سفارش خرید کتاب آشنایی با ژئوسنتتیک ها

نام کتاب: آشنایی با ژئوسنتتیک ها

ترجمه و تدوین: عبدالمتین ستایش

ناشر: سازمان انتشارات جهاد دانشگاهی

سال چاپ: 1390

شماره شابک: 7-235-102-600-978

 

جهت ثبت سفارش می توانید از طریق فرم زیر به صورت آنلاین پرداخت نمایید و یا در صورت تمایل با انتقال وجه به صورت کارت به کارت سفارش خود را ثبت نمایید.

ثبت سفارش کارت به کارت

ورودی نامعتبر
ورودی نامعتبر
ورودی نامعتبر
ورودی نامعتبر
ورودی نامعتبر
ورودی نامعتبر
ورودی نامعتبر
ورودی نامعتبر
ورودی نامعتبر
ورودی نامعتبر
0 ریال
ورودی نامعتبر
هزینه پست در قیمت کتاب لحاظ شده است.
ضد اسپم :
ورودی نامعتبر

 

بخشی کوتاهی از مطالب کتاب:

 

 مقدمه

در گذشته هنگامی که ساخت و ساز پروژه های عمرانی با معضل خاک های مشکل ساز برخود می نمود، راه حل پیش روی مهندسین برای رفع مشکلات ناشی از این خاک ها محدود بود به جایگزینی خاک های مذکور و یا تثبیت آن ها به روش های پرهزینه ای همچون استفاده از فونداسیون های عمیق. علاوه بر این، مسائلی همچون کمبود زمین، ترمیم زیرساخت های فرسوده در نواحی شهری، آگاهی روز افزون نسبت به آسیب ها و خطرات ناشی از وقوع زلزله و مسائل زیست محیطی همگی انگیزه هایی بودند که منجر به ابداع روش های متنوع بهسازی خاک در طول 50 سال گذشته شده اند. از جمله این ابداعات که در واقع جزو متنوع ترین و اقتصادی ترین مصالح بهسازی خاک محسوب می شوند، می توان به ژئوسنتتیک ها اشاره نمود. امروزه استفاده از این مصالح تقریباً در تمام حوضه های مهندسی عمران از جمله: ژئوتکنیک، محیط زیست، سواحل و هیدرولیک، معدن، حمل و نقل و .......... گسترش یافته است. مهندسی ژئوتکنیک و مهندسی سازه های سنگین، حوضه هایی اند كه بیشترین میزان تأثيرپذیری از اين مصالح را شاهد بوده اند، گرچه همة فعاليت هاي مرتبط با خاك، به نوعي در محدوده كاربرد اين مصالح قرار مي گيرند.

 

ژئوسنتتیک چیست؟

کمیته D35 انجمن آزمایش و مصالح آمریکا  “ASTM” ژئوسنتتیک را به صورت زیر تعریف نموده است:

فرآورده ای صفحه ای ساخته شده از مصالح پلیمری که همراه با خاک، سنگ یا هر مصالحی که در ارتباط با مهندسی ژئوتکنیک است به عنوان جزئی اساسی در پروژه ها و سازه های ساخت انسان به کار گرفته می شود.


