پایان نامه مهندسی عمران با عنوان معرفی جامع و کامل روش تراکم دینامیکی و مقایسه آن باروش پیش بارگذاری در بهسازی خاک
چکیده :
تراکم
دینامیکی یکی از روش های دینامیکی بهسازی خاکهای سست می باشد. در این روش
با اعمال ضربات سنگین بر سطح خاک میزان تراکم و درنتیجه ظرفیت باربری آن
افزایش می یابد. این امر از طریق انتقال انرژی بوسیله امواج صورت می پذیرد .
انرژی ناشی از این برخورد از طریق امواج حجمی به اعماق خاک منتقل شده و با
تغییر نحوه قرارگیری دانه ها نسبت به هم ، توده متراکم تری را ایجاد می
کند . عوامل گوناگونی بر میزان تأثیرگذاری این روش در بهسازی خاک دخیل
هستند . نوع خاک، وزن و ارتفاع سقوط کوبه، فواصل کوبش و سطح آب زیرزمینی در
منطقه مورد کوبش از جمله مهمترین عوامل تأثیر گذار هستند . (3)
در
کل تراکم دینامیکی تکنیکی است که به وسیله آن مشخصات خاک مورد نظر بهبود
می یابد و به خصوص این تکنیک در خاک های دانه ای سست و غیر اشباع موثر می
باشد . همچنین این روش بر روی خاک های چسبنده با تخلخل بالا موفقیت آمیز می
باشد ولی میرایی انرژی در اینجا زیاد و به پر کننده ها نیاز می باشد . در
این روش با پرتاپ وزنه هایی به وزن 5 تا 35 تن از ارتفاع 10 تا 40 متر بر
روی یک سطح مشخص زمین ، مشخصات خاک بهبود را بهبود می دهند. که در این روند
چگالی خاک با کاهش تخلخل ، افزایش می یابد و حجم سیال از منافذ خاک خارج
می گردد.
تعدادی
از وزنه ها وقتی با سطح خاک برخورد می کنند حجم زیادی از خاک تغییر شکل
پیدا می کند . هرچند که بیشترین تاثیرات موثر در عمق خاک اتفاق می افتد که
این به دلیل انرژی زیاد تولید در سطح به دلیل تراکم ایجاد می شود . انرژی
تراکمی وقتی وزنه در راستای عمودی و محور تقارن برخورد کند به ماکزیمم
مقدار خود می رسد و هرچه محل ضربه با محور تقارن زاویه پیدا کند این انرژی
کاهش می یابد . همچنین انرژی امواج تولید شده در عمق های زیاد محل برخورد
کاهش می یابد . در حقیقت بهبود تابعی از ارتعاشات ذرات خاک می باشد که این
به دلیل انتشار امواج در منطقه ای از خاک می باشد که متراکم شده است .
محققین زیادی در زمینه تراکم دینامیکی خاک به صورت آزمایشگاهی کار انجام
داده اند از جمله وست و پن می باشند که مطالعاتی این محققین انجام داده
اند در محدوده خاک هایی می باشد که بیشترین تاثیر را دارند .
پیش
بارگذاری، بارگذاری موقتی می باشد که در محل ساخت ساختمان ها و تأسیسات به
منظور اصلاح خاکهای زیرسطحی بکار برده می شود و متداولترین روش برای آن
انباشتن مصالح خاکریز است .(16)
از
مزایای پیش بارگذاری، علاوه برکاهش نشست می توان به انجام بهسازی و عدم
ایجاد سروصدا اشاره نمود که استفاده از آن را در مناطق شهری و یا در مواردی
که محدودیت های همسایگی مطرح است، ممکن می سازد. از معایب پیش بارگذاری می
توان به طولانی شدن زمان وقوع نشست غیراقتصادی شدن برداشت وحمل مصالح پیش
بار به جای دیگر اشاره نمود.
