پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
خاک‌های ریزدانه سخت تا مقاوم
خاک‌های ریزدانه (یا چسبنده) ممکن است شامل رس‌های سخت تا مقاوم، سیلت‌های رسدار، رس‌های لای‌دار، رس‌های ماسه‌دار، لای‌های ماسه‌دار و ترکیبی از آنها باشد. این گونه خاک‌های ریزدانه بطور تجربی می‌تواند شامل خاک‌های سفت باشد که عدد SPT-N آنها حداقل ۹ ضربه به ازای ۳۰۰ میلیمتر است. با این حال برای تعیین مشخصات استقامتی خاک‌های ریزدانه، نباید منحصراً به مقادیر SPT-N تکیه شود. در عوض مشخصات استقامتی (مقاومت برشی) باید به وسیله دیگر آزمایش‌های محلی یا آزمایشگاهی تهیه شود. برای به حداقل رساندن جابجایی‌های افقی دراز مدت دیوارهای میخکوبی شده، خاک‌های ریز دانه باید خاصیت خمیری نسبتاً کمی داشته باشند.
خاک‌های دانه‌ای متراکم تا خیلی متراکم با مقداری چسبندگی کم و ظاهری
این گونه خاک‌ها شامل ماسه و شن هستند و اعداد SPT-N بزرگتر از ۳۰ را نتیجه می‌دهند. و با مقداری ریزدانه معمولاً نه بیشتر از ۱۰ تا ۵۱ درصد یا با سیمان طبیعی برای تامین چسبندگی همراه هستند. نیروهای موئینگی در ماسه‌های ریز ممکن است یک چسبندگی ظاهری ایجاد نماید. در کل، چسبندگی ظاهری برای این خاک‌ها باید بزرگتر از ۵ کیلوپاسکال باشد تا زمان خود پایداری معقولی را تضمین نماید. برای جلوگیری از قطع شدید نیروهای موئینگی و بواسطه آن کاهش در چسبندگی ظاهری، لازم است جریان آب به سمت سطح گودبرداری به حداقل برسد که این عمل می‌تواند از طریق هدایت آب‌های سطحی به خارج از سینه کار انجام شود.
سنگ هوازده بدون هیچگونه سطوح شکست و صفحات ضعیف
سنگ هوازده به شرطی می‌تواند یک تکیه گاه مناسب برای میخ‌ها تامین نماید که سطوح شکست در جهت‌های نامطلوب غالب نباشد. اگر درجه هوازدگی در کل سنگ تقریباً یکنواخت باشد، در این حالت تنها یک روش حفاری و نصب کافی خواهد بود که این امری مطلوب است.
برعکس، تغییرات زیاد در هوازدگی سنگ در یک سایت ممکن است تیم مجری را مجبور به تعویض تجهیزات حفاری یا تغییر روش‌های نصب نماید و بواسطه آن اجرای نیلینگ را پر هزینه سازد.
رسوبات یخچالی
این گونه خاک‌ها معمولاً برای کاربرد نیلینگ مناسب هستند. بدلیل آنکه معمولاً متراکم، خوب دانه بندی شده یا با مقدار محدودی ریزدانه همراه هستند.
خاک‌های نامناسب و مشکل ساز اجرای نیلینگ
موارد نامناسب و شرایط دشوار زمین جهت میخکوبی خاک شامل موارد زیر است.
خاک‌های غیر چسبنده بد دانه بندی شده خشک
خاک‌های بدون چسبندگی کاملاً خشک بوده و فاقد ریزدانه چسبنده یا سیمان طبیعی هستند. اصطلاحاً به آنها خاک‌های ریزشی گفته می‌شود. بنابراین دسترسی به گودبرداری‌های عمودی یا نزدیک به قائم بسیار دشوار است.
وجود آب زیرزمینی زیاد
وجود آب زیرزمینی در پشت دیوار میخکوبی شده، ضرورت استفاده از سیستم زهکشی را ایجاب می‌کند. علاوه بر این میزان آب زیرزمینی زیاد موجب فروپاشی زودرس چال‌های حفر شده می‌شود (به خصوص در خاک‌های با دانه بندی ضعیف). لذا هزینه نصب میخ‌ها بسیار گران تمام خواهد شد. همچنین تراوش زیاد آب زیرزمینی از جبهه کار ممکن است باعث مشکلات اساسی در استفاده از شاتکریت شود.
