دلایل ریزش گود و ترانشه های خاکی

دلایل ریزش گود و ترانشه های خاکی
با توجه به رفتار خاک،  تمامی گودها و ترانشه­ های خاکی فارغ از پایدار شده یا نشده و یا عمق آن می­توانند خطر ساز تلقی شوند. مسائل و مشکلات ریزش و تخریب گودها و ترانشه ها به عوامل مختلفی همچون عمق گود، نوع خاک، وجود یا عدم سربار در حریم گود و یا وجود ارتعاش در محیط، وجود رطوبت در خاک، بارش برف یا باران و تراز سطح آبهای زیرزمینی بستگی دارد. البته در این بین،  مدت زمان اجرای عملیات گودبرداری و مدت زمان بهره برداری از گود و سازه نگهبان نیز  نیز دو عامل تاثیر گذار در ریزش گود­ها می­باشد. درابتدا گسیختگی­های متداول در فروریزش ترانشه­های خاکی و گود­های پایدار نشده بررسی می­شود.
یکی از این نوع فروریزش­ها، به وجود آمدن ترک های کششی می­باشد. این ترک­ها  معمولا بر روی سطح لبه گود یا ترانشه و در محدوده 0.5 تا 0.75 برابر عمق گود یا ترانشه، نسبت به لبه گود، به وجود می آیند.




از دیگر عوامل فروریزش ترانشه­ها می­توان به لغزش خاک اشاره کرد. این امر براثر به وجود آمدن ترک های کششی در خاک رخ می دهد. لغزش خاک از جمله عوامل ترک خوردگی و تخریب دیواره های کانال­ها می­باشد.

ترک­های کششی در خاک  می توانند علاوه بر ایجاد لغزش، موجب غلتیدن و واژگونی توده خاک نیز شوند. این اتفاق هنگامی رخ می­دهد که دیواره قائم ترانشه یا گود، در امتداد خط ترک برشی، بریده شده و این برش سبب می­شود که توده خاک به طرف داخل گود  واژگون شود.

در یک گود مهارنشده و یا ترانشه­های خاکی، ممکن است تنش­های نامتعادلی در خاک ایجاد شود. این امر نیز می تواند به نوبه خود موجب فرونشست خاک در سطح لبه کناری گودها یا ترانشه ها، و نیز شکم دادگی خاک در دیواره قائم گودهایا ترانشه ها بشود. در صورتی که از این امر جلوگیری نکنیم، شرایط فوق می تواند موجب گسیختگی خاک شود درصورتی که در مجاورت گود، ساختمانی وجود داشته باشد، این پدیده می تواند موجب تغییر مکان های محسوسی در جهت افقی و قائم خاک زیر ساختمان و نیز خود ساختمان، و حتی فروریزش آن بشود.


وزن خاکهای مجاور گود میتواند موجب بالازدگی و پشته کردن خاک کف گود یا تحت فشار قرار گرفتن آن، در جهت رو به بالا، بشود  نکته قابل توجه آن است که این پدیده، حتی در صورت اجرای صحیح سازه نگهبان نیز می تواند رخ دهد. از جمله تبعات این امر، نشست خاک لبه گود، وبالازدگی و پشته کردن خاک کف گود، در جهت رو به بالا، است.

از دیگر از این عوامل می توان به  جوشش آب از کف گود اشاره کرد.  این پدیده، ناشی از جریان آبی است که به درون کف گود و در امتداد رو به بالا صورت می گیرد. یکی از دلایل مهم جوشش آب، بالا بودن تراز سطح آب داخل زمین است. جوشش آب می تواند موجب ایجاد یک شرایط ناپایدار در کف گود بشود. در اینجا نیز می باید متذکر شد که جوشش آب از کف گود، حتی در صورت اجرای صحیح سازه نگهبان نیز می­تواند رخ دهد.


