X
تبلیغات
GEOTECHNICAL ENGINEERING
GEOTECHNICAL ENGINEERING
مهندســـــي ژئوتـــكنيــــك 
قالب وبلاگ
لینک دوستان
پيوندهای روزانه

روشهای تشخیص خاکهای واگرا

 

طی سالهای گذشته محققین روشهای مستقیم و غیرمستقیم مختلفی را برای ارزیابی پتانسیل واگرائی خاکهای رسی پیشنهاد نموده اند. این روشها را می توان به دو دسته فیزیکی و شیمیائی تقسیم نمود. در بخش روشهای فیزیکی می توان آزمایشهای کرامب، هیدرومتری دوگانه و پین هول را نام برد. روشهای شیمیائی که اساساً وجود مقدار نسبی و غلظت کاتیونها را در خاک مورد ارزیابی قرار می دهند نیز خود در شکلهای مختلفی توصیه شده است که ذیلاً به اختصار تشریح می شود:

 

روش کرامب

در این روش قطعه کوچکی از خاک با رطوبت حدود 60 درصد رطوبت حد خمیری به بعد تقریبی 15 میلی متر تهیه و به آرامی درون یک بشر حاوی 250 میلی لیتر آب مقطر قرار می گیرد و پس از گذشت زمان 15 دقیقه شدت واکنش آن نسبت به آب، مورد ارزیابی قرار گرفته و واگرائی آن بشرح زیر طبقه بندی می شود.

-        چنانچه هیچگونه فرسایش یا کدورت آب مشاهده نگردد، غیر واگرا ارزیابی می شود.

-        اگر کدری مختصری در رنگ آب و پیرامون نمونه مشاهده شود، واکنش واگرائی ضعیف ارزیابی می گردد.

-        در صورتی که کدری آب در حد متوسط و بیشتر از حالت قبل باشد، واکنش متوسط ارزیابی می شود.

-        در حالتی که آب پیرامون نمونه کاملاً کدر و گل آلود شده و ذرات خاک کاملاً شناور شوند، واکنش شدید و خاک واگرا ارزیابی می گردد.

در برخی مراجع انجام این آزمایش در دو حالت با استفاده از آب مقطر و آب منطقه مورد نظر پیشنهاد شده است.

براساس توصیه های محققین چنانچه خاکی در این آزمایش واکنش نشان دهد به احتمال زیاد واگراست، ولی عدم واکنش در آن به معنای غیر واگرا بودن خاک نمی باشد.

 

روش هیدرومتری دوگانه

در این آزمایش دانه بندی ذرات خاک با روش هیدرومتری استاندارد در دو حالت تعیین شده و نتایج حاصله با یکدیگر مقایسه و پتانسیل واگرائی براساس این مقایسه ارزیابی می گردد. در یک مرحله آزمایش هیدرومتری طبق روش استاندارد و با کمک ماده شیمیائی پراکنده ساز و با استفاده از بهم زن مکانیکی صورت می گیرد. در مرحله بعدی همین آزمایش بدون استفاده از محلول شیمیائی پراکنده ساز و بهم زن مکانیکی صورت گرفته و منحنی های دانه بندی در دو مرحله ترسیم و مقدار درصد ذرات ریزتر از 005/0 میلی متر در هر دو روش تعیین می گردد. در این صورت پارامتری بنام نسبت پراکندگی یا نسبت واگرائی بشرح زیر تعیین می شود:

 

100× درصد ذرات کوچکتر از 5 میکرون در آزمایش دوم /درصد ذرات کوچکتر از 5 میکرون در آزمایش اول = نسبت واگرائی

چنانچه نسبت واگرائی بیشتر از 50 درصد باشد، خاک دارای پتانسیل واگرائی می باشد و چنانچه این رقم بیشتر از 35 درصد باشد، خاک احتمالاً واگراست. ارقام بین 35-15 درصد نشان دهنده احتمال واگرائی متوسط و ارقام کمتر از 15 درصد احتمال واگرا نبودن خاک را نشان می دهند. از آنجا که نتایج این آزمایش تابع عوامل متعددی از جمله رطوبت خاک و خمیرائی آن می باشد، لذا نتایج حاصل باید با احتیاط و در مقایسه با نتایج سایر روشها مورد استفاده قرار گیرد.

