Civil Engineer
30-08-2004, 07:12 PM
مشاكل التربة الانتفاخية تحت الأساسات (2)
الدكتور مصطفى كمال عاشور
لقراءة الحلقة الأولى اضغط هنا (http://www.tkne.net/vb/showthread.php?t=905)
5- الكشف عن وجود تربة انتفاخية بموقع الإنشاء:
الشك في وجود تربة انتفاخية قد يأتي بعد ملاحظة مظهر التربة وسلوكها بعد الغمر، وقد يوجد هذا الشك أيضا لمجرد وجود الموقع في المنطقة عرف عنها أن تربتها انتفاخية، وفى كل إقليم يعرف المهندسون به والمتخصصون توزيع المناطق التي تحتوى على تربة انتفاخية. وأيا كان سبب وجود الشك فمن الواجب عندئذ إجراء كشف موقعي دقيق ( site investigation ) وسواء أجرى الكشف بمعرفة مهندس جيوتقنى أو جيولوجي متخصص في التربة الهندسية، فهناك عدة ظواهر لو وجدت في تربة ما لامكن التأكد من إنها تربة انتفاخية وهذه الظواهر كالتالي :
أ- عندما تكون التربة الطينية رخوة كالبودرة ( Soft Puffy ) وتبدو كالفشار وهى جافى ( popcorn appearance ).
ب- عندما تلتصق التربة بالأصابع بشدة وهى مبتلة.
ج- عندما تظهر التربة لدونه عالية وتكون ضعيفة وهى مبتلة (highly plastic & weak) ولكنها تكون صلبة كالصخر وهى جافة ( rock hard ).
قد يظهر فحص المنشات الموجودة من قبل الغروب من الموقع وجود أضرار بها أو شروخ تدل على وجود تربة انتفاخية أسفلها، وعند الحكم مبدئيا بان التربة انتفاخية فان هناك العديد من الاختبارات المعملية التي يتعين أجراؤها على عينات من التربة لإعطاء تقييم أكثر دقة لمدى انتفاخية التربة، وتعتبر ارتفاع علامة اللدونة ( plasticity index ) هي المؤشر الأول للحكم على مدى انتفاخية التربة ويضاف إلى ذلك وجود نسبة يعتد بها للمكون الطيني بالعينة وهى الحبيبات التي يقل قطرها عن 2 ميكرون ( clay fraction ).
يحكم على مدى انتفاخية التربة بدلالة كل من علامة اللدنة ( P.I) ونسبة المكون الطيني بالعينة وهذان يتم تعينهما معمليا، وقد عكست الخبرة تأثير علامة اللدونة ( P.I ) على مدى الانتفاخية كالموضح بالجدول التالي:
http://www.arabkom.com/up/uploading/lodona.bmp
ويجب ملاحظة أن علامة اللدونة ( P.I ) هي مؤشر فقط، ولكن هناك عوامل أخرى تحدد مدى قابلية التربة للانتفاخ مثل البناء التركيبي للتربة ( SOIL STRUCTU E)، وكذلك عمق الطبقة الانتفاخية والذي يؤدى إلى الحكم على مدى الحركة على سطح الأرض .
قبل اختيار نوع الأساسات ( FOUNDATION DESIGN ) يجب الأخذ في الاعتبار أيضا التركيب الجيولوجي للموقع وكذلك تأثير المياه الجوفية ( GROUND WATER )، وهناك العديد من التجارب المعملية التي تتيح حساب قيمة التمدد ( HWAVE ) التي يتعرض لها موقع معين، وهذه التجارب لا غنى عنها في حالة تشييد المنشات الكبرى الهامة.
6- معالجة وتقليل الأضرار الناتجة عن التربة الانتفاخية:
هذه التقنيات من الممكن الاستغناء عنها في حالة التمكن من تغيير الموقع المرشح للإنشاء (CONSTRUCTION SITE ) بموقع آخر ولكن عند تعذر تغيير الموقع فأنة ينتقى من هذه التقنيات ما يناسب الموقع المرشح , وهذه التقنيات هي كالتالي :
- عزل المنشأ عن التربة الانتفاخية ISOLATION FROM EXPANSIVE SOIL))
- تصميم المنشأ المرن (FLEXIBILITY IN DESIGN )
- معالجة التربة لتقليل التغيرات الحجمية SOIL) TREATEMNET)
- الصرف والتحكم في مياه الأمطار (DRAINAGE AND CONTROL OF SURFACE RUNOFF )
- احتياطات تتعلق بالمزروعات المجاورة للمنشأ MANAGEMENT OF VEGETATION))
7- عزل المنشأ عن التربة الانتفاخية ( ISOLATION FROM EXPANSIVE SOIL)
هنا يتم عزل المنشأ وحجبه عن تأثير الإجهادات (STRESSESS) الناتجة عن تمدد وانكماش SWELLING) & SHRINKING) التربة المحيطة، ويتم ذلك بإحلال التربة ((REPLACEMNET إحلالاً كلياً أو جزئياً، فإذا كان سمك الطبقة الانتفاخية صغيرا ((SHALLOW فيمكن عندئذ حفرها وإزالتها واستبدالها بردم غير تمددي (NONEXPANSIVE FILL) بينما لو كانت الطبقة الانتفاخية عميقة فيتم حفرها بعمق كاف ثم يعاد ملئها بردم غير تمددي مع مراعاة السرعة في الردم لتفادى جفاف التربة العميقة.
