای مهار شوند تا آثار ناشی از روان شدن خاک به حداقل رسانده شود .
خاک های فاقد پتانسیل روانگرایی
در خاک های زیر احتمال وقوع روان شدگی وجود ندارد :

• خاکهای چسبنده با بیش از ۵۰ درصد مواد ریزدانه حاوی مقدار قابل توجهی رس

• خاک های متراکم

• خاک های مخلوط شن و ماسه و مواد ریزدانه چسبنده با درصد قابل توجهی ریزدانه با دانه بندی خوب

توجه : برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با روانگرایی اینجا کلیک کنید.