مقادیر مقاومت پیوند در طراحی پایدارسازی خاک به روش میخکوبی یا نیلینگ
مقاومت یک میخ (یا مسلحکننده نیلینگ) در مقابل پول اوت که بروش حفاری- تزریق اجرا شده باشد، از اندازه میخ (یا مسلحکننده نیلینگ) (قطر و طول) و مقاومت نهایی پیوند،”qu” تاثیر میپذیرد.
رزیستور پیوند همان مقاومت برشی بسیج شده در امتداد سطح مشترک خاک-دوغاب میباشد.
مقاومت پیوند به ندرت در آزمایشگاه اندازه گیری میشود و هیچ استانداردی که بتوان از آن برای ارزیابی مقاومت پیوند بدست آمده از مطالعات کورولیشن محلی و تجربیات محلی در شرایط مشابه استفاده نمود، وجود ندارد.
در نتیجه این وابستگی شرایط محلی، دفترچه مشخصات قرارداد شامل الزامات سخت و محکمی میباشد که طبق آن درصدی از میخ (یا مسلحکننده نیلینگ) ها برای بررسی طرح مقاومت پیوند، تحت آزمایش بارگذاری برجا قرار میگیرند.
عوامل تاثیرگذار
طبق تجربیات مشاهده شده برای میخ (یا مسلحکننده نیلینگ) های حفاری- تزریق شده، مقاومت پیوند از موارد زیر تاثیر میپذیرد:
- شرایط زمین اطراف میخ (یا مسلحکننده نیلینگ) (نوع خاک و شرایط آن)
- اجرای میخ (یا مسلحکننده نیلینگ) ها، از جمله:
- روش حفاری
- پروسه تزریق
- طبیعت تزریق
- فشار تزریق (مثلاً، ثقلی یا تحت فشار)
- اندازه ناحیه تزریق شده
برای میخ (یا مسلحکننده نیلینگ) های حفاری- تزریق شده در خاکهای غیر چسبنده، بزرگی فشار سربار و طبیعت خاک دانهای بر زاویه اصطکاک خاک تاثیر میگذارد، که آنهم به نوبه خود بر مقاومت پیوند تاثیر میگذارد. برای میخ (یا مسلحکننده نیلینگ) های تزریق شده در خاک ریزدانه، بطور کلی، مقاومت پیوند کسری از مقاومت برشی زهکشی نشده خاک میباشد. نسبت مقاومت پیوند به مقاومت برشی زهکشی نشده خاک، “qu/Su“، برای خاکهای نرم بزرگتر از خاکهای سخت میباشد.
مقدارهای معمول پیوند نهایی برای میخ
مقادیر معمول پیوند نهایی برای میخ (یا مسلحکننده نیلینگ) های حفاری- تزریق شده در خاکهای مختلف و با استفاده از روشهای حفاری متفاوت در جدول 1 ارائه شده است. مقادیر این جدول فقط با روش تزریق ثقلی همخوانی دارد. جدول 1 این امکان را فراهم میکند که طراح، مقاومت پیوند را با وارد نمودن اسم نوع سنگ و خاکهای تشریح شده بواسطه منشاء و مبداء ژئولوژیک آنها (مثلاً، ریزشی، مارین و …) ارزیابی نموده و تخمین بزند. اگرچه جدول 1بازه وسیعی از انواع سنگها و خاکهای مختلف، روشهای حفاری، و شرایط زمینی را پوشش میدهد، ولی دادههای استفاده شده در جدول همه موارد ترکیبی ممکن را پوشش نمیدهند.
مقاومتهای پیوند بالا و پایین ذکر شده در جدول1، تقریباً با شرایط حداقل و حداکثر مطلوب برای یک نوع خاک و روش ساخت همخوانی دارند. برای مثال، در مورد خاکهای دانهای، در مواردی که محدودهها نسبتاً عریض باشند، مقاومتهای پیوند بالا و پایین ممکن است به ترتیب، با شرایط مصالح سست و خیلی متراکم همخوانی داشته باشند. این مقادیر بطور ذاتی محافظه کارانه میباشند و میتوان از آنها بعنوان مقادیر اولیه در طراحی استفاده نمود. مقاومت پیوند نهایی خاک را میتوان، طی بررسیهای محلی پروژه از طریق نتایج آزمایش PMT برجا و با استفاده از کورولیشن زیر تخمین زد:
سنگ ها |
در مورد سنگها، مقاومت پیوند را میتوان از روی کورولیشن با مقاومت فشاری سنگ سالم، ارزیابی نمود. در جای دیگر انجمن Post-Tensioning (PTI, 1996) پیشنهاد میکند که تنش پیوند نهایی بین سنگ و دوغاب را میتوان بعنوان 10% از مقاومت فشاری محدود نشده سنگ تا میزان حداکثر 4000 کیلو پاسکال، تقریب زد. اما توصیه شده است که مقاومت پیوند تخمینی، از مقادیر موجود برای سنگهای معمول که در جدول 1 ذکر شده است فراتر نرود.