والتربة الانتفاخية قد تسبب أيضا إجهادات أفقية( HORIZONTAL STRERSSESS )، وذلك إذا حصرت ما بين إنشاءات راسية مثل حوائط لبر ومات (BASEMENT) آو الحوائط الساندة ( RETAINING WALLS).
عند بناء حائط ساند كبير ليسند تربة انتفاخية يتم حفر وإزالة التربة خلف الحوائط ثم إحلالها بتربة غير تمددية ( NONSWELLING ) مع استعمال طبقة غير منفذة للمياه (WATERPROOF MEMBRANE) حول الردم، وذلك لتفادى تغيير المحتوى الرطوبى لتربة الردم (SOIL MOISTURE).
عندما يكون الحفر والإحلال ممكنا فمن الممكن حل المنشأ على أعمدة أسطوانية( PIERS ) تصل إلى الطبقة غير التمددية، وذلك لعزل المنشأ عن تأثير الحركة غير المتساوية (UNEQUAL MOVEMENT) ، والأعمدة الأسطوانية نفسها تغطى بغلاف أسطواني من الفايبر (FIBER BOARD CIRCULAR) FORM ، وهذه الأعمدة أفضل من استعمال الخوازيق (PILES )، وذلك لتفادى الرفع والاهتزازات (HEAVE AND VIBRATIONS ) المصاحبة لدق الخوازيق.
وسواء استعملت الأعمدة الاسطوانية أو الخوازيق فإنها يجب أن تصمم بدقة وذلك لان التصميم الخاطىء لئلا قد يودي إلى شروخ وانهيارات في المنشأ.
أخيراً يجب مراعاة أن القوى الرافعة( UPWARD FORCES ) التي تبذلها التربة الانتفاخية على هذه الأعمدة والخوازيق عند حدها الأقصى لا تتعدى أحمال هذه العمدة ( PICR LOAD ) أو الخوازيق وإلا فيجب عمل تغييرات أخرى في التصميم كأن نوسع قاعدة العمود ( BELLIED PIER) .
انتهى الموضوع
تحياتي للجميع ........
الدكتور مصطفى كمال عاشور
لقراءة الحلقة الأولى اضغط هنا (http://www.tkne.net/vb/showthread.php?t=905)
5- الكشف عن وجود تربة انتفاخية بموقع الإنشاء:
الشك في وجود تربة انتفاخية قد يأتي بعد ملاحظة مظهر التربة وسلوكها بعد الغمر، وقد يوجد هذا الشك أيضا لمجرد وجود الموقع في المنطقة عرف عنها أن تربتها انتفاخية، وفى كل إقليم يعرف المهندسون به والمتخصصون توزيع المناطق التي تحتوى على تربة انتفاخية. وأيا كان سبب وجود الشك فمن الواجب عندئذ إجراء كشف موقعي دقيق ( site investigation ) وسواء أجرى الكشف بمعرفة مهندس جيوتقنى أو جيولوجي متخصص في التربة الهندسية، فهناك عدة ظواهر لو وجدت في تربة ما لامكن التأكد من إنها تربة انتفاخية وهذه الظواهر كالتالي :
أ- عندما تكون التربة الطينية رخوة كالبودرة ( Soft Puffy ) وتبدو كالفشار وهى جافى ( popcorn appearance ).
ب- عندما تلتصق التربة بالأصابع بشدة وهى مبتلة.
ج- عندما تظهر التربة لدونه عالية وتكون ضعيفة وهى مبتلة (highly plastic & weak) ولكنها تكون صلبة كالصخر وهى جافة ( rock hard ).
قد يظهر فحص المنشات الموجودة من قبل الغروب من الموقع وجود أضرار بها أو شروخ تدل على وجود تربة انتفاخية أسفلها، وعند الحكم مبدئيا بان التربة انتفاخية فان هناك العديد من الاختبارات المعملية التي يتعين أجراؤها على عينات من التربة لإعطاء تقييم أكثر دقة لمدى انتفاخية التربة، وتعتبر ارتفاع علامة اللدونة ( plasticity index ) هي المؤشر الأول للحكم على مدى انتفاخية التربة ويضاف إلى ذلك وجود نسبة يعتد بها للمكون الطيني بالعينة وهى الحبيبات التي يقل قطرها عن 2 ميكرون ( clay fraction ).
