مقادیر مقاومت پیوند در طراحی پایدارسازی خاک به روش نیلینگ

مقاومت یک میخ در مقابل پول­اوت که بروش حفاری- تزریق اجرا شده باشد، از اندازه میخ و مقاومت نهایی پیوند،”q_u”  تاثیر می ­پذیرد. مقاومت پیوند، مقاومت برشی بسیج شده در امتداد سطح مشترک خاک دوغاب می ­باشد. در واقع هیچ استانداردی که بتوان از آن برای ارزیابی مقاومت پیوند بدست آمده از مطالعات کورولیشن و تجربیات محلی استفاده کرد، 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 خاک ­های غیر چسبنده، بزرگی فشار سربار و طبیعت خاک دانه­ های بر زاویه اصطکاک خاک تاثیر می­ گذارد، که آن هم به نوبه خود بر مقاومت پیوند تاثیر می­ گذارد. برای میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ)  های تزریق شده در خاک ریزدانه، به طور کلی، مقاومت پیوند کسری از مقاومت برشی زهکشی نشده خاک می ­باشد. نسبت مقاومت پیوند به مقاومت برشی زهکشی نشده خاک، “q_u/S_u“، برای خاک­ های نرم­ بزرگ­ تر از خاک­ های سخت می ­باشد.

مقادیر معمول پیوند نهایی برای میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) های حفاری تزریق شده در خاک­ های مختلف و با استفاده از روش­ های حفاری متفاوت در جدول 1 ارائه شده است. مقادیر این جدول فقط با روش تزریق ثقلی هم خوانی دارد. جدول 1 این امکان را فراهم می­کند که طراح، مقاومت پیوند را با وارد نمودن اسم نوع سنگ و خاک­ های تشریح شده به واسطه منشاء و مبداء ژئولوژیک آن ها (مثلاً، ریزشی، مارین و …) ارزیابی نموده و تخمین بزند.

مقاومت های پیوند بالا و پایین ذکر شده در جدول 1، تقریباً با شرایط حداقل و حداکثر مطلوب برای یک نوع خاک و روش ساخت همخوانی دارند. برای مثال، در مورد خاک­ های دانه ه­ای، در مواردی که محدوده ­ها نسبتاً عریض باشند، مقاومت­ های پیوند بالا و پایین ممکن است به ترتیب، با شرایط مصالح سست و خیلی متراکم همخوانی داشته باشند. این مقادیر به طور ذاتی محافظه کارانه می­ باشند و می ­توان از آن ها به عنوان مقادیر اولیه در طراحی استفاده نمود. مقاومت پیوند نهایی خاک را می ­توان، طی بررسی­ های محلی پروژه از طریق نتایج آزمایش PMT برجا و با استفاده از کورولیشن زیر تخمین زد:

در این رابطه “P_L” فشار محدود اندازه­گیری شده بوسیله پرسیومتر بر حسب مگاپاسکال، و “q_u” مقاومت پیوند نهایی است که بر حسب کیلوپاسکال محاسبه می­شود. معادله فوق در دستگاه انگلیسی، به قرار زیر می ­باشد:

در مورد سنگ­ ها، مقاومت پیوند را می ­توان 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 می ­توان 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 سنگ­ های معمول که در جدول 1 ذکر شده است فراتر نرود.

مقاومت پیوند می­ تواند به طور قابل توجهی توام با افزایش فشار دوغاب (Shiehds et al, 1978; Weatherby, 1982) افزایش یابد. در خاک­ ها تحت فشار دوغاب کمتر از 350 کیلو پاسکال، مقاومت پیوند محاسبه شده در حدود دو برابر مقاومت پیوند منتج از دوغاب ریزی ثقلی می­باشد (Elias and Juran, 1991). در سنگ ­ها، افزایش در مقاومت پیوند ناشی از فشار دوغاب می ­تواند 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 آزمایش ­های بارگذاری درجا می تواند تخمین و ارزیابی معقولی از مقاومت پیوند تامین کند.

بدلیل مشکلات موجود در تخمین مقاومت پیوند، نیاز به آزمایش ­های 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، جایی که از میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) های رانشی در خاک­ های دانه ­ای استفاده می­ شود (فقط کاربردهای ویژه)، مقاومت پیوند به دست آمده به طور برجسته ­ای اصطکاکی بوده و از همان عوامل موثر بر مقاومت اصطکاکی خاک، تاثیر می­ پذیرد­، از جمله:

• فشار سربار در امتداد طول پیوند

• دانسیته نسبی خاک

• روش اجرا

زاویه اصطکاک ظاهری در سطح مشترک خاک- میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ)، را می­ توان بین 75/0 تا 1 برابر tagφ تخمین زد. که “φ” زاویه اصطکاک موثر مصالح دانه­ای است (Elias and Juran, 1991).