واژة «ژِئوسَنتِتیک » از دو بخش تشکیل شده: پیشوند «ژِئو» به معنای زمین که اشاره به موارد استفادة نهایی از این مصالح در پروژه های عمرانی مرتبط با زمین، خاک و سنگ داشته و پسوند «سَنتِتیک» به معنای مصنوعی (یا ساختگی که متضاد طبیعی است) اشاره به این مطلب دارد که این مصالح منحصراً از فرآورده های ساخت انسان تولید می شوند. مصالح مورد استفاده در تولید ژئوسنتتیک ها عمدتاً پلیمرهای مصنوعی هستند که از نفت خام مشتق می شوند. گرچه از لاستیک (کائوچو)، پشم شیشه (فایبرگلاس) و دیگر مصالح نیز بعضی مواقع برای تولید ژئوسنتتیک ها استفاده می شود. ژئوسنتتیک، در واقع واژه ای عام است که دامنة وسیعی از فرآورده های تولید شده توسط مصالح پلیمری را شامل می شود. رایج ترین این محصولات پلیمری عبارتند از: ژئوتکستایل ها، ژئوگریدها، ژئونت ها، ژئوممبرین ها و ژئوکمپوزیت ها که همراه با خاک، سنگ و یا هر مصالح مهندسی دیگر در بسیاری از پروژه های ساخت دست انسان به کار گرفته می شوند.
بعضی مواقع مصالح ساخته شده از الیاف طبیعی (کَنَف2، الیاف نارگیل3، پشم، پنبه و غیره) نیز به همراه خاک، سنگ و یا دیگر مصالح مهندسی به کار گرفته می شوند. مخصوصاً در پروژه های عمرانی موقت و کوتاه مدت. چنین مصالحی که آن ها را می توان «ژِئونَچِرال4» (نَچِرال به معنای طبیعی) نامید، هنگامی که به همراه خاک به کار گرفته می شوند به دلیل تجزیه پذیری دارای عمر کوتاهی بوده و بنابراین دارای کاربردهایی به تنوع ژئوسنتتیک ها نیستند. گرچه ژئونچرال ها تفاوت های بارزی با ژئوسنتتیک ها به لحاظ مادی و فیزیکی دارند، آن ها را می توان فرآورده های مکمل ژئوسنتتیک ها دانست و نه جایگزینی برای آن ها زیرا موارد کاربرد آن ها در بعضی موارد با یکدیگر مشترک است. در حقیقت ژئونچرال ها نیز مصالحی پلیمری هستند چون بخش عمدای از آن ها از پلیمرهای طبیعی همانند لینین5 (الیاف چوب) و سلولز تشکیل شده است.


هنگامی که از ژئوسنتتیک ها در تماس با خاک، سنگ یا هر مصالح مهندسی دیگر استفاده می شود همواره یک یا چندین عملکرد از عملکردهای پایه زیر را اجرا می نمایند:
•    تسلیح
•    جداکنندگی
•    فیلتراسیون
•    زهکشی
•    آب بندی
•    حفاظت
عملکردهای فوق به طور کامل در فصل دوم مورد بحث قرار خواهند گرفت لیکن از آن جایی که در این فصل با انواع مختلف ژئوسنتتیک ها آشنا خواهیم شد، خواننده باید بداند که هر ژئوسنتتیک قادر است کدام یک از عملکردهای فوق را به انجام برساند.

 

 مزایای استفاده از ژئوسنتتیک ها

کمتر حوضه ای از مهندسی عمران را می توان نام برد که در طول بازه زمانی کوتاهی شاهد چنین رشد و تحولی بوده باشد. دلایل فراوانی برای این رشد عظیم وجود دارد که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:
1.اشغال فضای کمتر: ژئوسنتتیک ها به دلیل ساختار ورقه ای، فضای بسیار کمتری را نسبت به لایه های خاکی و سنگریزه ای در داخل مصالح خاکریز اشغال می نمایند.
2.کنترل کیفیت مصالح: خاک و سنگدانه ها به طور کلی مصالحی ناهمگن هستند به طوری که ویژگی های آن ها در یک محدوده یا ناحیه به میزان قابل توجهی متغییر است. در مقابل ژئوسنتتیک ها نسبتاً همگن اند زیرا این مصالح در کارخانه تحت شرایط کنترل شده تولید می شوند. تغییرات موجود در خواص این مصالح در طی مراحل کنترل کیفیت به حداقل رسانده می شود.
3.کنترل کیفیت مصالح در محل احداث پروژه: برای به حداقل رساندن میزان اتصالات یا درزهای اجرایی یا کارگاهی، ژئوسنتتیک ها اغلب در کارخانه به صورت پیش ساخته به شکل ورقه های بزرگ تولید می شوند. هم درزهای کارخانه ای و هم درزهای کارگاهی توسط تکنسین های تعلیم دیده مورد آزمایش قرار می گیرند. در مقابل، خاک و سنگدانه ها به صورت محلی اجرا می شوند و همواره در معرض تغییرات ناشی از وضعیت جوی، جابجایی و اجرا قرار دارند.
4.صرفه جویی در هزینه: به طور کلی مصالح ژئوسنتتیکی در مقایسه با خاک و مصالح سنگی هزینه خرید و انتقال و نصب کمتری دارند.
5.برتری فنی: ژئوسنتتیک ها برای ایفای عملکرد بهینه برای مورد مصرف مشخص طراحی می شوند.
6.زمان اجرا: ژئوسنتتیک ها را می توان با سرعت زیادی اجرا نمود. این ویژگی باعث افزایش انعطاف پذیری در زمان اجرای این مصالح در فصول اجرایی کوتاه و شرایط حاد جوی می شود.
7.نحوه اجرا: لایه های ژئوسنتتیک را می توان به صورت متوالی اما با حداقل فاصله اجرا نمود. بدین ترتیب اجرای این مصالح به میزان زیادی تسهیل می یابد.
8.فراوانی مصالح: وجود مراکز توزیع و فروش متعدد، سهولت ارسال این مصالح و همچنین وجود تولید کننده های فراوان که باعث ایجاد قیمت های رقابتی شده اند، باعث سهولت دسترسی به ژئوسنتتیک ها شده است.
9.حساسیت زیست محیطی: سیستم های ژئوسنتتیکی باعث کاهش استفاده از منابع طبیعی و آسیب های زیست محیطی ناشی از حفاری معادن و حمل و جابجایی مصالح طبیعی می شود

