تراکم دینامیکی خاک
تراکم دینامیکی خاک
تراکم دینامیکی خاک یکی از روش های بهسازی خاک می باشد که در آن به واسطه سقوط یک وزنه، خاک متراکم می شود. جنس این وزنه معمولا فولاد می باشد و توسط یک جرثقیل بلند شده و روی سطح زمین پرتاب می شود. ارتعاشات ناشی از سقوط وزنه به زیر سطح زمین انتقال می یابد و به همین طریق سبب تراکم خاک در لایه های عمیق تر در نهایت بهسازی خاک می گردد. مکان هایی که قرار است در آنها سقوط وزنه صورت گیرد، معمولاً به صورت یک الگوی شبکه ای می باشند. شرایط سطح زیرین، بارگذاری و هندسه فونداسیون، از عوامل اثرگذار در تعیین فاصله الگوی شبکه به حساب می آیند.
تراکم دینامیکی خاک از اثر دینامیکی ضربات پر انرژی که در اثر سقوط وزنه فولادی ایجاد می شود، بهره می برد. این وزن این وزنه های بزرگ فولادی برابر با 15 تا 40 تن می باشد و از ارتفاع 10 تا 30 متری از سطح زمین روی زمین رها می شوند. هدف واقعی از این تکنیک انتقال امواجی با انرژی بالا از طریق یک لایه خاک متراکم برای بهبود خواص ژئوتکنیکی خاک در عمق های بیشتر می باشد. عمق مؤثر تراکم در این روش معمولاً ۳ الی ۱۰ متر می باشد و اگر عملیات اجرایی به صورت اصولی انجام گیرد، می‌‌توان ظرفیت باربری پی را تا حدود ۱/۵ کیلوگرم بر سانتی متر مربع با مقدار نشست قابل قبول افزایش داد.
تراکم دینامیکی خاک از اثر دینامیکی ضربات پر انرژی که در اثر سقوط وزنه فولادی ایجاد می شود، بهره می برد. این وزن این وزنه های بزرگ فولادی برابر با 15 تا 40 تن می باشد و از ارتفاع 10 تا 30 متری از سطح زمین روی زمین رها می شوند. هدف واقعی از این تکنیک انتقال امواجی با انرژی بالا از طریق یک لایه خاک متراکم برای بهبود خواص ژئوتکنیکی خاک در عمق های بیشتر می باشد. عمق مؤثر تراکم در این روش معمولاً ۳ الی ۱۰ متر می باشد و اگر عملیات اجرایی به صورت اصولی انجام گیرد، می‌‌توان ظرفیت باربری پی را تا حدود ۱/۵ کیلوگرم بر سانتی متر مربع با مقدار نشست قابل قبول افزایش داد.
درجه تراکم خاک
درجه تراکمی که یک خاک کسب می کند به عوامل زیر بستگی دارد:
1. جرم وزنه (معمولاً 15 تا 40 تن)
2. ارتفاع سقوط (معمولاً 10 تا 30 متر)
3. فواصل نقاطی که وزنه بر روی آن می‌افتد. (ابعاد شبکه کوبش: 2.5 در 2.5 تا 6.5 تا 6.5)
1. جرم وزنه (معمولاً 15 تا 40 تن)
2. ارتفاع سقوط (معمولاً 10 تا 30 متر)
3. فواصل نقاطی که وزنه بر روی آن می‌افتد. (ابعاد شبکه کوبش: 2.5 در 2.5 تا 6.5 تا 6.5)
مزایای روش تراکم دینامیکی خاک
از مزایای روش تراکم دینامیکی خاک که باعث بهسازی خاک می شود عبارت است از:
۱ . متراکم سازی مناطق بزرگی که با خاک های دانه ای سست پر شده اند.
۲ . کاهش حجم ضایعات در محل دفن زباله
۳ . افزایش تراکم و کاهش حفره ها
۴ . باعث افزایش ظرفیت باربری خاک می شود.
۵ . باعث کاهش نشست های پس از ساخت و ساز می شود.
۱ . متراکم سازی مناطق بزرگی که با خاک های دانه ای سست پر شده اند.
۲ . کاهش حجم ضایعات در محل دفن زباله
۳ . افزایش تراکم و کاهش حفره ها
۴ . باعث افزایش ظرفیت باربری خاک می شود.
۵ . باعث کاهش نشست های پس از ساخت و ساز می شود.
