بهسازی زمین
بسياری از سازههای مهندسی، بر روی بستر مناسبی از خاک بنا نمیشوند. خاکريزهای اجرا شده بر روی خاکهای نرم (رسهای حساس)، ديوارهای حائل رودخانهها که بر ماسههای بسيار سست بنا میشوند و سازههای دريايی که بر روی رسوبات سست واقع بر گسلهای قارهای بنا شدهاند، بستر مناسبی ندارند. عدم شناخت رفتار خاکهای روانگرا يا حساس، ممکن است يکپارچگی سازههای واقع شده بر آنها را تهديد کند. در سالهای اخیر پیشرفتهای زیادی در زمینه تقویت زمینهای غیر مرغوب صورت پذیرفته است.
تراکم دینامیکی
یکی از روشهای بهسازی، روش تـراکم دینـامیکی است. این روش شامل اعمال ضربات تکراری با انـرژی زیـاد بـر سطح خاک با استفاده از کوبههایی بـا وزن ۵ تـا ۴۰ تـن از ارتفــاع ۱۰ تــا ۳۰ متر است. از آنجا کــه تجهیزات و تکنولوژی مورد نیاز این روش، سـاده و در دسترس است. در حال حاضر این روش یکی از متداولتـرین روشهای بهسازی استفاده شده در کشور اسـت. اما چـون اساس طراحی آن هنوز تجربی است و تعداد پارامترهای متغیر در این روش زیاد است؛ برای رسـیدن بـه یـک الگـوی بهینه کـوبش، در چند ناحیه، تـراکم آزمایشـی همـراه تعدادی آزمایش، قبل و بعد از کوبش انجام میشود. بـا توجه بـه هزینه قابل توجه تراکم آزمایشی و آزمایشهای مورد نیاز، میتوان با مدلسازی عددی این عملیات، کـارایی و دقت این روش را بالاتر برد و هزینهها را کاهش داد.
در احداث خاک ریز شاهراهها، سدهای خاکی، آماده سازی اراضی صنعتی، پالایشگاهی و کارهای زیربنایی متعدد دیگر نیاز دارید تا خاک سست را به آن حد از تراکم برسانید تا خواص مکانیکی خاک بهبود یابد. به روشهایی که باعث رسیدن به این مقصود میشود بهسازی خاک میگویند که یکی از انواع آن، ایجاد تراکم است.
تراکم دینامیکی خاک یکی از روشهای تراکم عمقی خاک است. از فواید تراکم میتوان به افزایش باربری خاک، کاهش نشستهای ناخواسته و پایداری شیروانیها اشاره کرد.
در طول فرآیند تقویت شالوده، چکش با افتادن از ارتفاع ۲۰ متری، به سرعت ۷۲۰ کیلومتر بر ساعت میرسد، این شدت و سرعت ضربه در قویترین زلزلهها رخ میدهد.
از فواید تراکم میتوان به افزایش باربری خاک، کاهش نشستهای ناخواسته، و امکان افزایش شیب شیروانیها ضمن حفظ پایداری آنها اشاره کرد. تراکم سطحی با دستگاههای معمول از جمله غلتکهای استوانهای صاف، پاچهبزی و چرخ لاستیکی میتواند تا ۳۰ سانتیمتر سطح خاک را متراکم کند. در صورتی که بخواهیم تراکم در لایههای عمیقتر خاک رخ دهد باید از تراکم دینامیکی و ارتعاشی استفاده کنیم.
اصول روش تراکم دینامیکی خاک
فرایند کار تراکم دینامیکی ساده است.
- جرمی به وزن ۵ تا ۴۰ تن را از ارتفاع ۱۰ تا ۳۰ متری رها میکنند و انجام این کار به دفعات باعث تراکم عمیق توده خاک میشود.
- استفاده از این روش در نزدیکی ساختمانها باعث ایجاد خسارت میشود. حداقل فاصله تا ساختمان های موجود جهت استفاده از این روش ۳۰ تا ۵۰ متر است.
- موجهای شعاعی حاصله از تراکم دینامیکی در سه محور مختصات باعث لرزش و در نتیجه تراکم خاک میشود.
درجه تراکم
درجه تراکم کسب شده به عوامل زیر بستگی دارد.
- جرم وزنه (معمولاً ۵ تا ۴۰ تن)؛
- ارتفاع سقوط (معمولاً ۱۰ تا ۳۰ متر)؛
- فواصل نقاطی که وزنه بر روی آن میافتد (ابعاد شبکه کوبش: ۲٫۵ در ۲٫۵ تا ۶٫۵ تا ۶٫۵)؛
عمق مؤثر تراکم در این روش معمولاً ۳ الی ۱۰ متر است و اگر عملیات اجرایی به صورت اصولی انجام شود. میتوان ظرفیت باربری پی را تا حدود ۱/۵ کیلوگرم بر سانتی متر مربع با مقدار نشست قابل قبول افزایش داد.
جایگزینی دینامیکی
در روش جایگزینی دینامیکی با پر کردن حفرههای بوجود آمده در اثر کوبش ضربات توسط مصالح دانهای مناسب و اعمال ضربات متعدد دیگر بر سطح زمین در آن نقاط، مصالح دانهای تا چند متر در داخل خاک نفوذ کرده و با خاک اولیه منطقه مخلوط میشوند.
بدین ترتیب لایه سطحی زمین با ضخامتی چند متری به صورت یک دال از مصالح دانهای بوجود میآید که استحکام قابل توجهی به زمین جهت تحمل بارهای وارده را میدهد.