 

انواع ژئوسنتتیک ها

امروزه ژئوسنتتیک ها در انواع بسیار متنوعی تولید می شوند تا پاسخگوی نیازهای مختلف حوضه های گسترده مهندسی عمران باشند. از بین محصولات ژئوسنتتیکی، تعدادی از آن ها به دلیل دارا بودن خصوصیات فیزیکی و مهندسی مطلوب بیشترین سهم را کاربردهای مهندسی دارند. این ژئوسنتتیک ها عبارتند از:
ژِئوتِکستِایل: فرآورده ای پلیمری، نفوذپذیر و صفحه ای که به صورت منسوجات منعطف به صورت ورقه ای تولید می شود  (شکل 1-3). ژئوتکستایل ها بزرگترین عضو خانواده ژئوسنتتیک ها هستند. اين فرآورده ها در واقع پارچه هایی هستند كه به جاي استفاده از نخ، پشم و ابريشم در بافت آنها از الياف سنتتیكي استفاده شده است بنابراين تجزيه بيولوژيكي ديگر مشكلي محسوب نمي شود یا به عبارت دیگر چنانچه از این مصالح در داخل خاک استفاده نماییم، دیگر نگران افت کیفیت و تجزیه بافت آن ها نیستیم. ویژگی مهم اين فرآورده ها متخلخل بودن آن هاست تا آب بتواند از بین حفرات و در داخل صفحة ژئوتکستایل حرکت نمايد البته در درجات مختلف. همانطور که گفته شد ژئوتکستایل ها به وسيلة ماشين هاي متعارف نساجي تولید می شوند. بر مبنای نوع فرآیند تولید، ژئوتکستایل های کنونی را می توان به انواع زیر طبقه بندی نمود:

  • ژئوتکستایل بافته شده : ژئوتکستایلی که با درهم بافتن دو یا چند دسته یارن (نخ ریسیده ای که از یک یا چندین الیاف تشکیل شده است) با زاویه عمود نسبت به هم یا دیگر المان ها با استفاده از فرآیندهای بافندگی متعارف توسط دستگاه های نساجی تولید می شوند.
  • ژئوتکستایل بی بافت : ژئوتکستایلی که با قرار دادن الیاف در راستاهای مختلف به صورت تصادفی تولید می شود. اتصال بین الیاف یا تارها می تواند به صورت امتزاج حرارتی جزئی، اتصال سوزنی (پانچ سوزنی) یا اتصال شیمیایی (چسب، لاستیک یا سلولز، لاتکس، مشتقات سلولزی و غیره) باشد.
  • ژئوتکستایل گرد بافت : ژئوتکستایلی که بوسیله بافت حلقه ای یک یا چند یارن (نخ ریسیده) یا عناصر دیگر توسط ماشین بافت حلقه ای و نه ماشین بافندگی تار و پودی تولید می شود.
  • ژئوتکستایل وصله ای : ژئوتکستایلی که در آن الیاف یا یارن ها یا هر دو بوسیله وصله زدن یا کوک زدن به یکدیگر قفل و بست می شوند.

