پاورپوینت بهسازی خاک

1

فهرست
2

سال ها پیش، مهندسان در عملیات های عمرانی مختلف، همواره با مشکالت و موانع زیادی روبرو بودند. اولین قسمتی که سازه های عمرانی با آن در ارتباط اند، بستر است و مشکلات نیز از همینجا شروع شدند. مشکلات عمده خاک ها از یک طرف و تجربه کم مهندسان و کمبود امکانات فنی از طرف دیگر موجب ضعف و مشکالتی در سازه های عمرانی شد. ضعف خاک در ظرفیت باربری، کمبود خواص مکانیکی مطلوب، خاصیت تورم زایی و… . این مسائل و روش ها ، ترفند های جدیدی را نیاز داشتند که با تکامل دانش مهندسی و ظهور فناوری های نو در رشته عمران به این مهم نائل آمدند. روش های مختلف جهت بهسازی خاک با توجه به اهمیت پروژه، جنس خاک اولیه، وسعت منطقه مورد نظر جهت بهسازی، دسترسی محلی به مصالح، تجهیزات و نیروهای متخصص، فاکتورهای زیست محیطی، تجارب مهندسان،
مقدمه:
3

مقدمه : مسائل اقتصادی و زمان مجاز برای تکمیل پروژه انتخاب می شوند. الزام به ذکر است که شناخت منطقه و بررسی انواع خاک هایی که ایجاد مشکل می کنند نیز از ضرورت و اهمیت بالایی برخوردار است.
4

اجرای تثبیت وبهسازی خاک
بهسازی خاک شامل روشهای مختلف تغییر خصوصیات خاک بوده که نهایتا منجر به افزایش مقاومت ؛کاهش تغییرات حجمی وتامین رفتار خاص خاک رابه همراه دارد.که به دودسته زیر تقسیم می شوند:

الف)تراکم یا تحکیم:شامل جایگزینی خاک با مصالح مناسب؛تراکم دینامیکی؛تراکم ارتعاشی وپیش بارگذاری

ب)تثبیت:افزودن مصالحو اختلاط عمیق سیمان
5

6

7

به طور کلی خاک های مشکل ساز در پروژه های عمرانی را می توان به چهار دسته کلی تقسیم کرد: 1.خاک های ریزدانه (خاک دستی) 2.خاک های انبساطی (منبسط شونده) 3. خاک های رمبنده (فروریزشی) 4.خاک های نرم و شل (آبگونه شونده) توجه: خاکهای آلوده به مواد شیمیایی و نفتی را میتوان در گروه خاک های دستی تقسیم بندی کرد.
انواع خاک های مشکل ساز در پروژه های عمرانی:
8

خاک های انبساطی(منبسط شونده): این خاصیت عموما در خاک های ریزدانه رسی دیده می شود. خاک های انبساطی دارای مقدار زیادی کانی مونت موریلونیت می باشدکه با جذب آب، پتانسیل تورمی و انبساطی باالایی دارند. این نوع خاک با از دست دادن آب منقبض می شود. تغییرات حجمی مشکل ساز ترین خاصیت خاصیت خاک های رسی است. این خاک ها را می توان به طریقی به عمل اورد که تغییرات حجمی محدود شودمثال از طریق کنترل رطوبت و یا تثبیت با مواد افزودنی.
خاک های ریز دانه (دستی):
در پروژه ای عمرانی ؛گاهی زمین هایی مورد استفاده قرار می گیرد که قبلا محل دفن زباله های مختلف از جمله:حفاری های شهری وغیر شهری؛ضایعات ساختمانی وپسماند های صنعتی و.. که به این نوع خاک ؛خاک دستی می گویند.
مشکل عمده این نوع خاک ها، انباشتن این مصالح بدون در نظر گرفتن تمهیدات خاصی جهت تجزیه یا تحکیم زباله هاست. مهترین مشکلات: ضعف باربری، تغییرات حجم و ناپایداری
9

خاک های رمبنده (فروریزشی): هنگامی که این خاک ها در شرایط بارگذاری همراه با غرفاب شدن و یا ارتعاش قرار می گیرند، عامل ایجاد پیوند بین ذرات آن ها از بین رفته و با وجود تخلخل زیاد ساختمان درونیشان می شکند، پس نشست زیادی را به دنبال خواهند داشت. این نوع خاک ها تا زمانی که رطوبتشان تغییر نکند، مشکل زیادی برای سازه های عمرانی ایجاد نمی کنند.
خاک های نرم وشل(سست):
مهم ترین ویژگی ها
1.مقاومت کم
2.ناپایداری حجمی
برای نمونه خاک هایی مثل ماسه و لای های شل، رس های نرم با رطوبت بالاو خاک های آلی را می توان نام برد.
10

1حفاری وبرداشت، جابه جایی و جایگزینی 2.تراکم سطحی 3.تراکم دینامیکی 4.تراکم ارتعاشی 5.انفجار 6.پیش فشردگی از طریق پیش بارگذاری 7.تزریق 8.استفاده از مواد افزودنی 9.سیستم های حرارتی
برخی از روشهای بهسازی و تثبیت خاک:
11

1.جایگزینی خاک با مصالح مناسب(تعویض وتراکم خاک)
برای خاکهای نرم ویا شل که روی لایه ای با باربری مناسب در اعماق سطحی قرار دارند وضخامت انها کم تر از حدود ۵ متر است.

