ماهیت پدیده روانگرائی

روانگرائی پدیده ای است که بر اثر افزایش ناگهانی فشار آب منفذی، کاهش تنش موثر بین ذرات خاک و در نتیجه کاهش شدید مقاومت برشی حاصل می شود که نهایتاً می تواند موجب تخریب و انهدام موضعی یا کامل سازه مستقر بر روی خاک گردد. این پدیده بویژه در خاکهای غیر چسبنده نسبتاً ریز (مانند ماسه متوسط تا ریز و سیلت درشت) اشباع و غیر متراکم که خاک دارای نفوذ پذیری نسبتاً کم بوده و پخش فشار آب منفذی ناشی از شوک یا لرزش های ناگهانی حادث شده بر اثر زلزله یا سایر عوامل (مانند انفجارهای شدید) در آنها امکان پذیر نمی باشد، از اهمیت زیادی برخوردار است.

بنابراین در خاکهای غیر چسبنده کل مقاومت برشی تابع تنش موثر ذرات بوده و چنانچه فشار آب منفذی شدیداً افزایش یابد، ممکن است این مقدار با تنش کل برابر و تنش موثر را به صفر کاهش دهد که در این صورت مقاومت برشی خاک به سمت صفر میل نموده و خاک مانند مایعات به حالت روان درآمده موجب تخریب سازه های احداث شده روی آن می گردد.

اصولاً بروز این پدیده در سازه های سنگین احداث شده روی خاکهای روانگرا، به دلیل نیاز به مقاومت برشی بالای خاک، از اهمیت بیشتری برخوردار بوده و در سازه های سبک مثل کانالهای آبیاری از اهمیت کمتری برخوردار است. معهذا در صورت وجود سازه های سنگین در شبکه آبیاری (مانند پل، سیفون، خاکریز مرتفع و غیره) در صورت احداث بر روی خاکهای روانگرا ممکن است در شرایط بروز زلزله یا حرکات ارتعاشی شدید، خسارات قابل توجهی به سازه وارد گردد.

روشهای تشخیص خاکهای روانگرا

همانطور که اشاره شد، روانگرائی پدیده ای است که در خاکهائی با مشخصات ویژه و در شرایط خاص رخ می دهد. این پدیده در خاکهای غیرچسبنده نسبتاً ریز، در حالت سست و اشباع و در شرایط بروز حرکات یا ضربات ارتعاشی شدید، بیشترین امکان وقوع را دارد. بنابراین روش اصلی تشخیص پتانسیل روانگرائی اساساً بر مبنای ارزیابی عوامل زیر استوار است:

- دانه بندی خاک

- تراکم خاک

- شرایط اشباع

کلیه موارد فوق در حین مطالعات و با انجام حفاری های شناسائی و نیز آزمایشهای صحرائی قابل ارزیابی است. در مجموع خاکهای ماسه ای نسبتاً ریز و سست با طبقه بندی SP، SM-SP و یا SM در شرایط اشباع و بالا بودن سفره آب زیرزمینی دارای بیشترین پتانسیل روانگرائی در صورت وقوع ضربات ارتعاشی شدید می باشند.

علاوه بر آزمایش صحرائی SPT، از برخی آزمایشهای آزمایشگاهی نیز برای ارزیابی پتانسیل روانگرائی خاکها استفاده می شود.

چگونگی ایجاد خسارت

از آنجا که بر اثر وقوع پدیده روانگرائی مقاومت برشی خاک به سمت صفر میل نموده و خاک حالت روان پیدا می کند، لذا عارضه خسارت عموماً بصورت فرو رفتن سازه در خاک، تغییر شکلهای بسیار شدید بستر و انهدام سازه می باشد. معهذا همانطور که اشاره شد چگونگی بروز خسارت به طبیعت سازه و شدت روانگرائی نیز بستگی دارد. در رابطه با بستر کانالهای آبیاری ممکن است عوارضی چون لغزش، ریزش و فرونشینی مشاهده گردد.

روشهای کنترل روانگرائی

در رابطه با کانالهای آبیاری، در صورتی که پرهیز از مسیر دارای خاکهای با پتانسیل روانگرائی بهر دلیل ممکن نباشد، روشهای افزایش تراکم خاک و تثبیت آن قابل طرح می باشند که ذیلاً هر یک بطور مختصر تشریح می گردند:

افزایش تراکم خاک:

همانطور که اشاره شد پتانسیل روانگرائی با میزان تراکم طبیعی خاک رابطه معکوس داشته و با افزایش تراکم، کاهش می یابد. به همین علت در مسیرهائی که خاکهای حساس به روانگرائی با تراکم نسبتاً کم تا کم وجود دارد، می توان با اتخاذ شیوه های مناسب تراکم خاک در جا را افزایش داد. در این زمینه استفاده از روش Vibroflotation، انفجار و تراکم دینامیکی با کمک ضربات سقوط یک وزنه سنگین در مسیر مورد نظر، قابل توصیه می باشد. بدیهی است که دامنه تاثیر هر یک از این روشها به شرایط ویژه خاک بنستر بستگی داشته و لازم است بصورت موردی ارزیابی گردد.

تثبیت خاک:

در این روش با افزودن مواد چسبنده به خاک، می توان مقاومت برشی خاک را افزایش داد. تزریق در خاک به کمک دوغاب سیمان، بنتونیت یا سایر انواع رسهای مناسب، امولسیون قیر، رزین ها و سایر مواد شیمیائی، روش مناسبی برای تثبیت خاکهای حساس به روانگرائی محسوب می گردد. بدیهی است که انتخاب هر یک از این مواد تابع قابلیت تزریق پذیری خاک (مقدار نفوذ پذیری)، امکانات موجود و شرایط اقتصادی پروژه خواهد بود.