 

شکل 1-3 انواع مختلف ژئوتکستایل ها:
(الف) بافته شده (ب) بی بافت (ج)گردبافت

 

ژِئوگرید : فرآورده ای پلیمری متشکل از المان های مقاوم کششی به نام بند2 که به صورت شبکه ای منظم و باز در پیوندگاه3 ها به یکدیگر اتصال دارند (شکل 1-4). اتصال بندها می تواند از نوع قالبی4 (اکستروشن)، پیوندی5 و یا بافته شده باشد. ژئوگریدهایی که در نتیجة این نوع فرآیندهای اتصال بندها بوجود می آیند به ترتیب ژئوگرید قالبی، ژئوگرید پیوندی و ژئوگرید بافته شده نامیده می شوند. بسته به راستای کشش در حین فرآیند تولید، ژئوگریدها به دو دسته تقسیم می شوند:

  • ژئوگرید تک محوره : ژئوگریدی که در اثر کشش طولی ورقة پلیمری پانچ شده با آرایشی منظم تولید می شود. فرآیند کشش باعث می شود که ژئوگرید در راستای طولی مقاومت کششی بسیار بالاتری نسبت به راستای عرضی داشته باشد.
  • ژئوگرید دو محوره : ژئوگریدی که در اثر کشش ورقة پلیمری در هر دو راستای طولی و عرضی تولید می شود. ژئوگرید دو محوره دارای مقاومت کششی برابر در هر دو راستای طولی و عرضی می باشد.

ژِئومِمبرِین: فرآورده ای ورقه ای، به طور نسبی نفوذناپذیر و مصنوعی که از مصالحی با نفوذ پذیری پایین ساخته شده تا به صورت یک حائل، روکش یا آستر از عبور آب جلوگیری نماید (شکل 1-5). مصالح به کار رفته در تولید ژئوممبرین ها می تواند پلیمری، قیری یا ترکیبی از هر دو آن ها باشد. واژة حائل موقعی به کار می رود که ژئوممبرین به طور مثال در داخل یک سد خاکی مورد استفاده قرار گیرد. واژه روکش یا آستر در مواردی به کار گرفته می شود که ژئوممبرین در سطح مشترک یا روی سطح مصالح به کار گرفته شود.
ژِئونِت: فرآورده ای پلیمری که از شبکه ای متراکم اما منظم از بندها تشکیل شده است که به صورت یکپارچه تحت زوایای مختلف به یکدیگر متصل شده اند (شکل 1-6). در نگاه اول ژئونت ها مشابه ژئوگرید ها به نظر می رسند اما ژئونت ها نه تنها نسبت به نوع مصالح و ظاهر با ژئوگریدها متفاوت اند، بلکه عملکرد آن ها که همان زهکشی آب یا گازها در صفحه می باشد نیز متفاوت است.
ژِئوکُمپوزیت: فرآورده ای با ساختاری لایه ای یا ورقه ای مرکب از دو یا چند نوع مصالح مختلف که حداقل یکی از آنها ژئوسنتتیک است (ژئوتکستایل، ژئوگرید، ژئونت، ژئوممبرین ها یا فرآورده ژئوسنتتیکی دیگر). فلسفه استفاده از ژئوكمپوزيت ها، دستيابي به عملكرد بهتر نسبت به زمانی است که مصالح ژئوسنتتیکی به صورت منفرد استفاده می شوند (شکل 1-7).

 

شکل 1-4 انواع معمول ژئوگرید ها

(الف) ژئوگرید قالبی تک محوره (ب) ژئوگرید قالبی دو محوره  (پ) ژئوگرید پیوندی (ت) ژئوگرید بافته شده

 

 
شکل 1-5: ژئوممبرین شکل 1-6: ژئونت   شکل 1- 7  ژئوکمپوزیت

 

امروزه ژئوسنتتیک ها با ساختارهای متنوعی از جمله توری، شبکه ای، تار مانند و کمپوزیتی وجود دارند که به لحاظ فنی جزو منسوجات (پارچه ها) به حساب نمی آیند. اما به صورت ترکیبی با منسوجات یا به جای آن ها به کار گرفته می شوند. تمام این گونه فرآورده ها اغلب فرآورده های مرتبط با ژئوتکستایل نامیده می شوند (GTP). بعضی از انواع رایج GTP ها به طور مختصر در ادامه توضیح داده شده است.