ممکن است اقتصادی ترین راه حل بهسازی متناسب با نوع پروژه برداشت و جایگزین انها با مصالح قرضه ویا با همان خاک اولیه پس از عمل اوری است.
12

2.تراکم سطحی:
زمانی که خاک در رطوبت بهینه خود قرار دارد، اصلاح سطحی خاک و تراکم آن موجب افزایش ظرفیت باربری خاک می شود؛ تراکم موجب کاهش چشمگیر تخلخل، افزایش فزاینده وزن مخصوص و خواص شده و پارامترهای زیادی از خاک را افزایش میدهد. این روش در لای یا رس به طور خاص اثر چشمگیری ندارد.
تراکم سطحی مانند روش های مرسوم در روسازی، به این صورت است که لایه ها در ضخامت خاص خود ریخته شده وتحت رطوبت بهینه مورد نیاز قرار می گیرند، سپس متناسب با جنس خاک، توسط غلتک مورد نیاز کوبیده می شوند.
13

3.تراکم دینامیکی:
این روش بهسازی و تثبیت، بر ایجاد ضربه جهت افزایش تراکم خاک استوار است. که می توان تا عمق 30 متر از زمین رامتراکم کرد.
مناسب برای: خاکریز های سنگی؛ خاکهای رمبنده؛ماسه های سست و… استفاده کرد.
به دلیل ایجاد سروصدای زیاد وارتعاشات شدید که ممکن است به ساختمان های مجاور آسیب برساند در مناطق شهری استفاده نمی گردد.
14

تراکم ارتعاشی
این روش برای خاکهای غیر چسبنده بخصوص در زیرسطح اب بکار می رود که در ان عمق تراکم خاک بافروبردن دستگاه مخروط ارتعاشی در خاک و ارتعاش ان صورت می گیرد. اغلب در سطح زمین ودر اطراف مقداری شن وماسه ریخته می شود تا همراه مخروط ارتعاشی وارد لایه های ماسه ای شده متراکم گردد ودر ان ناحیه ستونی متراکم (شمع نیمه عمیق) به وجود اید. ارتعاش مخروط همراه با فشار اب با سهولت بیشتری انجام می گیرد.
15

انفجار:
تراکم در عمق توسط انفجار در بسیاری از حالت ها می تواند وسیله ای سریع و کم هزینه برای بهسازی خاک باشد، مراحل
کلی این روش به صورت زیر است:
الف) نصب لوله با حفاری جت آب و یا گمانه زنی جهت جایگذاری مواد منفجره
ب) جایگذاری مواد منفجره در عمق مورد نظر
ج)پر کردن گمانه همراه با بیرون کشیدن لوله
د)منفجر کردن مواد طبق الگویی از پیش تعیین شده
نکته قابل توجه این است که؛ حداکثر عمقی که انفجار می تواند تثبیت کند، عدد خاصی نیست، ولیکن تا عمق 06 متر با این
روش پیشنهاد می شود. روش انفجار در آب در خاک های سست و اشباع موفقیت آمیز و اقتصادی می باشد،
16

در این روش فشاری بزرگتر و بیشتر از فشاری که فونداسیون سازه قرار است بعدا به خاک وارد کند، به بستر وارد می کند پس نتیجه ی آن، پیش فشردگی بستر قبل از عملیات اجرایی است. پیش بارگذاری به کمک خاکریزی، ایجاد مخازن آب، ایجاد استخر های آب با پوشش نشست ناپذیر و پایین بردن سطح آب زیر زمینی و مکش انجام می شود.
پیش فشردگی از طریق پیش بارگذاری
17

اهداف عمده این روش: 1-اعمال بارهای موقت برای حذف و یا کاهش نشست هایی که احتمالا بعد از ساخت بنا قرار است اتفاق بیفتد. 2-بهبود مقاومت برشی خاک بستر، با افزایش وزن مخصوص، کاهش تخلخل و کاهش درصد رطوبت آن 3-افزایش سختی خاک و کم کردن رطوبت موجود در خاک 4-پیش بارگذاری در خاک های لای دار و رس تحکیم عادی یافته از تاثیر بیشتری برخوردار می باشد، در شرایطی که خاک اشباع باشد؛ استفاده از زهکش های قائم همراه با پیش بارگذاری، سبب همزمانی تحکیم قائم و شعاعی شده و حدود 16 برابر زمان تحکیم را کاهش می دهد.
پیش فشردگی از طریق پیش بارگذاری

