شهریار تبریز: از طرف دیگر خاکهای منبسط شونده با خشک شدن منقبض خواهند شد. این انقباض می تواند سبب نشست ساختمان ها یا دیگر سازه ها و همچنین ترک خوردگی در خاک شود. این ترک ها می توانند سبب نفوذ عمیق آب باران شوند. این روند یک سیکل انقباض و انبساط است که به تناوب تنش را به سازه ها وارد می کند. عدم بهسازی خاک های منبسط شونده می تواند سبب آسیب دیدن سازه های موجود بر روی آنها شود. معمولا خاک های منبسط شونده قبل از عملیات ساخت سازه ها شناخته و بهسازی می شوند.
بنابراین خرابی سازه‌ها می تواند به طور کلی کنترل شود. روش های بهسازی مختلفی برای افزایش مقاومت خاک های منبسط شونده وجود دارد که با انجام آنها، خاک های مذکور می توانند بارهای وارده را بدون خرابی یا نشست های بیش از حد مجاز تحمل کنند. با استفاده از روش بهسازی خاک مناسب قبل از مرحله ساخت، از پرداخت هزینه های سنگین برای تعمیر سازه ها اجتناب می شود.
نظریه مربوط به خاکهای تورم یابنده در شهرها این روزها مورد بررسی قرار میگیرد و بارها این پدیده خود را به عنوان مشکلات بزرگ در سازه و پیاده رو ها نشان داده است و موارد بسیار این نظریه به طور غلت منعطف شده است و راه حل‌ها و پاسخ‌ها به سمت نشست هدایت شده است چیزی که بنا به تجربه نویسنده باعث حل مشکلات نشده است و در بسیاری از موارد باعث بدتر شدن موضوع و خسارت های بیشتر شده است.
به خاطر اینکه بسیاری از نوشته های موجود در این رابطه از امریکا و یا افریقای جنوبی است جایی که این خاکها در شرایط صحرایی خشک وجود دارند وجود این خاکهای متورم شونده در آب و هوای مرطوب مورد بی توجهی قرار گرفته است با وجود اسیب های ویرانگر مربوط به این پدیده. این مقاله در پی توضیح و بررسی نظریه مربوط به علت بوجود آمدن تورم و اسیب های ناشی از ان است. بیان شده است که حدود ۸۰ درصد راه حل در این است که ما مسئله را بتوانیم شناسایی کنیم و به همین دلیل نویسنده بیشتر روی این موضوع تاکید دارد. قسمت باقی مانده ۲۰ درصد از حل مسئله اجتناب از این خاک ها است (راه حل های قبل شناسایی) هر چه قدر که در این زمینه بهتر عمل شود مسئله به خودی خود بهتر حل می‌شود.
این خاکها جزو گروه خاکهای رسی بوده و معمولا مخلوطی از کانی‌های رسی و غیر رسی اند. مشخصات ژئوتکنیکی این خاکها توسط بخش رسی آنها کنترل می‌شود. این گروه از خاکها دارای مقدار قابل توجهی کانی مونتمور یونیت اند که با آبگیری متورم شده و بر اثر از دست دادن آب منقبض می‌شود. تغییر حجم این خاکها بر اثر تغییرات رطوبت یکی از مهمترین مسایل و مشکلاتی است که مهندسان با آن روبرو هستند، به نحوی که شاید بتوان این پدیده را مشکل جهانی به حساب آورد.
بررسی ها نشان داده است که خسارت‌های ناشی از عملکرد منفی این نوع خاک بیش از هریک از بلایای زمین شناسی دیگر است. به عنوان مثال در ایالات متحده آمریکا، خاکهای منبسط شونده سالیانه بیش از ۲.۳ میلیارد دلار خسارت به بار می‌آورند و این دو برابر مقدار خسارتی است که توسط مجموعه چند عامل مخرب دیگر مثل طوفان و سیل و زمین لرزه ایجاد می‌شود. برخی از مهمترین عوامل موثر در تورم پذیری رسها در زیر آمده است.