کاربرد های روش تراکم دینامیکی خاک
کاربرد های روش تراکم دینامیکی خاک عبارتند از:
۱ . بنادر و فرودگاه ها
۲ . انبارهای ذخیره بارهای سنگین
۳ . مناطق دفن زباله
۱ . بنادر و فرودگاه ها
۲ . انبارهای ذخیره بارهای سنگین
۳ . مناطق دفن زباله
مراحل طراحی روش تراکم دینامیکی خاک
مراحل طراحی روش تراکم دینامیکی عبارتند از:
1. انتخاب وزن کوبه و ارتفاع سقوط برای دستیابی به عمق تأثیر مورد نظر
2. تعیین میزان انرژی مورد نیاز جهت رسیدن به میزان اصلاح مورد نظر
3. تعیین محدوده گسترش عملیات تراکم دینامیکی
4. تعیین فواصل بین نقاط اعمال ضربه و تعداد ضربات
5. تعیین تعداد مراحل اعمال ضربه
1. انتخاب وزن کوبه و ارتفاع سقوط برای دستیابی به عمق تأثیر مورد نظر
2. تعیین میزان انرژی مورد نیاز جهت رسیدن به میزان اصلاح مورد نظر
3. تعیین محدوده گسترش عملیات تراکم دینامیکی
4. تعیین فواصل بین نقاط اعمال ضربه و تعداد ضربات
5. تعیین تعداد مراحل اعمال ضربه
عوامل محدود کننده روش تراکم دینامیکی خاک
محدودیت های محل پروژه باعث ایجاد تغییر در روش تراکم دینامیکی خاک و یا حتی انجام کار های اضافی در هنگام عملیات شود. این محدودیت ها بایستی در مطالعات اولیه جهت تعیین اثرات آنها بر هزینه و زمان پروژه مورد بررسی قرار داده شوند. در ادامه به بررسی برخی از این عوامل می پردازیم:
1.ارتعاش زمین
ضربه ناشی از برخورد کوبه به زمین موجب ارتعاش سطح زمین گردیده و ارتعاشات حاصل به اطراف منتقل می شوند. با افزایش وزن کوبه و ارتفاع سقوط، دامنه ارتعاشات نیز بزرگتر می شوند. اگر در محل اجرای عملیات تراکم دینامیکی، سازه یا تاسیساتی موجود باشند، ممکن است بر اثر ارتعاشات وارد شده به آنها باعث ایجاد خسارت شوند. همچنین وجود یک لایه ماسه متراکم، شن یا سنگ بلافاصله در زیر لایه متراکم شونده موجب انتقال ارتعاشات تا فواصل بیشتر می شود و در این شرایط بایستی بررسی های دقیقی جهت تعیین اثر این لایه ها بر روی ارتعاشات حاصله انجام شود. همچنین باید به این نکته توجه داشت که با متراکم تر شدن خاک در طول انجام عملیات تراکم دینامیکی و به خصوص در مراحل آخر، میزان ارتعاشات حاصله افزایش خواهند یافت.
در صورتی که ارتعاشات وارده بیش از حد مجاز باشند، سه روش اصلی جهت کاهش آنها وجود دارد. روش اول کاهش ارتفاع سقوط کوبه و افزایش تعداد ضربات در هر نقطه می باشد. روش دوم کاهش وزن کوبه و روش سوم حفر یک کانال با عمق کافی در جهت قطع کردن امواج سطحی می باشد.
در صورتی که ارتعاشات وارده بیش از حد مجاز باشند، سه روش اصلی جهت کاهش آنها وجود دارد. روش اول کاهش ارتفاع سقوط کوبه و افزایش تعداد ضربات در هر نقطه می باشد. روش دوم کاهش وزن کوبه و روش سوم حفر یک کانال با عمق کافی در جهت قطع کردن امواج سطحی می باشد.
2.آلودگی صوتی
برخورد کوبه به زمین علاوه بر ارتعاشات، موجب تولید صدا نیز می شود. صدای تولید شده در محل اعمال ضربه معمولا در حدود 115 تا 123 دسی بل می باشد، اما از نظر زمانی تنها حدود یک درصد از زمان تراکم دینامیکی را شامل می شود. محدوده بسیار پایین تری از صداهای تولید شده نیز در هنگام برداشتن و حمل کوبه و سایر عملیات تولید می شود که با صدای ناشی از برخورد کوبه به زمین ترکیب شده و معمولا در فواصل 53 متر از محل انجام کوبش معیارهای محیط زیستی را برآورده می کنند.