18

تزریق
در روش تزریق، کار با ایجاد چاله ها و گمانه هایی به فواصل معین، توسط دستگاه حفار و پرکردن این چاه ها با مواد سیال و نفوذ این مواد با سیستم های مختلف جذبی و ایجاد فشار در زمین مورد نظر می باشد، این روش پر هزینه بوده و درحالت های خاص مثل تثبیت بستر خاک برای بهسازی خاک در موارد ویژه به کار می رود.
19

تزریق
برخی از کاربرد های روش تزریق:
1.مقاوم سازی خاک، زیرسازه ی موجود جهت جلوگیری از جابه جایی ساختمان به دلیل خاکبرداری در همسایگی
2.کنترل جابه جایی زمین در حین عملیات احداث تونل
3.مقاوم سازی خاک برای کاهش سیستم های محافظتی جانبی
4.مقاوم سازی خاک برای افزایش مقاومت شمع ها
5.تثبیت ماسه های شل، برای جلوگیری از واگرایی
6.کنترل واگرایی و ناپایداری در خاک های متعدد
7.تثبیت شیروانی ها
20

تثبیت با افزدونی ها یکی از قدیمی ترین روش های بهسازی خاک است. قرن هاست که تثبیت با آهک و سیمان همراه با واکنش های شیمیایی و سیمانی شدن همراه است. بهترین هدف استفاده از افزودنی های شیمیایی، کنترل و بهبود پایداری حجمی خاک و نیز مقاومت تعویض خواص تنش- کرنش آن می باشد.
استفاده از مواد افزودنی
21

استفاده از مواد افزودنی
مواد آلی معروف عملیات تثبیت عبارت است از: رزین ها، پلی استر ها، مواد غیرآلی (سیمان و آهک)
معمولا برای تثبیت خاک های ریزدانه با پلاستیسیته و قابلیت تورم بالا، 9% تا 0% وزن خشک آن، به خاک آهک افزوده می شود و برای تثبیت خاک های ماسه ای و خاک های با پلاستیسیته ی کم، 9% تا 8% وزن خشک آن، سیمان به خاک
افزوده می شود.
22

روش های حرارتی، اعم از گرمایی و سرمایی می تواند برای تثبیت خاک به کار رود، مثلا اگر خاک های ریزدانه تا 166درجه سانتی گراد حرارت داده شوند، خشک شده و مقاومتشان افزایش می یابد، به شرط آن که از افزایش رطوبت بعدی جلوگیری شود. حرارت دادن این خاک ها از 0666 درجه سانتی گراد تا 10000 درجه سانتی گراد، باعث بهبود دائمی خواص خاک می شود، ویژگی هایی از جمله کاهش حساسیت نسبت به آب، کاهش تورم و تراکم پذیری با افزایش مقاومت خاک، خواصی هستند که با قرار گرفتن خاک در این درجه حرارت بوجود می آیند.
سیستم های حرارتی
23

یافته ها: شناخت انواع خاک های مشکل ساز و راه های مناسب برای بهسازی و تثبیت هرکدام از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
24

شناخت روش های مرسوم و اجرایی بهسازی و تثبیت خاک ها، کمک شایانی به انتخاب بهترین روش در هر یک از پروژه های عمرانی وابسته به شرایط خاص هرکدام دارد.
25

شناخت روش های مرسوم و اجرایی بهسازی و تثبیت خاک ها، کمک شایانی به انتخاب بهترین روش در هر یک از پروژه های عمرانی وابسته به شرایط خاص هرکدام دارد.

26

از آنجاکه روش ها و راهکار های مختلف همواره با پیشرفت علم و تکنولوژی قابل پیشرفت هستند، لذا بررسی دقیق روش های جدید دیگر، به همراه مشکلات جدی دیگر خاک ها، از جمله آلودگی های شیمیایی و نفتی و روش های برطرف کردن و تثبیت آنها می تواند موضوعات و عناوین جذاب و کاربردی برای مطالعات بعدی سایر پژوهشگران در این حوزه باشد.
بحث ونتیجه گیری:
27

منابع:
عاطفی فرد. مسعود و سعید بهنیا، مقایسه ای اجمالی بین نتایج استفاده از پتوی رسی نفوذناپذیر و پرده تزریق در آب بندی سدها، دومین
کنفرانس ملی مکانیک خاک و مهندسی پی، ایران، قم، دانشگاه صنعتی قم، 1931
غفارپور جهرمی. سعید و فاطمه بداغی، ارزیابی فرآیند تثبیت خاک رس و خاکهای مسئله دار با مصالح سنتی، دومین کنفرانس ملی
مکانیک خاک و مهندسی پی، ایران، قم، دانشگاه صنعتی قم، 1931
جعفرزاده. فردین و مهدی جلیل زاده آذر، مدلسازی تراکم دینامیکی به روش فیزیکی و بررسی پارامترهای موثر بر آن، اولین کنگره ملی
مهندسی عمران، ایران، تهران، دانشگاه شریف، عمران،
28

29