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 محدودکننده 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 مقاله 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.
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 .
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 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.
سایر مطالب سایت پی بان:
در پروژه‌های گودبرداری، پایدارسازی و اجرای سازه نگهبان، منظور از سطح خطر گودبرداري چیست؟
پایدارسازی و بهسازی زمین به روش جت گروتینگ
