دانلود تحقیق فرایند تحلیل پایداری شیب

بهار 87 فرایند تحلیل پایداری شیب (مزایا، معایب و محدودیت ها) مقدمه پایدارسازی شیب ها یکی از مهمترین مسائل در فعالیهای عمرانی و معدنی است.

هر گونه تحلیل نادرست می تواند به خسارات جبران ناپذیری منجر شود.

انتخاب روش صحیح پایدار سازی شیبها، به محیط و پارامترهای ژئومکانیکی شیب، و همچنین انتخاب روش مناسب تحلیل بستگی مستقیم دارد.

در این مقاله به کلیات این روش پرداخته می شود، تحلیل پایداری شیب بر حسب دقت روش در سه بخش سینماتیکی، تعادل حدی و عددی مورد بررسی قرار گرفته، مزایا، معایب و محدودیتهای هر روش شرح داده شده و متناسب با نوع شیب، روش مناسب تحلیل برای آن پیشنهاد میشود.

تثبیت دامنه‌ های خاکی - روش های پیشگیری و ترمیم گسیختگی دامنه‌ ای بطور ساده ، ناشی از عملکرد گرانش زمین بر روی توده‌ای از مصالح است که می‌توانند به آهستگی بخزند (خزش)، بطور آزاد فرو افتند (ریزش)، در امتداد یک سطح گسیختگی بلغزند (لغزش) و یا مانند دوغابی جریان پیدا کند (جریان).

نیروی گرانش زمین بطور دائم بر توده‌های سنگ و خاک واقع در دامنه‌ها اثر می‌کند.

تا زمانی که مقاومت توده سنگ یا خاک مساوی یا بزرگتر از نیروهای گرانشی باشد، نیروها در حال تعادل بوده و حرکتی رخ نمی‌دهد.

در غیر این صورت دامنه گسیخته شده و به یکی از اشکال خزش ، ریزش ، لغزش و جریان جابجا می‌شود.

حرکات دامنه‌ای ممکن است جزئی و منحصر به ریزش یک قطعه سنگ منفرد بوده یا اینکه بسیار بزرگ و فاصله آفرین باشند.

دامنه‌هایی که بر اثر حفاری در خاک بوجود می‌آیند، دامنه‌هایی که آثاری از حرکت و گسیختگی از خود نشان می‌دهند و سرانجام خاکریزهایی که به روی دامنه‌ها ایجاد می‌شوند، هم نیاز به تثبیت و پایداری دارند.

دامنه‌های حاصل از حفاری در خاک دامنه‌ها و شیب هایی که بر اثر حفاری در خاک ایجاد می‌شوند، معمولا بگونه‌ای طراحی می‌شوند که از پایداری لازم برخوردار باشند.

از این رو ، با توجه به مسایل اقتصادی انتخابهای متعددی برای این دامنه‌ها می‌تواند وجود داشته باشد.

بطور کلی زاویه شیب مناسب برای دامنه با توجه به نتایج بررسیها انتخاب می‌شود.

علاوه بر آن در حفاریهایی که ارتفاعی بیش از 8 تا 10 متر دارند، در نقاط مناسبی از دامنه پلکانهایی تعبیه می‌شود.

به منظور زهکشی سطحی و محافظت دامنه‌های حفاری شده در مقابل عمل فرسایشی آبهای سطحی ، معمولا در طول پلکانها ، نهرها و آبروهایی با بستر غیر قابل نفوذ ایجاد می‌شود.

برای زهکشی آب داخل دامنه نیز زهکشهای افقی از بیشترین کارایی برخوردارند.

این نوع زهکشی ، مخصوصا در دامنه‌هایی که لایه‌های خاک در جهت شیب دامنه قرار گرفته‌اند یا در خاکهای برجا و واریزه‌هایی که به روی دامنه‌های سنگی قرار گرفته‌اند، مفید واقع می‌شود.

دامنه‌ های خاکی ناپایدار تثبیت دامنه‌هایی که شروع به گسیختگی کرده‌اند، معمولا با محدودیتهایی زمانی همراه است.