خاک‌های دارای تخته سنگ و قلوه سنگ
وجود مقدار زیاد تخته سنگ و قلوه سنگ در خاک ممکن است موجب افزایش مشکلات حفاری و در نتیجه افزایش هزینه‌های ساخت و زمان اجرا شود. هنگامی که در محیط خاکی مقدار تخته سنگ و قلوه سنگ کم باشد، تغییر مکان چالزنی از محلی به محل دیگر کمتر صورت گرفته و مشکلات کمتری را در پی خواهد داشت.
خاک‌های ریزدانه نرم تا خیلی نرم
این نوع خاک‌ها معمولاً SPT کمتر از ۴ داشته و برای بکارگیری روش میخکوبی نامناسب هستند. زیرا دوغاب تزریق شده مقاومت چسبندگی ضعیفی با خاک ایجاد می‌کند و بنابراین لازم است جهت رسیدن به مقاومت مورد نیاز، طول‌های بلندتری از میخ‌ها مور استفاده قرار گیرد. در رس‌های با درجه پلاستیک بالا، جابجایی وابسته به زمان (خزش) از اهمیت زیاد برخوردار است. پدیده خزش در کاربردهای موقت اهمیت کمتری دارد، ولی برای سازه‌های دائمی مشکل آفرین است. به کارگیری و اجرای هر گونه سازه نگهبان در عملیات گودبرداری در خاک‌های ریزدانه و نرم، دارای پتانسیل ناپایداری زیادی در کف گود است. علاوه بر این، خاک‌های با درجه‌ی بالای پلاستیسیته ممکن است فروپاشیده شده و یا ممکن است در نتیجه تورم و آماس، در سطح حفاری فشار نقطه‌ای اضافی ایجاد نماید.
خاک‌های آلی
برخی از خاک‌های آلی مانند گل‌های آلی، رس‌های آلی و ذغال سنگ‌ها معمولاً مقاومت برشی بسیار کمی داشته ودر نتیجه مقاومت چسبندگی آنها نیز ضعیف است. تا آنجا که اجرای نیلینگ در این گونه خاک‌ها غیراقتصاد خواهد بود (بدلیل لزوم استفاده از آرماتورهای بلند) برخی از خاک‌های آلی مقاومت‌های قابل قبولی دارند و برخی دیگر از آنها مانند ذغال فیبری ممکن است به شدت ناهمگن و ناهمسان باشند. در این موارد، با وجود اینکه مقاومت برشی خاک می‌تواند در برخی از امتدادها منطقی و قابل قبول باشد، ولی ممکن است در جهات دیگر مقدار آن کم باشد. وجود جهات نامطلوب ممکن است تأثیر سو‌یی در پایداری دیوار داشته و آرماتورهای بلند مورد نیاز باشد. علاوه بر این، روند فرسایش خاک‌های آلی نسبت به خاک‌های غیرآلی، بیشتر است.
خاک‌های خورنده (خاکستر، سربار) یا آب زیرزمینی اسیدی
در این شرایط ممکن است استفاده از یک سیستم حفاظتی گران قیمت مورد نیاز باشد که به طور قطع بزرگترین عیب استفاده از روش نیلینگ در این شرایط خواهد بود.
سنگ‌های هوازده و دارای صفحات ضعیف و آهکی
سنگ‌های هوازده به همراه صفحات نامناسب نظیر درزه‌ها، شکستگی‌ها، بریدگی‌ها، گسل‌های چین‌ها، شیست‌ها‌ی متورق و شکافتگی ممکن است در چالزنی و پایداری چال تأثیر گذاشته و مشکلاتی برای تزریق ایجاد نماید. علاوه بر این، وجود این ناپیوستگی‌ها پتانسیلی برای تشکیل بلوک‌های ناپایدار در توده سنگ شده که در حین حفاری خطراتی را در پی خواهد داشت. ناپایداری بلوک‌های مرزی ممکن است در نتیجه وجود عواملی نظیر بریدگی در درزه‌های فشارهای هیدرواستاتیک جانبی و رو به بالا و نیروهای منفذی تشدید شود. همچنین ممکن است تأمین پایداری تک تک بلوک‌ها لازم باشد که در مقایسه با اجرای معمول نیلینگ، غیراقتصادی خواهد شد. علاوه بر این، تزریق در سنگ‌های حفره‌دار و درزه‌های باز شده بسیار دشوار بوده و در نتیجه فرار دوغاب، موجب پرهزینه شدن اجرای نیلینگ می‌شود.
