روش دقیق و موثر شناسائی خاکهای متورم اساساً بر مبنای آزمایشهای آزمایشگاهی استوار است. معهذا برخی از مشاهدات صحرائی می تواند در تشخیص سریع این خاکها موثر باشد. بطور کلی خاکهای متورم شونده دارای بافت نسبتاً ریز تا بسیار ریز با خمیرائی متوسط تا زیاد می باشند. سختی این خاکها در حالت خشک، بسیار زیاد است به گونه ای که یک قطعه کلوخ خاک متورم شونده در حالت خشک بسیار محکم بوده و به زحمت خرد می شود. بر اثر تماس این خاکها با تیغه های برنده در صحرا، مثل تیغه ماشین آلات خاکی( بولدوزر، بیل مکانیکی و...) سطح براق وصیقلی حاصل می گردد. از آنجا که تورم و انقباض مانند دو روی یک سکه هستند، لذا هر خاکی که در شرایط خشکی علائم انقباض و ترک خوردگی (سله بستن شدید) از خود بروز دهد، دارای قابلیت تورم زائی بیشتری می باشد. برای شناسائی خاکهای متورم شونده تا کنون روشهای آزمایشگاهی مستقیم و غیر مستقیم متعددی ابداع و پیشنهاد شده است. از جمله روشهای آزمایشگاهی غیر مستقیم می توان استفاده از نمایه های شناسائی را نام برد. در زمینه آزمایشهای مستقیم شناسائی خاکهای متورم شونده تاکنون دو روش توسط سازمان ASTM و انجمن بین المللی مهندسی مکانیک خاک و پی (ISSMFE) پیشنهاد گردیده است. در روش استفاده از نمایه های شناسائی معمولاً بافت خاک و بویژه درصد و نوع کانیهای رس موجود در خاک و همچنین حدود خمیری و روانی آن بعنوان نمایه هائی مورد استفاده قرار می گیرد. هر چه خاک مورد بررسی حاوی مقدار بیشتری ذرات رس فعال بوده و نمایه خمیری آن بیشتر باشد، فاز پتانسیل تورم پذیری بیشتری برخوردار خواهد بود.

از آنجا که اساساً نتایج آزمایشهای غیرمستقیم شناسائی پتانسیل تورم پذیری به تنهائی نمی تواند در ارزیابی نهائی این ویژگی مورد پذیرش قرار گیرد، لذا اغلب محققین استفاده از نتایج آزمایشهای مستقیم را بدین منظور توصیه می نمایند.

همانطور که قبلاً اشاره شد، آزمایشهای مستقیم تورم پذیری براساس قرار دادن نمونه خاک موردنظر (در شرایط خاص رطوبتی و تراکم) در دستگاه اودومتر (مشابه دستگاه تحکیم)، اعمال مقداری سربار و اشباع نمونه و اندازه گیری مقدار تغییر شکل قائم (تورم) و نهایتاً محاسبه درصد تورم، استوار است. در روش استاندارد ASTM که در حال حاضر در اغلب آزمایشگاههای مکانیک خاک بعنوان روش متعارف مورد استفاده قرار دارد، ابتدا نمونه با روش استاندارد پراکتور در قالب مربوطه تحت شرایط رطوبت بهینه، متراکم گردیده و سپس با فرو بردن حلقه دستگاه اودومتر در خاک تراکم شده تحت فشار، نمونه برداری می شود. پس از تعیین مشخصاتی مانند ابعاد، وزن و مقدار رطوبت، حلقه حاوی نمونه خاک در دستگاه سنجش تورم قرار داده شده و سرباری معادل یک کیلو پاسکال بر آن اعمال و سپس غرقاب می شود. از این مرحله به بعد نمونه بر اثر جذب آب متورم می گردد که تغییر حجم ناشی از تورم آن توسط گیج در فواصل زمانی مناسب تا ثابت ماندن ارقام حاصله ثبت می گردد. در این مرحله می توان نمونه متورم شده را تحت فشار قرار داد، بگونه ای که نمونه بر اثر این فشار تحکیم یافته و تدریجاً تا رسیدن به ضخامت اولیه در شروع آزمایش کاهش حجم دهد. فشار مورد نیاز برای رسیدن به این مرحله فشار تورم نامیده می شود.

روش دوم یعنی روش انجمن بین المللی مهندسی پی (ISSMFE) اساساً در شیوه انجام آزمایش، مشابه روش استاندارد ASTM می باشد و تنها تفاوت آن شیوه متراکم ساختن نمونه خاک است. در روش اخیر به جای متراکم ساختن نمونه با کمک ضربات چکش (انرژی تراکمی دینامیکی) و استفاده از رطوبت بهینه، نمونه خاک توسط فشار یک جک هیدرولیکی (انرژی تراکمی استاتیکی) و تحت رطوبت حد انقباض برای رسیدن به دانسیته مطلوب (دانسیته ماکزیمم یا درصدی از آن) متراکم می گردد.

تحقیقات انجام شده نشان می دهد که بین نتایج حاصله از این دو روش ارزیابی پتانسیل تورم پذیری خاک معین تفاوت کاملاً قابل ملاحظه ای وجود دارد.

بعلاوه تجربیات بعمل آمده نشان داده است که مقدار تورم حاصله تابع میزان تراکم نسبی نمونه، حد روانی و رطوبت نمونه می باشد.

 

 

 چگونگی ایجاد خسارت

 

از آنجا که تورم حاصله در بستر کانال، موجب تغییرات حجم خاک در پشت پوشش کانال و خاکریز اطراف آن می گردد، لذا این تغییر حجم در روی پوشش بصورت بروز ترکهای طولی در امتداد محور کانال و یا جابجائی و بالا زدگی بلوکهای بتن نمایان می گردد.

خسارت در روی خاکریز کانالها نیز عموما بصورت ایجاد یک یا چند ردیف ترکهای طولی بر روی تاج خاکریز و در امتداد موازی محور طولی خاکریز در محدوده تغییرات رطوبتی بروز می نماید.

 

 

روشهای کنترل تورم

 

همانطور که در قسمت های قبل علل بروز تورم در برخی خاکها تشریح گردید، برای جلوگیری از ایجاد این پدیده و خسارات حاصله نیز باید براساس این علل، روشهای مناسب اتخاذ نمود. در این زمینه نیز براساس نتایج تحقیقات انجام شده در ایران و جهان در مجموع روشهای زیر برای کنترل تورم و خسارات ناشی از آن پیشنهاد شده است:

-        استفاده از خاکها با دانه بندی درشت و فاقد مقدار قابل توجه ذرات ریز دانه.

-        استفاده از خاکهای ریز دانه با خمیرائی متوسط تا کم.

-        کاهش میزان تراکم خاک (90 تا 93 درصد تراکم ماکزیمم).

-        افزایش رطوبت تراکم (2 تا 3 درصد بیشتر از رطوبت بهینه).

-        عایق بندی رطوبتی پوشش کانال، بمنظور جلوگیری از تغییرات رطوبتی خاک بستر.

-        اصلاح خاکهای ریز دانه با خمیرائی زیاد با کمک مواد اصلاح کننده مانند آهک، گچ، و...

-        عدم استفاده از پوششهای سخت (مانند بتن، سنگ و آجر).

-        تعویض خاک در شرایطی که انجام هیچیک از روشهای فوق از نظر فنی و اقتصادی عملی نبا