البته باید توجه داشت که وجود ترکهای کششی در سطح دامنه الزاما به معنی قریب الوقوع بودن گسیختگی کلی نیست.

گسیختگی کلی بیشتر در فصول پر باران ، که حرکات دامنه نسبتا زیاد و معمولا شتابدار است، صورت می‌گیرد.

تجربه نشان داده است که بسیاری از توده‌های لغزنده می‌توانند تا 2 سانتیمتر در روز جابجا شوند، بدون آنکه گسیختگی کلی در آنها اتفاق بیافتد.

در این رابطه حرکتی با شتاب 2 سانتیمتر در روز ، آن هم در فصول بارندگی ، می‌تواند اخطاری جدی در مورد نزدیک بودن گسیختگی کلی باشد.

سریعترین و عملی ترین روش مقابله با پیشروی حرکت در دامنه‌هایی که از ابعاد متوسطی برخوردارند، تغییر شکل دامنه است.

به این منظور مواد از بالای دامنه برداشته شده و در صورت وجود فضای کافی ،‌ در پاشنه آن قرار داده می‌شود.

در مقابل عملی ترین روش برای تثبیت توده‌های بزرگ لغزنده ، بهبود وضعیت زهکشی داخلی آنها است.

خاکریز به روی دامنه‌ها مهمترین نکته در طراحی و اجرای خاکریزی که قرار است به روی دامنه‌ای احداث شود، تعبیه زهکشهای مناسب برای آن است تا به این وسیله پایداری سطح تماس دو ماده نسبتا غیر قابل نفوذ ، یعنی خاکریز بالا و خاک طبیعی دامنه در زیر ، تامین گردد.

به این منظور معمولا زهکشهای خندقی در بالای خاکریز ایجاد می‌شود تا با قطع سطح ایستابی ، آب را از ناحیه خاکریز دور کند.

علاوه بر آن ، ورقه‌ای از مواد دارای زهکشی خوب در زیر خاکریز قرار داده می‌شود تا فشار آب در سطح تماس بین خاکریز و دامنه کاهش یابد.

آب سطحی موجود در روی دامنه نیز توسط نهرهایی با بستر غیر قابل نفوذ ، جمع آوری می‌شود.

در صورتی که خاک دامنه نامناسب و بطور بالقوده ناپایدار باشد، باید بخشهای رویی آن را برداشته و به جایش مصالح دارای زهکشی خوب قرار داد.

روشهای پیشگیری و ترمیم انواع گسیختگی دامنه‌ای لغزش صفحه‌ای واریزه‌ها : روشهای پیشگیری در طول ساختمان شامل ایجاد شیب پایدار و کنترل زهکشی سطحی در مقیاسهای کوچک تا متوسط و استفاده از وسایل نگهداری است.

ترمیم و تصحیح پس از وقوع :راههای ترمیم شامل اجازه به وقوع لغزش و بعد تمیزکردن راه و بکارگیری روشهای پیشگیری است.

لغزش چرخشی خاک :راههای پیشگیری در طول ساختمان شامل ایجاد شیب پایدار برای دامنه و استفاده از روشهای نگهداری یا زهکشی سطحی می‌باشد.

ترمیم و تصحیح پس از وقوع : راههای ترمیم شامل اجازه به وقوع لغزش و تمیز کردن مسیر راه ، برداشتن مواد سطحی تا رسیدن به شیب پایدار ، بکارگیری روشهای نگهداری و زهکشی سطحی برای حجمهای زیاد و تعبیه زهکشهای افقی می‌باشد.

بهمن واریزه‌ها : پیش بینی و جلوگیری این حالت مشکل است.

باید آن را به روش لغزش واریزه پیشگیری کرد.

همچنین باید از نقاط دارای خطر زیاد اجتناب شود.

ترمیم : راههای ترمیم شامل اجازه به گسیختگی و تمیز کردن راه است تا در نهایت خود را تصحیح کند.

در غیر این صورت باید برای جابجایی سازه در مقیاسهای کوچک روش ترمیم استفاده از وسایل نگهداری یا برداشتن مواد است.