 

روش پین هول

این آزمایش در سال 1976 توسط شرارد و همکاران برای اندازه گیری مستقیم پتانسیل واگرائی خاکهای متراکم شده ابداع گردید. در این آزمایش، آب از سوراخ کوچکی که درون نمونه تعبیه شده، تحت بار هیدرولیکی معین جریان پیدا نموده و در مسیر خود ذرات خاک را تحت انرژی فرسایشی قرار می دهد. در رسهای واگرا، ذرات کلوئیدی حاصل از فرسایش دیواره سوراخ همراه با این جریان آب به بیرون منتقل گشته و آب را کدر می سازند، ولی در رسهای مقاوم به فرسایش و غیر واگرا، جریان آب کاملاً شفاف بوده و هیچگونه فرسایشی در سوراخ مشاهده نمی شود.

معیارهای بکار گرفته شده در این روش برای ارزیابی پتانسیل واگراوی خاک، شامل دبی جریان خروجی، شفافیت آب خروجی در زمان معین و قطر نهائی سوراخ تعبیه شده در پایان آزمایش می باشد.

براساس تحقیقات مفصلی که تاکنون در ایران و جهان بعمل آمده، در حال حاضر این آزمایش بعلت ارزیابی مستقیم واگرائی بعنوان مطمئن ترین روش و معیار مقایسه با نتایج سایر روشها پیشنهاد گردیده است.

 

 

روشهای شیمیائی

 

از آنجا که اساساً واگرائی خاکهای رسی پدیده ای فیزیکو شیمیائی است و خصوصیات شیمیائی خاک بویژه نوع و میزان کاتیونهای مختلف خاک و آب منفذی اطراف آن در ایجاد این پدیده نقش موثر دارند، لذا محققین مختلف سعی نموده اند ه معیارهائی برای تشخیص پتانسیل واگرائی بر این اساس ارائه نمایند.

چگونگی ایجاد خسارت

 

معمولاض فرم اصلی بروز خسارت در کانالهای آبیاری احداث شده بر روی خاکهای واگرا، فرسایش و مهاجرت شدید ذرات خاک از بستر پوشش کانال و یا روی تاج خاکریز، خالی شدن پشت پوشش سخت و خرد شدن قطعات بتنی یا سایر پوشش سخت بعلت عدم وجود تکیه گاه می باشد. در کانالهای دارای پوشش های بتنی، به واسطه ایجاد فضاهای بزرگ ناشی از فرسایش خاک واگرا، قطعات بتنی دچار ترک خوردگی شدید در جهات مختلف گردیده و بعضاً جابجائی یا لغزش یک قطعه از پوشش نسبت به قطعات مجاور مشاهده می شود. بطور کلی تخریب و ترک خوردگی قطعات بتنی عموماً موضعی و متناسب با محل ایجاد حفره فرسایش می باشد. در شبکه آبیاری گتوند، پس از برداشت قطعات تخریب شده بعضاً حفره های بزرگ به قطر 5/. متر و حتی بیشتر در پشت پوشش مشاهده شده است. در روی تاج خاکریز نیز فرسایش ناشی از واگرائی بصورت حفره های فرسایشی یا آب بریدگی های عمیق مشاهده می شود. 

روشهای کنترل واگرائی

همانطور که اشاره شد پدیده واگراوی عموماً به مشخصات شیمیائی خاک وابسته بوده و در بسیاری از مراجع عدم استفاده از خاکهای واگرا در رابطه با سازه های آبی مورد توصیه قرار گرفته است. معهذا در شرایطی که استفاده از این نوع خاک بعلت عدم دسترسی به مصالح مناسب تر یا عدم وجود توجیه اقتصادی، الزامی باشد، می توان از روشهای زیر برای تثبیت خاک استفاده نمود.