مشکلات ناشی از هرگونه ارتعاش در کناره های گود می تواند خطر ساز باشد هر گونه حرکت وسیع و سنگین در نزدیکی البه گود می تواند موجب ارتعاش خاکهای اطراف گود، و در نتیجه، گسیختگی و فروریزش خاک بشود از جمله این عوامل عبارتند از: بار ترافیک ناشی از حرکت وسایل نقلیه، کار کردن ماشین آلات شمع کوبی، و انفجار گسیختگی و فروریزش خاکها براثر ارتعاش می تواند در تمامی انواع خاک ها رخ دهد. با این وجود، برخی از خاکها، در مقایسه با دیگر خاک ها. پتانسیل بیشتری برای فروریزش ناشی از ارتعاش دارند. به عنوان مثال، خاکهای ماسه ای، ارتعاش را به میزان کمتری از خاک های رسی تحمل می کنند. از آنجا که در عمل ممکن است شرایط خاک به گونه ای باشد که از چند لایه خاک و یا مخلوطی از انواع خاکها تشکیل شده باشد، لذا ضروری است که در برنامه ریزی برای پایدارسازی شیب خاک، این نکته را به طور جدی مدنظر قرار دهیم.


در گود­ها ودیواره­های پایدار شده نیز انواع حالت­های گسیختگی نیزوجود دارد که به طور کلی انواع این حالت­ها را می توان به چهار دسته اصلی تقسیم­ بندی کرد

 ۱) ناپایداری ناشی از تراوش آب
ناپایداری کف گود می تواند براثر جوشش آب  (رگاب) و یا برآمدگی کف گود رخ دهد. رگاب پدیده ای است که بر اثر نشت آب به سمت بالا در محیط های خاکی رخ می دهد. این پدیده در بسیاری از سازه های آبی، نظیر سدهای خاکی و کانال های آبیاری و سیستم های زهکشی، مشاهده می شود و می تواند موجب وارد آمدن خسارت های زیاد و نیز تخریب سازه های مزبور بشود. به عبارت دیگر، در صورتی که گرادیان هیدرولیکی در قسمت تراوش آب، در قسمت پایین دست  (یعنی قسمتی از خاک که آب بدان سمت جریان می یابد) افزایش یابد، ممکن است خاک شسته شود. به ویژه در صورتی که خاک به خوبی متراکم نشده باشد، این پدیده، پیشرونده است. بدین معنی که ابتدا ریزترین ذرات خاک شسته می شود. در نتیجه با شسته شدن این ذرات، مقاومت خاک در برابر جریان کم شده و گرادیان هیدرولیکی افزایش می یابد. سپس، با افزایش گرادیان هیدرولیکی، ذرات درشت تر نیز شسته شده و به تدریج عمل فرسایش با سرعت بیشتری صورت می پذیرد و موجب تشکیل تونل هایی در داخل خاک می شوند. به این تونل های درونی Pipe و به پدیده تشکیل آنها Piping، یعنی فرسایش درونی یا رگاب می گویند. از جمله اساسی ترین روش ها برای مقابله با کاهش پدیده رگاب، کنترل تراوش آب از خاک است، و بدین منظور می باید شیب هیدرولیکی، فشار و سرعت تراوش را در حد مجاز برای خاک موردنظر نگه داشت.
جوشش آب یا رگاب هنگامی رخ می دهد که تراز آب در داخل گود، پایین تر از تراز آب در خارج گود باشد. این امر موجب آن می شود که آب از زیر دیواره گوده به داخل گود جریان پیدا کند. براثر این امر، در حجمی از خاک که از تراز کف گود شروع شده و تا تراز زیر دیواره پایدار شده، براثر فشار آب منفذی، تنش مؤثر خاک کاهش پیدا می کند. در نتیجه، مقاومت افقی خاک کاهش یافته و بر اثر این امر، دیوار حایل خاک دچار گسیختگی در جهت حرکت به داخل گوده می شود. در صورتی که نیرو های ناشی از تراوش خاک به میزانی برسند که قابل مقایسه با نیروهای مربوط به تنشهای مؤثر خاک باشند، در آن صورت شرایط ناپایداری در خاک رخ خواهد داد.