ژِئوسِل : فرآورده ای پلیمری، سه بعدی و نفوذپذیر با ساختاری لانه زنبوری یا سلولی که با استفاده از ژئوگرید بوسیله سوزن های ویژه با آرایشی مثلثی یا مربع شکل مونتاژ شده (شکل 1-8-الف) و یا اینکه در کارخانه با استفاده از نوارهای پلیستری سوزن دوزی شده یا پلی اتیلن فشرده (HDPE) (شکل 1-8-ب) تولید می شود

 

شکل 1-8ژئوسل (الف) ژئوسل آماده برای اجرا (ب) ژئوسل تولید شده در کارخانه در حالت بسته (شکل بالا) ژئوسل تولید شده در کارخانه در حالت باز (شکل پایین) 
(الف) (ب)

 

 

 

ژِئوفوم : مصالحی که با استفاده از پلیمر نیمه مایع و یک عامل اسفنجی به شکل دال یا بلوک های سبک وزن با نسبت تخلخل بالا تولید می شود. از ژئوفوم ها در خاکریزهای سبک وزن، عایق های حرارتی و کانال های زهکشی استفاده می شود (شکل 1-9).
ژِئومَت: فرآورده ای پلیمری، سه بعدی و نفوذپذیر متشکل از تارهای ضخیم و صلب که در محل های پیوندگاه ها به هم متصل شده اند. از ژئومت برای مسلح سازی و تقویت ریشه های گیاهان همانند چمن و گیاهان کوچک و گسترش دامنة کنترل فرسایش گیاهان استفاده می شود (شکل1-10).
ژِئومِش: فرآورده ای مصنوعی یا طبیعی با ساختار بافته شدة ورقه ای، متشکل از حفرات بزرگی که اندازه آن ها از چند میلیمتر تا چند سانتی متر متغیر است. ژئومش عمدتاً برای کنترل فرسایش به کار گرفته می شود ( شکل 1-11).
ژِئوپایپ: لوله ای پلاستیکی (با سطح صاف یا موجدار یا بدون سوراخ) که در زیر سطح خاک قرار داده شده و روی آن با خاک پوشانده می شود (شکل 1-12).
ژِئواِسپِیسر : فرآوردة پلیمری سه بعدی متشکل از صفحات شیاردار با فضاهای خالی بزرگ
 ژِئواِستریپ : فرآورده ای پلیمری به شکل نوار
ژئوآترها : حوضه نوع آوري هاي ژئوسنتيك ها چنان گسترده است كه خيلي ازاین سيستم ها را در هيچ طبقه بندي نمي توان قرار داد. به عبارت ديگر ژئوآترها مي تواند دربرگيرنده سيستم هايي مثل خاكهاي دوخته شده، مهار هاي پليمري و سلولهای کپسوله شده خاک باشند. همانند ژئوكمپوزيت ها عملکرد این سیستم ها نیز می تواند بسته به نوع فرآورده یکی یا ترکیبی از عملکردهای شش گانه ای باشد که در ابتدای فصل برای ژئوسنتتیک ها تعریف نمودیم.

 

خصوصیات پایه

ژئوسنتتیک های تجاری موجود در بازار با نام های اختصاری (برندهای تجاری) و گونه های متعدد، بعضاً با اعداد توصیفی یا علائم اختصاری منحصر به فردی عرضه می شوند. چند نمونه از محصولات تجاری معروف در جدول 1-2 به همراه علائم اختصاری آن ها فهرست شده اند. موارد استفاده از این محصولات بسیار متنوع بوده و علاوه بر سازگاری با شرایط محلی مختلف، این فرآورده ها را می توان با بسیاری از مصالح ساختمانی نیز ترکیب نمود. رشد سریع این مصالح در چهار دهة گذشته در سرتاسر دنیا عمدتاً به علت دارا بودن خواص مطلوبی است که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره نمود (موارد زیر را نیز می توان به مزایای ژئوسنتتیک ها چنان که در بخش 1-2 بیان شد، افزود):


  •    عدم زنگ زدگی
  •    مقاومت بالا در برابر تجزیة بیولوژیک و تجزیة شیمیایی
  •    پایایی دراز مدت پس از مدفون شدن در داخل خاک
  •    انعطاف پذیری بالا
  •    حجم بسیار کم
  •    سبکی
  •    راحتی حمل و نقل و انبار نمودن
  •    راحتی نصب و اجرا
  •    سرعت بخشیدن به فرآیند ساخت و ساز
  •    اقتصادی بودن و سازگار بودن با شرایط زیست محیطی
  •    ایجاد ظاهر زیبا برای سازه