مقاومت پیوند میتواند بطور قابل توجهی توام با افزایش فشار دوغاب (Shiehds et al, 1978; Weatherby, 1982) افزایش یابد. در خاکها تحت فشار دوغاب کمتر از 350 کیلوپاسکال، مقاومت پیوند محاسبه شده در حدود دو برابر مقاومت پیوند منتج از دوغاب ریزی ثقلی میباشد (Elias and Juran, 1991). در سنگها، افزایش در مقاومت ناشی از فشار دوغاب میتواند حتی بیشتر نیز باشد. ولی رشد مقاومت پیوند با افزایش فشار متناسب نبوده و پس از رسیدن به مقدار خاصی، ثابت میماند. تحت این شرایط، فقط آزمایشهای بارگذاری درجا میتواند تخمین و ارزیابی معقولی از مقاومت تامین کند.
بدلیل مشکلات موجود در تخمین مقاومت پیوند، نیاز به آزمایشهای بارگذاری میخ (یا مسلحکننده نیلینگ) های پیش بهره برداری برای بررسی مقاومت پیوند ذکر شده در دفترچه مشخصات و ایجاد حداقل طول میخ (یا مسلحکننده نیلینگ) لازم جهت نگهداری و پشتیبانی بارگذاری طرح، یک امر رایج میباشد.
در موارد خاص، جاییکه از میخ (یا مسلحکننده نیلینگ) های رانشی در خاکهای دانهای استفاده میشود (فقط کاربردهای ویژه)، مقاومت بدست آمده بطور برجسته ای اصطکاکی بوده و از همان عوامل موثر بر مقاومت اصطکاکی خاک، تاثیر میپذیرد.
عوامل موثر بر مقاومت اصطکاکی خاک
- فشار سربار در امتداد طول پیوند
- دانسیته نسبی خاک
- روش اجرا
زاویه اصطکاک ظاهری در سطح مشترک خاک- میخ (یا مسلحکننده نیلینگ)، را میتوان بین 75/0 تا 1 برابر tagφ تخمین زد. که “φ” زاویه اصطکاک موثر مصالح دانهای است (Elias and Juran, 1991).
جدول 1. مقاومت تخمینی میخ (یا مسلحکننده نیلینگ) ها در خاک و سنگ |
|||
مصالح | روش ساخت | نوع سنگ یا خاک | مقاومت نهایی
qu (kPa) |
سنگ | حفاری دورانی | مارل- سنگ آهک
فیلیت (Pyllite) چالک (Chalk) دولومیت نرم دولومیت ترکدار سنگ آهک هوازده شیل هوازده شیست هوازده بازالت شیل سخت یا تخته سنگ متورق |
400 – 300
300 – 100 600 – 500 600 – 400 1000 – 600 300 – 200 150 – 100 175 – 100 600 – 500 400 – 300 |
خاکهای غیرچسبنده | حفاری دورانی | ماسه یا شن
ماسه سیلتدار سیلت رسوبات کوهپایهای واریزه ای نرم |
180 – 100
150 – 100 75 – 60 120 – 40 150 – 75 |
غلاف گذاری رانشی | ماسه یا شن
سربار کم سربار زیاد مارین متراکم واریزهای |
240 – 190 430 – 280 480 – 380 180 – 100 |
|
اوگر | خاکریز ماسه سیلتی
ماسه نرم سیلتی ماسه رسی سیلتدار |
40 – 20
90 – 55 140 – 60 |
|
تزریق تحت فشار | ماسه
ماسه یا شن |
380
700 |
|
خاکهای ریزدانه | حفاری دورانی | رس سیلتی | 50 – 35 |
غلاف گذاری رانشی | سیلت رسی | 140 – 90 | |
اوگر | لس
رس نرم رس سفت سیلت رسدار سفت رس ماسهدار آهکی |
75 – 25
30 – 20 60 – 40 100 – 40 140 – 90 |