رسها اغلب اندازه کلوئیدی (۰.۰۰۱ میلیمتر) دارند در نتیجه سطح مخصوص، یعنی میزان سطح پیرامونی ذرات در واحد حجم، بسیار زیاد است. با توجه به این نکته رسها قادرند آب زیادی را به سطح ذراتشان جذب کنند.
مقدار کربنات خاک نشانه‌ای از شرایط فیزیکی و شیمیایی محیط خاک است. کربناتها در خاک عمدتا به صورت کلسیت اند. کربناتها نقش سیمان را به عهده دارند و با به هم چسباندن ذرات ریز رس، ذرات و دانه‌های درشت‌تری را بوجود می‌آورند. در نتیجه این عمل از قابلیت خمیری خاک کاسته شده و در مقابل مقاومت خاک افزایش می‌یابد.
آب و هوا مهمترین عامل محیطی موثر برخاک‌های منبسط شونده است، زیرا این عامل است که عمق سطح ایستابی و منطقه فعال رطوبت خاک را کنترل می‌نماید، مشکل خاکهای منبسط شونده در اقلیم‌های مرطوب، که سطح ایستابی نزدیک زمین است، کمتر دیده می‌شود. در مقابل، در نواحی خشک سطح ایستابی در اعماق زیاد قرار داشته و در نتیجه تاثیر کمی بر مقدار رطوبت خاک در نواحی سطحی دارد.
گیاهان، مخصوصا درختان بزرگی که نزدیک پی سازه‌ها قرار گرفته‌اند، ممکن است به علت جذب آب، مخصوصا در فصول خشک، کاهش حجم زیادی را در خاکهای مستعد بوجود آورند. اعمال تنشهای متناوب توسط گیاهان یا تورم ناشی از قرارگیری سازه بر روی یک رس خشک شده، فرآیندهایی وابسته به زمان اند. اغلب رسها، نفوذپذیری کمی دارند که بر اثر تورم، مقدار آن بیش از پیش کاهش می‌یابد.
توپوگرافی، مخصوصا وجود دامنه‌های پرشیب، از موادی است که در زمان طراحی سازه به روی خاکهای منبسط شونده باید مورد توجه قرار گیرد. در خاکهای منبسط شونده واقع در دامنه‌ها، نوع خاصی از خزش صورت میگیرد. به این نحو که در خلال تورم خزش ایجاد شده عمود بر شیب دامنه و در خلال انقباض به موازات نیروی گرانشی است در نتیجه مولفه برآیند این دو در جهت شیب دامنه قرار میگیرد.
سازندگان مختلف، روش های مختلفی را جهت طراحی شالوده در خاک متورم شونده ارائه کرده اند، شالوده طراحی شده باید به اندازه کافی در برابر اثرات نامطلوب انبساطی مقاوم باشد. می توان از شمع های پا فیلی در خاک های تورم پذیر استفاده کرد؛ اما استفاده از این نوع شالوده ها به عنوان راهکار کاملاً مناسب محسوب نمی شود، زیرا هنگامی که احتمال افزایش سفره آب زیر زمینی وجود داشته باشد، استفاده از آن چندان مناسب نیست. در ادامه به توصیه هایی برای طراحی شالوده در خاک های تورم پذیر می پردازیم:
۱ . طراحی اندازه و عمق شالوده، طول و ابعاد شمع های پا فیلی، ضخامت دال و غیره باید صرفاً پس از ارزیابی خاک بر اساس داده های جمع آوری شده انجام شود. حداقل عمق توصیه شده دو متر است.
۲ . میلگردگذاری سنگین و متراکم در پی می تواند موجب پیشگیری از تورم اتفاقی و کاهش مشکلات مرتبط با ترک خوردگی شود. می توان از نوارهای بتنی مسلح در سطح شالوده، تراز پایه ستون و نعل درگاه استفاده کرد.