3.جابجایی های زمین
پس از برخورد کوبه به زمین باعث اعمال جابجایی هایی در زمین می شود. متاسفانه هنوز راه حلی برای پیش بینی این جابجایی ها وجود نداشته و قضاوت ها بر پایه تجربیات گزارش شده، صورت می گیرد. در صورتی که از کوبه های سبک تر استفاده کنیم و ارتفاع سقوط کمتر باشد، جابجایی های کمتری به وجود خواهد آمد.
4.بالا بودن تراز آب زیر زمینی
آب های زیرزمینی که تراز آنها کمتر از 2 متر زیر تراز زمین محل اجرای عملیات تراکم دینامیکی باشد، معمولا باعث ایجاد مشکل می شوند. در حین اعمال ضربات، عمق فروچاله ها معمولا در محدوده 0/6 تا 1/2 متر بوده و فشار آب حفره ای زیادی که در توده خاک تولید می شود، باعث بالا آمدن سطح آب زیرزمینی خواهد شد. وارد شدن ضربات بیشتر می تواند باعث اختلاط داخلی آب و خاک و در پی آن باعث نرم شدگی لایه بالایی توده خاک می شود.
5.وجود لایه های سخت یا نرم
عمق تاثیر تراکم دینامیکی می تواند تحت تاثیر وجود یک لایه سطحی سخت در بالای یک نهشته ضعیف و یا وجود یک لایه نرم و تراکم پذیر در میان یک نهشته سخت تر قرار گیرد. اگر لایه سخت نسبتا ضخیم در اعماق فوقانی وجود داشته باشد (1 تا 2 متر)، انرژی ضربه می تواند در میان این لایه توزیع گردیده و با شدت بسیار کمتری به لایه ضعیف پایین منتقل گردد و در نتیجه موجب کاهش عمق تاثیر و درجه اصلاح خاک می شود.
لایه های سخت شده ضخیم بایستی قبل از انجام تراکم دینامیکی یا برداشته شده یا ضعیف شوند تا انرژی بتواند به لایه های پایین تر منتقل گردد. اگر این لایه سخت شده نسبتا نازک باشد، احتمالا کوبه به درون این لایه نفوذ می کند و انرژی کافی را به لایه های پایین تر منتقل می کند. لایه های نرم جاذب انرژی در سطح زمین را می توان حفاری کرد و یا با افزودن خاک های دانه ای که در اثر اعمال ضربه به درون خاک نرم نفوذ می کنند تثبیت نمود. رس های نرم یا نهشته های آلی در عمق و در میان تشکیلات می توانند انرژی تراکم دینامیکی را جذب کنند. در این حالت انرژی بسیار کمی به زیر این لایه ها منتقل شده و در نتیجه لایه های پایین تر به مقدار مناسب متراکم نمی گردند.
لایه های سخت شده ضخیم بایستی قبل از انجام تراکم دینامیکی یا برداشته شده یا ضعیف شوند تا انرژی بتواند به لایه های پایین تر منتقل گردد. اگر این لایه سخت شده نسبتا نازک باشد، احتمالا کوبه به درون این لایه نفوذ می کند و انرژی کافی را به لایه های پایین تر منتقل می کند. لایه های نرم جاذب انرژی در سطح زمین را می توان حفاری کرد و یا با افزودن خاک های دانه ای که در اثر اعمال ضربه به درون خاک نرم نفوذ می کنند تثبیت نمود. رس های نرم یا نهشته های آلی در عمق و در میان تشکیلات می توانند انرژی تراکم دینامیکی را جذب کنند. در این حالت انرژی بسیار کمی به زیر این لایه ها منتقل شده و در نتیجه لایه های پایین تر به مقدار مناسب متراکم نمی گردند.
6.محدودیت عمق تاثیر
عمق تاثیر تراکم دینامیکی خاک تابعی از وزن کوبه و ارتفاع سقوط کوبه می باشد. با استفاده از کوبه هایی با وزن 18 تا 22 تن و ارتفاع سقوط 23 تا 33 متر، حداکثر عمق تاثیری که کوبه در توده خاک به جای می گذارد، در محدوده 6 تا 12 متر خواهد بود. برای اصلاح خاک در اعماق بزرگ تر از 6 تا 12 متر باید از روش تراکم خاک در ترکیب با سایر روش ها استفاده گردد.
تاریخ انتشار: ۱۳۹۸/۱۲/۱۷