بهسازی و بازسازی ساختگاه های آلوده محصور سازی منطقه آلوده برای جلوگیری از انتشار آلودگی امری الزامی است.

برای اطمینان از تاثیر بلند مدت سیستم آب بند، مصالح ژئوسینتتیک با کیفیت بالا می باید انتخاب شده و روش های سخت گیرانه ای در اجرا می باید مورد استفاده قرار گیرند.

این امر با نصب یک لایه ®Carbofol ساخته شده از پلی اتیلن سنگین با ضخامت 2 میلیمتر که کنترل کیفی کاملی در هنگام ساخت برای آن انجام گرفته است ممکن است.

ژئوممبرین های ®Carbofol بر اساس بالاترین استانداردهای کیفی تولید شده اند و دارای مقاومت شیمیایی لازم برای جلوگیری از انتشار آلودگی توسط خاکها یا مایعات آلوده هستند.) ®Secutex پلی پروپیلنی) و سیستم زهکشی ®Secudrain به عنوان لایه محافظ ژئوممبرین ®Carbofol عمل می کنند.

ژئوگریدهای ®Secugrid برای جلوگیری از نشست یا تغییر شکل بیش از حد خاک آلوده به کاررفته و در نتیجه از افزایش تنش در ژئوممبرین جلوگیری می کنند.

چنانچه طراحی واجرای این محصولات به طرز صحیحی صورت گیرد، هیچگونه آسیبی به لایه آب بند در حین اجرا و در زمان بهره برداری تحت بارهای مورد نظر وارد نخواهد شد.

محصور سازی منطقه آلوده برای جلوگیری از انتشار آلودگی امری الزامی است.

هنگامیکه لایه آب بند ژئوسینتتیک تحت اثر بارهای قائم شدید قرار می گیرد، تاثیر لایه محافظ آن تحت اثر این بار در آزمایش باربری صفحه ای (DIN EN 13719) بررسی می شود.

نتیجه این آزمایش حداقل وزن واحد سطح عضو حفاظت کننده را تعیین می کند.

در تنش های فشاری کوچکتر حداقل جرم واحد سطح 800 گرم بر متر مربع برای سیستم حفاظت کننده ژئوسینتتیکی آب بند در برابر سوراخ شدگی پیشنهاد می شود.

به علت شرایط توپوگرافیک بسیاری از ساختگاه های رفع آلودگی، ساخت لایه های آب بند در شیب های تند اغلب مورد نظر قرار می گیرد.

با استفاده از ژئوممبرین های با سطح مضرس یا پردازش شده می توان عملکردهای مرتبط با شیب های تند را با موفقیت به انجام رساند.

با انتخاب صحیح مصالح و مشخصات آن عملکرد دراز مدت و انتقال بهینه نیروهای برشی تضمین می شود.

به عنوان یک جایگزین برای لایه های کوبیده شده رسی، ®Bentofix می تواند برای محصور کردن محدوده های آلوده به کار رود.

محصول ®Bentofix می تواند با ژئوتکستایل های پلی پروپیلنی یا پلی اتیلنی تولید شود.

هنگامیکه مواد شیمیایی خورنده می باید محصور شوند، لایه های آب بندی که از HDPE ساخته شده اند برای اطمینان از عملکرد دراز مدت موثرتر هستند.

مستقل از نوع ژئوتکستایل مورد استفاده، لایه آب بند بنتونیت سدیم در بین دو لایه ژئوتکستایل جایگیر شده و قابلیت انتقال نیروی برشی بوسیله رشته های مسلح کننده را دارا هستند.

ژئوتکستایل های مقاوم استفاده شده در ®Bentofix به گونه ای طراحی شده اند که در برابر تنش های فیزیکی در زمان نصب مقاوم بوده و مانع وارد آمدن هرگونه آسیب به لایه آب بند بنتونیتی می شود.

افزایش قدرت باربر زمین در بعضی موارد، ممکن است خاک ناحیه آلوده دارای مقاومت کافی نبوده و روش های معمول عملیات ساختمانی در ساخت قابل به کارگیری نباشند.

