روانگرایی Liquefaction
روانگرایی یکی از مهمترین جالب ترین و پیچیده ترین عناوین مهندسی ژئوتکنیک میباشد. اثرات ویران کننده پدیده روانگرایی در خرابی های ناشی از زلزله مانند گسیختگی شیبها و گسیختگی فونداسیون و شالوده ساختمانها و پلها و حتی شناوری سازه های مدفون مورد توجه میباشد. کلمه روانگرایی از نطر تاریخی همواره در ارتباط با پدیده های مختلف تغییر شکل خاکهای اشباع غیر چسبنده در شرایط زهکشی نشده تحت اثر اغتشاشات گذرا ؛ یکنواخت و یا تکراری میباشد. تولید فشار منفذی در شرایط زهکشی نشده ؛ نشان اصلی تمام پدیده های روانگرایی میباشد . هنگامیکه خاکهای غیر چسبنده اشباع میباشند در اثر بارگذاری سریع در شرایط زهکشی نشده ؛تمایل به تراکم؛موجب افزایش فشار آب حفره ای گشته و در نتیجه تنشهای موثر کاهش پیدا میکند پدیه روانگرایی حاصل از این روند را به دو گروه اصلی میتوان تقسیم کرد :
- روانگرایی جریانیFlow Liquefaction
- تحرک سیکلیک Cyclic Mobility
روانگرایی جریانی و تحرک سیکلیک را بایستی در هر ارزیابی مخاطرات روانگرایی مورد بررسی قرار گیرند معمولا در عمل روانگرایی جریانی کمتر از تحرک و جابجایی سیکلیک اتفاق می افتد اما اثرات آن بسیار شدیدتر میباشد در مقابل تحرک سیکلیک نسبت به روانگرایی جریانی در محدوده وسیع تری از شرایط خاک و ساختگاه اتفاق می افتد.
توده های خاکی که مستعد روانگرایی هستند در یک محدوده نسبتاً باریکی از شرایط زمین شناسی شکل گرفته اند شرایط رسوبگذاری شرایط هیدرولوژیکی و سن توده خاک همگی بر استعداد روانگرایی تاثیر میگذارند. فرآیند های زمین شناسی که خاکها را به حالت دانه بندی یکنواخت در آورده و در شرایط متخلل انباشته میکنند؛ توده های مستعدی برای روانگرایی تولید میکنند. لذا انباشته های رسوبی و نهشته های واریزه ای و بادی هنگامیکه اشباع شوند ممکن است مستعد روانگرایی باشند. همچنین روانگرایی در رسوبات بادی و جلگه ای و ساحلی نیز مشاهده شده است. روانگرایی تنها در خاکهای اشباع رخ میدهد لذا عمق تراز آب زیرزمینی چه آزاد و چه تحت فشار بر استعداد روانگرایی اثر میگذارد. تا مدتها تصور بر این بود که پدیده روانگرایی مختص ماسه باشد و تفکر بر این عقیده بوده که خاکهای ریزدانه می توانند فشار آب منفذی بالایی متناسب با وقوع روانگرایی ایجاد نمایند اما اخیراً دامنه معیارهای دانه بندی برای استعداد روانگرایی گسترده تر شده است. روانگرایی لای های غیر پلاستیک در صحرا مشاهده شده است لای های درشت دانه که غیر چسبنده و غیر پلاستیک باشند شدیداً مستعد روانگرایی هستند. هنگامیکه به علت وجود لایه های غیر قابل نفوذ امکان استهلاک فشار آب منفذی وجود نداشته باشد و در نتیجه شرایط غیر زهکشی حاکم گردد؛ خاکهای شنی نیز ممکن است مستعد روانگرایی گردند.
استعداد روانگرایی تحت تاثیر دانه بندی میباشد معمولاً خاکهای خوب دانه بندی شده نسبت به خاکهای با دانه بندی نامناسب و یکنواخت استعداد کمتری برای روانگرایی دارند. شواهد نشان میدهد اغلب گسیختگیهای روانگرایی در خاکهایی با دانه بندی یکنواخت اتفاق افتاده است . شکل ذرات نیز بر روانگرایی تاثیر دارد خاکهایی با ذرات کروی نسبت به خاکهایی با ذرات گوشه دار ساده تر و راحت تر متراکم می شوند در واقع خاکهای دانه ای گرد گوشه در محیط های جریانی و رسوبی وجود دارند که در آنها لایه های خاک به صورت متخلخل و اشباع روی هم انباشته شده و در نتیجه استعداد روانگرایی در این نواحی زیاد میباشد.
عملکرد میکروپایل ها و تزریق دوغاب سیمان در کنترل فرآیند روانگرایی
در فرایند سنجش معیار روانگرایی عدد SPT نقش مهمی را دارا میباشد چرا که به کمک عدد SPT میتوان چسبندگی و زاویه اصطکاک و شرایط نسبی تراکم خاک Dr و مدول الاستیسیته و برشی خاک را تعیین نمود و از آنجاییکه تزریق دوغاب سیمان نقش مهمی در کاهش تخلخل و افزایش تراکم نسبی خاک دارد موجب افزایش SPT خاک ماسه ای میگردد لذا با تعیین مقدار عددی حداقل SPT برای خاک ماسه ای ساختگاه که به ازای آن ضریب اطمینان روانگرایی بالاتر از ۱ خواهد بود میتوان تراکم نسبی خاک معادل آن SPT را بدست آورد و از روی آن مقدار و درصد تخلخل خاک که میبایست با عملیات تزریق برطرف گردد تعیین میگردد و از روی کاهش مقدار تخلخل میتوان مقدار دوغاب سیمان و حجم تزریق را محاسبه نمود به عبارت دیگر در این روش با محاسبه حجم حداقل دوغاب مورد نیاز جهت کاهش تخلخل خاک و افزایش تراکم خاک ؛ ضریب اطمینان روانگرایی خاک را به بالاتر از یک افزایش داده ایم.