۳ . می توان نواحی اطراف ساختمان را روکش کرد، به طوری که رطوبت به شالوده نفوذ نکرده و موجب بروز تورم نشود. همچنین لازم است تا سیستم زه‌کشی مناسبی تعبیه شود.
۴ . باید از کاشت درختان سه متری در اطراف ساختمان پرهیز شود.
خاک قابل تورم سالانه به هزاران خانه در سراسر دنیا صدمه می‌زند.
وسعت خسارات از آسیب‌های ناشی به خیابان‌ها و پیاده‌روها شروع می‌شود تا اینکه به تغییر شکل‌های شدید در سازه‌های حساس می‌رسد.
حتی خانه‌هایی که دارای طراحی و ساخت خوبی هستند می‌توانند آسیب پذیر باشند اگر خاکبرداری و نصب و نگهداری مناسب از نکات لازم برخوردار نباشد.
اجازه ندهید سیستم آب‌پاشی خود کارخانه به فضاهای نزدیک تراز پنج متر به فونداسیون آب پاشی کند. و یا درختان را در نزدیک تراز ۱۵ فوت از فونداسیون قرار ندهید.
همچنین بسیار مهم است که آبی که در نزدیک فونداسیون استفاده می شود را مدیریت کنید و از برداشتن مجراهایی که آب ناشی از خاک گلها را منتقل می‌کنند و همچنین از جعبه های گل بدون پوشش خودداری کنید.
یکی از مشکلاتی که در بررسی های انجام گرفته در مورد ساختگاه‌های نامناسب برای سازه ها به چشم میخورد، وجود خاکهای مسئله دار به طور عام و در بسیاری موارد خاکهایی از همین خانواده یعنی خاکهای متورم شونده به طور خاص است. وجود این خاکها (خاکهای متورم شونده) در ایران هم به اثبات رسیده و گزارشهای متعددی مبنی بر خسارات وارده ناشی از این نوع خاک در کشورمان موجود است. در مقاله حاضر سعی بر این است که با معرفی مکانیسم حاکم بر پدیده تورم، علاوه بر ارائه روشهای شناسایی و معرفی آزمایشهای لازم جهت تشخیص اولیه وجود خاکهای متورم شونده، چندین روش نوین نیز برای کنترل آثار زیان بار این نوع خاک ارائه شود. این روشها عبارتند از: استفاده از برخی مواد شیمیایی افزودنی به خاک، استفاده از زباله های صنعتی مانند خاکستر بادی، پسماند کوره‌های ذغال سنگ و برخی زباله های ساختمانی برای تثبیت خاکهای متورم شونده، ساخت ترکیبات تثبیت کننده در خاکهای متورم شونده با استفاده از آلاینده های زیست محیطی مانند سرباره سیلیسی که در برخی کارخانه ها به عنوان آلاینده وارد محیط می‌شود، استفاده از روشهای تثبیت فیزیکی با کمک ژئوگرید و ژئوسنتتیک‌ها و همینطور راهکارهای علاج بخشی که ترکیبی از هر دو روش تثبیت شیمیایی و فیزیکی هستند.
به طور کلی خاکهای متورم شونده در کشورها موجود هستند و به عنوان یک مشکل مهم بایستی به آنها نگاه کرد.
جلوگیری کردن از آسیب ها نسبتاً ساده است اگر تشخیص قبل از ساختن سازه از آزمایش های بعمل آمده در آزمایشگاه انجام گیرد.
تعمیر کردن و ترمیم آسیب های ناشی از تورم از طرف دیگر بسیار هزینه بر و بسیار مشکل است و می تواند بوسیله استفاده از روشهایی که در بالا گفته شد، از آن جلوگیری شود.
علی مهری - کارشناس ارشد عمران - ژئوتکنیک
نظرات