ژئوسنتتیک ها از جنبه دیگری نیز دارای اهمیت اند و آن قابلیت جایگزینی جزئی یا کلی این مصالح مصنوعی با مصالح طبیعی همانند شن، ماسه، رس بنتونیت و غیره است. در واقع از ژئوسنتتیک ها می توان برای دستیابی به پایایی بالاتر و اجرای زیباتر پروژه های عمرانی و زیست محیطی استفاده نمود.

 

عملکردها

ژئوسنتتیک ها در حوضه های بسیاری از مهندسی عمران به کار گرفته می شوند. هنگامی که از آن ها در تماس با خاک، سنگ یا هر مصالح مهندسی دیگر استفاده می شود همواره یک یا چندین عملکرد از عملکردهای پایة زیر را اجرا می نمایند:
  •    تسلیح
  •    جداکنندگی
  •    فیلتراسیون
  •    زهکشی
  •    آب بندی
  •    حفاظت


تسلیح: عملکرد تسلیح توسط ژئوسنتتیک با بهبود خصوصیات مکانیکی تودة خاک صورت می پذیرد. هنگامی که خاک و مسلح کننده ترکیب می شوند، مصالحی حاصل می شود که "خاک مسلح" نامیده می شود. این توده مسلح دارای مقاومت فشاری و کششی بالا (مشابه همان اصول به کار رفته در بتن مسلح) می باشد. در حقیقت هر ژئوسنتتیکی که به عنوان مسلح کننده استفاده می شود وظیفة مقاومت در برابر تنش های اعمالی یا جلوگیری از تغییر شکل های غیر مجاز در سازه های ژئوتکنیکی را بر عهده دارد. در این فرآیند، ژئوسنتتیک در ترکیب با خاک به صورت یک عضو تحت کشش توسط مکانیزم های اصطکاک، چسبندگی، قفل و بست یا محصور نمودن خاک پایداری تودة خاک را حفظ می نماید (شکل 1-2).

شکل 2-1 مکانیزم اصلی در عملکرد مسلح کنندگی

 

برای تعریف مکانیزم های پایة خاک مسلح، مفاهیم مختلفی ارائه شده است. تاثیر استفاده از مسلح کننده های نسبتاً صلب (همانند فلزات، پلاستیک های مسلح و غیره که دارای مدول تغییر شکل بالا هستند) در خاک را می توان یا با استفاده از مفهوم تنش های القایی  (Schlosser and Vidal, 1969) یا مفهوم تغییر شکل های القایی  (Basset & Last, 1978) توصیف نمود. بر مبنای مفهوم تنش های القایی، مقاومت کششی مسلح کننده ها و اصطکاک سطح مشترک خاک-مسلح کننده، چسبندگی ظاهری به سیستم خاک مسلح می دهد. مفهوم تغییر شکل های القایی، بیان می دارد که مسلح کنندة کششی باعث مقید شدن تغییر شکل های غیر همسانگرد خاک می شود. رفتار خاک مسلح شده با مسلح کننده های انعطاف پذیر همانند ژئوسنتتیک ها در هیچ یک از این تعاریف نمی گنجد. تفاوت بین تاثیرات مسلح کننده های انعطاف پذیر و صلب در چهار چوب رفتار بار-تغییر شکل سیستم خاک مسلح بسیار بارز است (شکل 2-2). خاک مسلح با استفاده از مسلح کننده های  انعطاف پذیر (که مک گاون و اندروز ) آن را خاک غشایی  نامیده اند) دارای انعطاف پذیری بالاتر و افت مقاومت کمتر پس از رسیدن به مقاومت حداکثر در مقایسه با خاک غیر مسلح یا خاک مسلح شده با استفاده از مسلح کننده های صلب (که ویدال  آن را خاک مسلح نامیده است) می باشد. البته شباهت هایی نیز بین خاک غشایی و خاک مسلح وجود دارد و آن هم اینکه در هر دو آن ها، کرنش های کششی در خاک توسعه یافته و منجر به ایجاد تنش های کششی می شود.