گل و لای رسی
گل و لای هنگامی که خشک هستند مقاومت قابل قبولی دارند و اجرای نیلینگ در آنها اقتصادی است. اما هنگامی که میزان قابل توجهی آب به پشت دیواره نفوذ کند، سازه ممکن است در اثر کاهش مقاومت برشی، فروپاشیده شده و مقاومت آن از بین برود. بنابراین احتمال فروپاشی در شرایط مرطوب این گونه خاک‌ها باید مدنظر قرار گیرد. برای جلوگیری از تجمع آب در محدوده دیوار میخکوبی شده باید اقدامات پیشگیرانه مناسبی صورت گیرد تا از فروپاشی گل و لای خشک شده جلوگیری شود. علاوه بر این در شرایط مرطوب، به آرماتورهای بلندتری جهت تأمین چسبندگی مورد نیاز خواهد بود که موجب غیراقتصادی شدن این روش می‌شود. از طرف دیگر نیاز به تزریق مجدد در گل‌های رسی جهت افزایش مقاومت چسبندگی نیز بر میزان هزینه‌ها خواهد افزود.
علاوه بر مطالب فوق، به هنگام مطالعات فنی و اقتصادی، جنبه‌های دیگری از خاک نیز باید مدنظر قرار گیرد که شامل موارد زیر است.
- سرمای طولانی مدت و دمای زیر صفر که ممکن است موجب تشکیل بلور یخ در خاک‌های دانه‌ای و گل‌های اشباع شود و در نتیجه فشار مضاعف بر دیوارهای حایل موقت و دائمی وارد شود.
- تکرار دوره‌های یخبندان که موجب کاهش مقاومت چسبندگی سطح اشتراک خاک، دوغاب و همچنین بین خاک و شاتکریت می‌شود. برای کم کردن تأثیرات مخرب، حفاظت مناسبی جهت جلوگیری از تشکیل بلورهای یخ باید صورت گیرد و ترکیب مناسبی از شاتکریت استفاده شود.
- خاک‌های دانه‌ای شل و خیلی شل در مناطق لرزه خیز ممکن است دچار روانگرایی شوند. تکنیک‌های بهسازی مختلفی برای متراکم نمودن خاک‌های دانه‌ای وجود دارد که می‌تواند از این اثرات جلوگیری نماید.
- خاک‌های دانه‌ای خیلی شل ۴>SPT و شل ۴ <SPT<۱۰ ،SPT ممکن است در نتیجه لرزش حاصل از عبور وسایل نقلیه و تجهیزات ساخت، دستخوش نشست مضاعف شوند.
شرایط و خاک‌های متوسط برای اجرای نیلینگ
وضعیت بینابینی نیز نسبت شرایطی که توضیح داده شد، وجود دارد. اگر چه داشتن شرایط اید‌ه‌ال خوب است، اما در شرایط کمی نامطلوب هم اجرای روش نیلینگ نتایج رضایت بخشی چه از نظر مهندسی و چه از نظر اقتصادی داده است.
مواردی از این شرایط متوسط
مصالح خاک ریزهای مهندسی
میخکوبی در خاکریز می‌تواند انجام شود، به شرط آنکه مواد دانه‌ای بکار رفته در مخلوط، از دانه بندی خوبی برخوردار بوده (حدود ۹۰ درصد مخلوط) و خاک ریزدانه (زیر ۱۰ درصد) خاصیت پلاستیکی کمی داشته باشد.
خاک‌های رسوبی
خاک‌های رسوبی (نظیر خاک‌های برجا مانده از تخته سنگ هوازده) ممکن است محیط مناسبی برای اجرای روش میخکوبی باشد. همچنین، خاک سرخ، نوعی خاک هوازده منطقه استوایی، نیز ممکن است برای اجرای این روش قابل قبول باشد. در این موارد ملاحظات ویژه‌ای جهت تغییرپذیری حجمی و قابلیت زهکشی خاک باید صورت گیرد.