 

الف) استفاده از آهک: افزایش 1 تا 5 درصد وزنی آهک هیدراته به خاک رس واگرا، موجب جایگزینی کاتیونهای کلسیم بجای سدیم خاک گردیده و علاوه بر کاهش خاصیت خمیرائی، پتانسیل واگرائی آن را نیز کاهش می دهد. همانطور که اشاره شد، افزایش آهک با کاهش خاصیت خمیرائی، از ایجاد درز و ترک ناشی از انقباض در خاک نیز جلوگیری نموده، جریان متمرکز و شدید آب به داخل توده خاک را که می تواند موجب فرسایش درونی آن شود، کاهش می دهد. بعلاوه افزایش آهک موجب کاهش وزن واحد حجم خشک و افزایش مقاومت برشی خاک نیز می گردد.

 

ب) استفاده از سولفات آلومینیوم: براساس نتایج تحقیقات بعمل آمده افزایش 5/. تا 2 درصد وزنی سولفات آلومینیوم به خاک، علاوه بر افزایش مقاومت در برابر آب شستگی، باعث کاهش پتانسیل تورم پذیری و افزایش مقاومت برشی خاک نیز می گردد. قابلیت انحلال سولفات آلومینیوم در آب بسیار بیشتر از آهک است و به همین علت اختلاط آن با خاک کم هزینه تر از آهک می باشد. بعلاوه اثرات منفی زیست محیطی افزایش سولفات آلومینیوم کمتر از آهک است. معهذا ایراد اساسی آن، هزینه بالا و ایجاد اسیدیته بیشتر در محیط است که می تواند از نظر رشد گیاه، یک خاصیت منفی تلقی گردد.

 

ج) استفاده از گچ (سولفات کلسیم آبدار):

 افزودن گچ آبدار به خاک باعث مجتمع شدن ذرات رس و کاهش پتانسیل واگرائی می شود و عمل آن جایگزینی یونهای کلسیم بجای سدیم می باشد. مقدار گچ مورد نیاز باید متناسب با مشخصات شیمیایی خاک تعیین گردد. در این روش نیز بعلت قابلیت انحلال نسبتاً کمتر گچ در آب، عمل اختلاط و تاثیر گچ ممکن است با اشکالاتی همراه باشد.

 

د) استفاده از سیمان پرتلند (خاک- سیمان):

 نتایج تحقیقات انجام شده در سالهای اخیر نشان داده است که افزایش مقادیر کم سیمان به خاک بستر (8/. تا 4 درصد) توانسته است با جایگزینی یونهای کلسیم آزاد موجود در سیمان پرتلند و نیز با ایجاد خاصیت چسبندگی ناشی از هیدراتاسیون سیمان، ذرات رس واگرا را به خوبی تثبیت نموده و خاصیت فرسایش پذیری آن را به میزان قابل ملاحظه ای کاهش دهد، بگونه ای که مخلوط های خاک سیمان حاصله به خوبی قادر به تحمل جریان آب با سرعتهای تا 2 متر در ثانیه نیز بوده است.

 

ه) استفاده از فیلتر:

 براساس تحقیقات انجام شده، استفاده از فیلترهای مناسب می تواند احتمال وقوع فرسایش و آب شستگی در خاکهای واگرا را بسیار کاهش دهد. این فیلترها از خروج و مهاجرت ذرات رس واگرا از محیط جلوگیری نموده و تدریجاً خاک واگرا را تثبیت می نمایند. مشکل عمده در استفاد از این روش، مسائل اجرائی و هزینه بالای ایجاد آن می باشد.

 

 


موضوعات مرتبط: مطالب عمومی مهندسی عمران
[ چهارشنبه 13 آبان1388 ] [ 21:56 ] [ رضا امینی آهی دشتی ]
.: Weblog Themes By Iran Skin :.

درباره وبلاگ

سلام به وبلاگ مهندسی ژئوتکنیک خوش آمدید. هدف ما ارائه وبلاگي مفید برای افزایش سطح علمی مهندسین عمران می باشد. در این وبلاگ سعی گردیده مقالات علمی معتبر، كتب معتبر و مفيد و تشريح فناوري هاي نو و جديد و مطالب جالب و آموزنده در زمینه های مختلف مهندسی عمران ارائه گردد. امیدوارم این وبلاگ برای شما مفید باشد.
لطفا با ارائه نظرات و انتقادات خود ما را در جهت افزایش کیفیت وبلاگ یاری نمایید.
امکانات وب