 شکل 2-2 رفتار سلول واحد در شرایط کرنش مسطح با و بدون مسلح کننده:
(الف) ماسه متراکم همراه با مسلح کننده  (ب) ماسه شل با مسلح کننده  (McGown et al., 1978)

 

فلوئِت Fluet (1988)، عملکرد مسلح کنندگی در خاک را به صورت زیر طبقه بندی نموده است:


 عضوی کششی  که باری صفحه ای را مطابق با آنچه در شکل 2-3-الف نشان داده شده تحمل می نماید.
2- عضوی قرار گرفته تحت تنش های کششی2 که علاوه بر بارهای صفحه ای، بارهای قائم را نیز مطابق با شکل 2-3-ب تحمل می نماید.
ژوئِل (Jewell, 1996) و کوئِرنر (Koerner, 2005) به جای دو مکانیزم، سه مکانیزم برای خاک مسلح پیشنهاد نموده اند زیرا هنگامی که ژئوسنتتیک به عنوان یک عضو کششی عمل می نماید، این عملکرد کششی ممکن است در اثر دو مکانیزم مختلف یعنی: برش و مهار حاصل شده باشد. بنابراین سه مکانیزم مسلح کنندگی، بسته به نوع باری که ژئوسنتتیک تحمل می نماید عبارتند از:
1- برش که همچنین لغزش نیز نامیده می شود. ژئوسنتتیک بار صفحه ای را در اثر لغزش خاک روی آن انتقال می دهد.
2- مهار که همچنین برون کشش نامیده می شود. ژئوسنتتیک بار صفحه ای را در اثر مکانیزم مهاری تحمل می نماید.
3- غشاء: ژئوسنتتیک هنگامی که روی خاک نرم قرار داده می شود، هر دو نوع بار صفحه ای و قائم را تحمل می نماید.
شوکلا (Shukla 2002b, 2004) مکانیزم های مسلح کنندگی ژئوسنتتیک را بر حسب اینکه چگونه تنش ها را از خاک جذب نموده و چه نوع تنش هایی را جذب می نماید به صورت زیر بیان نموده است:
1- لایه ژئوسنتتیک تنش های افقی رو به بیرون (تنش های برشی) انتقال یافته از خاک یا خاکریز فوقانی به بالای خاک فونداسیون زیرین را تقلیل می دهد. این نوع عملکرد ژئوسنتتیک اثر کاهش تنش برشی6 نامیده می شوند. این نوع مکانیزم به جای ایجاد گسیختگی های برشی موضعی باعث گسیختگی برش کلی شده (شکل 2-4-الف) و بدین ترتیب ظرفیت باربری فونداسیون را افزایش می دهد (مراجع ). بنابراین با استفاده از مکانیزم اندرکنش برش، ژئوسنتتیک می تواند باعث بهبود عملکرد سیستم شود به طوری که تغییر شکل های ناشی از شیاری شدن به حداقل رسیده و یا به طور کلی از بین برود. در حقیقت در تغییر شکل های کوچک، کاهش تنش برشی و تغییر حالت گسیختگی اولین مزیت لایة ژئوسنتتیکی می باشد.

شکل 2-3 عملکردهای مسلح کننده
 (الف) مسلح کننده به عنوان عضو کششی (ب) عضو تحت تنش کششی  (Fluet, 1988)

 

2- لایه ژئوسنتتیک با محصور نمودن خاک دانه ای در صورتی که در داخل آن قرار گرفته باشد و یا با محصور نمودن خاک دانه ای و خاک فونداسیون نرم هنگامی که در سطح مشترک آن ها قرار گرفته است باعث توزیع مجدد بارهای سطحی اعمالی می شود. این عملکرد باعث می شود که تنش اعمالی وارد بر خاک فونداسیون کاهش یابد ( شکل 2-4-ب) به این نوع عملکرد، اثر دال یا اثر محصور کنندگی ژئوسنتتیک  اطلاق می شود. (مراجع ). اصطکاک بسیج شده در خاک و لایة ژئوسنتتیک نقش مهمی در محصور کنندگی خاک ایفا می نماید.