•
برای سرعت بخشیدن به عمل پیش تراکمی از زهکش های ماسه ای استفاده می کنند
. در استفاده از تکنیک پیش بار گذاری به همراه استفاده از زهکش های قائم
ذکر این نکته ضروری است که میزان پیش بار باید بر اساس مقدار بارهای وارده
از روسازه به خاک محل انتخاب شود. باید توجه داشت که در مورد خاک های پیش
تحکیم ممکن است از اقدامات پیش بارگذاری به همراه زهکش های قائم عاید
نگردد. (14)
مقایسه این دو روش :
روش
تراکم دینامیکی برای بهسازی انواع خاک ها مناسب است و تا عمق 20 تا 15
متر را بهبود می بخشند و در این روش باید حفاظت از خطرات جراحت و صدمه به
افراد تامین شود ، در اثر پرش گرد و غبار به بناها آسیب می رساند ، آب زیر
زمینی باید بیش از 2متر پایین تر از سطح تراز زمین باشد این روش سریعتر از
پیش بار گذاری هست ولی یکنواختی کمتری دارد . روش پیش بارگذاری که شامل
بار مناسب جهت پیش فشردگی خاک و قبل از اجرا بکار گرفته می شود ، برای رس
های نرم تحکیم عادی ، لس ها ، لای ها خاک های الی ، خاکریز ها مناسب است ،
عمق قابل ملاحظه ای بهبود پیدا می کند و روش راحت ولی کند است که با
استفاده از زهکش های ماسه ایی یا فیتله ای تسریع پیدا می کنند . در روش
خاکریز به عنوان سربار که شامل خاکریزی بیش از اندازه جهت دستیابی به نشست
معین است . زمان کوتاهتر ، خاکریز اضافه برداشته می شود و برای رس های نرم
تحکیم عادی لای ها نهشته های رسی ، خاکریز ها مورد استفاده می شود . سریعتر
از پیش بارگذاری هست و با استفاده از زهکش های ماسه ای یا فیتله ای تسریع
می یابد ، ولی نیاز به تجهیزات جهت گود برداری و عملیات خاکی دارد .(14)
کلمات کلیدی:
تراکم دینامیکی
پیش بارگذاری
بهسازی خاک
اصلاح زمین
خاکهای سست
سازه‌های مهندسی
مقدمه
بسیاری
از سازه‌های مهندسی، بر روی بستری مناسب از خاک بنا نمی شوند. بعنوان مثال
خاکریزهای اجرا شده بر روی خاک های نرم (رس‌های حساس)، دیوارهای حائل
رودخانه‌ها که بر ماسه‌های بسیار سست بنا میشوند و یا سازه‌های دریایی که
بر روی رسوبات سست واقع بر گسلهای قاره‌ای بنا شدهاند. عدم شناخت رفتار
خاکهای روانگرا یا حساس، ممکن است یکپارچگی سازه‌های واقع شده بر آنها را
مورد تهدید قرار دهد. در مواجه با زمین های سست عموما یکی از روش های
زیرجهت حل مشکل برگزیده می شود :
- تغییر محل اجرای پروژه از محل با مصالح ضعیف به محلی به شرایط مناسب
- برداشت مصالح نامناسب و جایگزینی با مصالح مناسب
- تغییر طراحی پی در سازه و متناسب به شرایط ژئو تکنیکی زمین مورد نظر
- بهسازی خاک
روش
های اول و دوم همیشه امکان پذیر نیست و در برخی موارد موجب غیر اقتصادی
شدن طرح می گردد . بهسازی زمین و اصلاح شرایط خاک محل، روشی است که برتری
آن به لحاظ اقتصادی و فنی با روش سوم قابل مقایسه است و در بسیاری پروژه ها
هزینه اجرای فنداسیون عمیق، بسیار بیشتر از روش های بهسازی خاک است. هدف
از بهسازی خاک افزایش ظرفیت باربری خاک – کاهش نشست پذیری زمین – کاهش
تخلخل و افزایش چگالی خاک-یکنواخت سازی ویژگی های تغییر شکل پذیری مصالح-
جلوگیری از بروز تغییرات فیزیکی یا شیمیایی نامناسب در خاک می باشد.(2)
در
این تحقیق به بررسی دو مورد از روش های بهسازی زمین پرداخته شده است که
عبارتند از تراکم دینامیکی و پیش بارگذاری و در نهایت این دو روش با هم
مقایسه شده است .
امروزه
روش تراکم دینامیکی به طور وسیعی در نقاط مختلف جهان جهت بهسازی زمین های
خشک، غیر اشباع و یا خاک های دانه ای سست زیر سطح آب زیرزمینی به کار می
رود. در این روش ضربات متوالی کوبه ای به وزن 10تا 30 تن که از ارتفاع 10
تا 40 متر بر روی نقاط یک شبکه رها میشوند ، باعث تراکم خاک می شود. (1)
فهرست مطالب
چکیده ------------------------------------------------------------------------------------1
مقدمه ------------------------------------------------------------------------------------4
بهسازی زمین ----------------------------------------------------------------------------6
معرفی اجمالی روش های بهسازی --------------------------------------------------------9
تراکم دینامیکی--------------------------------------------------------------------------21
اهداف عملیات تراکم دینامیکی-----------------------------------------------------------24
روش های تراکم دینامیکی --------------------------------------------------------------26
تجهیزات مورد استفاده برای تراکم دینامیکی---------------------------------------------33
طبقه بندی خاک ها از لحاظ کارایی-----------------------------------------------------39
طراحی عملیات تراکم دینامیکی
ویژگی های فیزیکی کوبه----------------------------------------------------------------47
تعداد ضربات---------------------------------------------------------------------------49
عمق نفوذ کوبه منطقه تراکمی ناشی از سقوط کوبه--------------------------------------50
فضای بین شبکه -----------------------------------------------------------------------56
عمق بهبود خاک------------------------------------------------------------------------60
ارتعاشات امواج ایجاد شده ناشی از برخورد کوبه به سطح زمین -------------------------66
محدودیت های کاربرد این روش------------------------------------------------------- 72
جمع بندی روش تراکم ------------------------------------------------------------------74
پیش بارگذاری--------------------------------------------------------------------------80
اهداف----------------------------------------------------------------------------------78
روش های اجرایی--------------------------------------------------------------------80
پیش بارگذاری بوسیله خاکریز---------------------------------------------------------81
پیش بارگذاری توسط خلا یا ایجاد مکش-----------------------------------------------83
اصول برقراری زهکش مناسب در پیش بارگذاری-------------------------------------85
فاکتورهای موثر در طراحی پیش بارگذاری بوسیله خاکریز-----------------------------91
موارد کاربرد پیش بارگذاری----------------------------------------------------------98
نکات استفاده از روش پیش بارگذاری------------------------------------------------100
مزایای پیش بارگذاری---------------------------------------------------------------102
مقایسه روش تراکم دینامیکی و پیش بارگذاری --------------------------------------104
نتیجه گیری ------------------------------------------------------------------------107
منابع-------------------------------------------------------------------------------109