يحكم على مدى انتفاخية التربة بدلالة كل من علامة اللدنة ( P.I) ونسبة المكون الطيني بالعينة وهذان يتم تعينهما معمليا، وقد عكست الخبرة تأثير علامة اللدونة ( P.I ) على مدى الانتفاخية كالموضح بالجدول التالي:
http://www.arabkom.com/up/uploading/lodona.bmp
ويجب ملاحظة أن علامة اللدونة ( P.I ) هي مؤشر فقط، ولكن هناك عوامل أخرى تحدد مدى قابلية التربة للانتفاخ مثل البناء التركيبي للتربة ( SOIL STRUCTU E)، وكذلك عمق الطبقة الانتفاخية والذي يؤدى إلى الحكم على مدى الحركة على سطح الأرض .
قبل اختيار نوع الأساسات ( FOUNDATION DESIGN ) يجب الأخذ في الاعتبار أيضا التركيب الجيولوجي للموقع وكذلك تأثير المياه الجوفية ( GROUND WATER )، وهناك العديد من التجارب المعملية التي تتيح حساب قيمة التمدد ( HWAVE ) التي يتعرض لها موقع معين، وهذه التجارب لا غنى عنها في حالة تشييد المنشات الكبرى الهامة.
6- معالجة وتقليل الأضرار الناتجة عن التربة الانتفاخية:
هذه التقنيات من الممكن الاستغناء عنها في حالة التمكن من تغيير الموقع المرشح للإنشاء (CONSTRUCTION SITE ) بموقع آخر ولكن عند تعذر تغيير الموقع فأنة ينتقى من هذه التقنيات ما يناسب الموقع المرشح , وهذه التقنيات هي كالتالي :
- عزل المنشأ عن التربة الانتفاخية ISOLATION FROM EXPANSIVE SOIL))
- تصميم المنشأ المرن (FLEXIBILITY IN DESIGN )
- معالجة التربة لتقليل التغيرات الحجمية SOIL) TREATEMNET)
- الصرف والتحكم في مياه الأمطار (DRAINAGE AND CONTROL OF SURFACE RUNOFF )
- احتياطات تتعلق بالمزروعات المجاورة للمنشأ MANAGEMENT OF VEGETATION))
7- عزل المنشأ عن التربة الانتفاخية ( ISOLATION FROM EXPANSIVE SOIL)
هنا يتم عزل المنشأ وحجبه عن تأثير الإجهادات (STRESSESS) الناتجة عن تمدد وانكماش SWELLING) & SHRINKING) التربة المحيطة، ويتم ذلك بإحلال التربة ((REPLACEMNET إحلالاً كلياً أو جزئياً، فإذا كان سمك الطبقة الانتفاخية صغيرا ((SHALLOW فيمكن عندئذ حفرها وإزالتها واستبدالها بردم غير تمددي (NONEXPANSIVE FILL) بينما لو كانت الطبقة الانتفاخية عميقة فيتم حفرها بعمق كاف ثم يعاد ملئها بردم غير تمددي مع مراعاة السرعة في الردم لتفادى جفاف التربة العميقة.
والتربة الانتفاخية قد تسبب أيضا إجهادات أفقية( HORIZONTAL STRERSSESS )، وذلك إذا حصرت ما بين إنشاءات راسية مثل حوائط لبر ومات (BASEMENT) آو الحوائط الساندة ( RETAINING WALLS).
عند بناء حائط ساند كبير ليسند تربة انتفاخية يتم حفر وإزالة التربة خلف الحوائط ثم إحلالها بتربة غير تمددية ( NONSWELLING ) مع استعمال طبقة غير منفذة للمياه (WATERPROOF MEMBRANE) حول الردم، وذلك لتفادى تغيير المحتوى الرطوبى لتربة الردم (SOIL MOISTURE).
عندما يكون الحفر والإحلال ممكنا فمن الممكن حل المنشأ على أعمدة أسطوانية( PIERS ) تصل إلى الطبقة غير التمددية، وذلك لعزل المنشأ عن تأثير الحركة غير المتساوية (UNEQUAL MOVEMENT) ، والأعمدة الأسطوانية نفسها تغطى بغلاف أسطواني من الفايبر (FIBER BOARD CIRCULAR) FORM ، وهذه الأعمدة أفضل من استعمال الخوازيق (PILES )، وذلك لتفادى الرفع والاهتزازات (HEAVE AND VIBRATIONS ) المصاحبة لدق الخوازيق.
وسواء استعملت الأعمدة الاسطوانية أو الخوازيق فإنها يجب أن تصمم بدقة وذلك لان التصميم الخاطىء لئلا قد يودي إلى شروخ وانهيارات في المنشأ.
أخيراً يجب مراعاة أن القوى الرافعة( UPWARD FORCES ) التي تبذلها التربة الانتفاخية على هذه الأعمدة والخوازيق عند حدها الأقصى لا تتعدى أحمال هذه العمدة ( PICR LOAD ) أو الخوازيق وإلا فيجب عمل تغييرات أخرى في التصميم كأن نوسع قاعدة العمود ( BELLIED PIER) .
انتهى الموضوع
تحياتي للجميع ........