3- ژئوسنتتیک تغییر شکل یافته ای که در معرض تنش های قائم و برشی قرار گرفته، دارای نیرویی غشایی با مولفه ای قائم است که این مولفة قائم عامل مقاوم در برابر نیروهای اعمالی را تامین می نماید. به عبارت دیگر ژئوسنتتیک تغییر شکل یافته، نیرویی رو به بالا و مقاوم برای تودة خاک قرار گرفته در بالای آن که در معرض بارگذاری قرار گرفته است تامین می نماید. این نوع عملکرد ژئوسنتتیک، عملکرد غشایی  نامیده می شود ( شکل 2-4-پ). (مراجع ) بسته به نوع تنش ها یعنی تنش های قائم و برشی که در حین عملکرد غشایی توسط مسلح کننده تحمل می شود، عملکرد غشایی را می توان به دو دسته: عملکرد غشایی قائم و عملکرد غشایی برشی طبقه بندی نمود . برای ایجاد عملکرد غشایی ناشی از تنش های قائم، لبه های لایة ژئوسنتتیک باید مهار شوند در حالی که در عملکرد غشایی ناشی از تنش های برشی بسیج شدة بین لایه ای نیاز به مهار لبه های مسلح کنندة ژئوسنتتیکی وجود ندارد. اثر غشایی ژئوسنتتیک ها با حرکت رو به پایین مسلح کننده باعث افزایش ظرفیت باربری خاک فونداسیون در زیر ناحیه بارگذاری شده و بنابراین پتانسیل آماس را کاهش می دهد. قابل ذکر است که در سیستم های دارای تغییر شکل زیاد، از هر دو نوع مسلح کننده ژئوگرید و ژئوتکستایل به طرز موثری می توان استفاده نمود.

4- استفاده از ژئوگرید مزیت دیگری نیز دارد و آن قفل و بست دانه های خاک در بین روزنه های ژئوگرید است که اثر قفل و بست4 نامیده می شود (Guido et al., 1986) (شکل 2-4-ت) (روزنه ها همان منافذ بین بندهای طولی و عرضی ژئوگرید است که معمولا بیش از 35/6 میلی متر عرض دارند). انتقال تنش بین خاک و مسلح کننده در این حالت از طریق تنش اتکایی (مقاومت پاسیو یا تماسی) در سطح مشترک خاک و شبکة مسلح کننده انجام می گیرد. در اینجا باید توجه شود که به دلیل کوچک بودن سطح تماسی لایه مسلح کننده و بزرگ بودن منافذ ژئوگرید، اندرکنش بین خاک و مسلح کننده عمدتاً به دلیل قفل و بست است و نه اصطکاک. اما مورد نقضی هم وجود دارد و آن هم زمانی است که ذرات خاک کوچک هستند. در این حالت اثر قفل و بست قابل صرف نظر کردن است زیرا مقاومت پاسیو یا تماسی در ژئوگرید توسعه پیدا نمی کند Pinto, 2004)).
جداکنندگی: در صورتی که هدف از به کار گیری ژئوسنتتیک ، جلوگیری از درهم آمیختن خاک های غیر مشابه در مجاورت یکدیگر و یا مصالح خاکریز در حین اجرای پروژه و یا در طول دورة خدمت دهی پروژة مورد نظر باشد، آنگاه عملکرد ژئوسنتتیک در این حالت جدا کنندگی خواهد بود. همانطور که شکل 2-5 نشان می دهد لایة ژئوسنتتیک از اختلاط خاک نرم و مصالح شنی جلوگیری نموده و بنابراین یکپارچگی و عملکرد هر یک از مصالح، دست نخورده باقی می ماند. یک چنین عملکردی را می توان هنگامی که لایة ژئوتکستایل در تراز سطح بستر راه یا روسازی ها یا زیر ریل های راه آهن قرار گرفته تا از ورود مصالح ریز دانه به داخل اساس یا زیر اساس شنی یا از ورود مصالح شنی به داخل خاک بستر جلوگیری نماید مشاهده نمود.

 

شرکت مقاوم سازان مینو با بیش از 10 سال سابقه اجرای ژئوسنتتیک ها در زمینه های مختلف از جمله کشاورزی، صنعت و معدن، گودهای ساختمانی و... در تمامی نقاط کشور ... بیشتر بدانید

ساعت کاری

شنبه تا

پنج شنبه

08:00 صبح  الی

15:00 بعد از ظهر

جمعه   تعطیل

 

Please publish modules in offcanvas position.