 ۲) ناپایداری کلی
ناپایداری کلی خاک هنگامی رخ می دهد که یک سطح گسیختگی در خاک ایجاد شود. برای تحلیل پایداری کلی گودبرداری ها می توان از انواع روشهای بررسی پایداری شیروانی ها استفاده کرد. این امر هنگامی رخ میدهد که تمامی تودۂ خاک، شامل دیواره در امتداد یک سطح لغزش، دوران کند. گسیختگی کلی می تواند موجب گسیختگی دیوارهای مهار شده بشود.

گسیختگی ناشی از ظرفیت باربری معکوس هنگامی رخ می دهد که یک فشار سربار واقع در خارج گود، و یا اختلاف فشار بین داخل و خارج  گود، بر مقاومت برشی خاک غلبه کند. این امر موجب آن می شود که خاک به داخل بخشی از گود که در زیر دیوار قرار دارد، جریان پیدا کند. گسیختگی ناشی از ظرفیت باربری معکوس نه تنها موجب ناپایداری گود براثر کاهش ظرفیت باربری خاک می شود، بلکه می تواند موجب حرکت جانبی خاک و وارد آمدن خسارت به ساختمانها و تأسیسات مجاور گود نیز بشود.


 ۳) گسیختگی ژئوتکنیکی
گسیختگی ژئوتکنیکی هنگامی رخ می دهد که بارهای وارد بر خاک، بیش از مقاومت خاک باشند. در ادامه چهار نوع گسیختگی ژئوتکنیکی نشان داده شده است: گسیختگی ناشی از نشست پای سازه نگهبان که این امر هنگامی رخ میدهد که مؤلفه رو به پایین انکر، و نیز نیرویی که سازه نگهبان را به طرف پایین می کشد، بیشتر از ظرفیت باربری خاک باشد بر اثر نشست سازه نگهبان، انکر دوران پیدا می کند. این جابه جایی می تواند موجب ایجاد تغییر شکل های  جانبی، و درنتیجه، وارد آمدن خسارت به ساختمانها و تأسیسات مجاور گود بشود. مورد دیگرگسیختگی ناشی از مقاومت منفعل خاک در پای گود که  این امر امکان دوران دیوار را فراهم می سازد. بالا آمدن پای سازه نگهبان که این امر می تواند موجب گسیختگی کششی شده و امکان چرخش دیوار به طرف بالا و رو به جلو را فراهم بیاورد.  و گسیختگی مربوط به عضو مایل که گسیختگی مربوط به ظرفیت باربری خاک زیر عضو مایل می تواند موجب تغییر شکل های جانبی زیاد دیوار بشود.
 برخی دیگر از گسیختگی های ژئوتکنیکی عبارتند از: گسیختگی ناشی از واژگونی توده خاک و گسیختگی ناشی از لغزش یا حرکت توده خاک و گسیختگی ناشی از دوران توده خاک


 ۴) گسیختگی سازه­ای
گسیختگی سازه­ای هنگامی رخ می دهد که تمام یا بخشی از سازه نگهبان نتواند بارهای وارد بر آن را تحمل کند. برخی از این گسیختگی ها عبارتند از گسیختگی بخشی از سازه نگهبان، که در قسمت بالای انکر قرار دارد. گسیختگی سازه نگهبان در وسط دهانه آن  وگسیختگی تاندون انکراژ یا گسیختگی اتصالات
شایان ذکر است که ناپایداری سازه ای نیز می تواند موجب تغییر مکان های بزرگ، و در نتیجه وارد آمدن خسارت به ساختمان ها و تاسیسات مجاور گود بشود.



 

انواع خاک های متداول در گودبرداری شهری

 

آشنایی با ماشین آلات نیلینگ (Soil Nailing) و انکراژ

منبع: کتاب گودبرداری و سازه های نگهبان ویژه دوره های ارتقا پایه
تاریخ انتشار: ۱۳۹۹/۰۸/۲۴