در این شرایط سیستم آب بند می باید توانایی نگهداری خود را به عنوان یک لایه رویین بر خاک سست داشته باشد.

به عنوان مثال در لاگون های لایروبی شده محدوده ای که می باید آب بند شود تحمل عبور ماشین آلات و حتی انسانها را به علت مقاومت ناچیز خود ندارد.

با استفاده از ®Secugrid که ژئوگریدی روزن رانی شده و یکپارچه است در وحله اول، عبور مرور ماشین آلات بلافاصله پس از نصب آن یا پس از ایجاد لایه خاکریز همسطح کننده ممکن خواهد بود.

از آنجائیکه ساخت لایه های رس کوبیده شده مشکل است و علاوه بر این امکان تشکیل کانالهای ترجیحی عبور آب در رس پس از تغییر شکل های کوچک وجود دارد، ژئوممبرین ®Carbofol یا لاینر رسی-ژئوسینتتیکی ®Bentofix می توانند هنگامیکه ایجاد لایه روکش بر روی بستر های نرم مورد نظر است به عنوان مصالح جایگزین به کار روند.

درمناطق صنعتی و معادن متروک که در آنها شفت ها و فضاهای زیرزمینی رها شده وجود داشته و همچنین دارای ساخت زیرزمینی ناهمگن با ظرفیت باربری پایین باشند، می باید سیستم های محصور کننده ای به کارروند که امکان بازتوزیع بار در موقع تغییرمشخصات خاک زیرین را داشته باشند.

ژئوگریدهای ®Secugrid به علت داشتن توانایی بالایی در چفت و بست شدن با خاک زیرین برای استفاده در این مناطق ایده آل به نظر می رسند.

ازدیاد طول اولیه ناچیز ®Secugrid اعمی شود که این محصول به محض وارد شدن بار به آن تنش حاصل را مابین ژئوگرید، بستر خاک رویین بازتوزیع نماید.

با توجه به اینکه Naue مجموعه کاملی از مصالح ژئوسینتتیک با تاثیر بالا و اشغال حجمی ناچیز را ارائه می نماید ، استفاده از این مصالح متضمن انجام عملیات مفصل خاکبرداری و خاکریزی مورد نیاز در روش های معمول نخواهد بود.

پایداری شیب هنگامیکه بهسازی مناطقی در شیب های تند مد نظر قرار می گیرد، مانند آنچه در مورد محل های دفن پسماند بیان شد استفاده از ®Secugrid باعث جذب نیروهای رو به پاشنه در شیب شده و مانع از وارد شدن تنش به لایه آب بند خواهد شد.

در شیب های تند و طولانی این محصول می تواند برای افزایش ضریب اطمینان پایداری گونه خاک پوشش در سیستم آب بند به کار رود.

نتیجه گیری: استفاده از سیستم های فراگیر ارائه شده توسط NAUE از روشهای پرهزینه تصفیه درجا یا خاکبرداری و انتقال ارزانتر خواهد بود.

چنانچه محدودیتی در فضای در دسترس وجود داشته باشد راه حل های مبتنی بر استفاده از محصولات ژئوسینتتیکی که شرکت NAUE پیشنهاد می نماید دارای عملکرد مناسب در فضای محدود هستند.

ژئوممبرین های ®Carbofol و لاینر های رسی-ژئوسینتتیکی ®Bentofix محصولات آب بند مقرون به صرفه ای هستند که لایه های رس کوبیده شده موثرتر و ارزانترند.

چناچه از ®Secudrain استفاده گردد می توان با اجنتاب در اختصا حجم 15 تا 30 سانتیمتر مصالح شنی در "مصرف فضا" صرفه جویی کرد.

مقاومت کشی بالای ®Secugrid ساخت دیوارهای خاکی با شیب های تند (که خود باعث صرفه جویی در مصرف زمین و فضا می شود.) ممکن ساخته و مقدار نشست ها را کاهش می دهد.

با استفاده از ®Secugrid و اتصالات تقریباً صلب آن امکان اجرای لایه های آب بند حتی در روی نرم ترین لایه های خاک امکان پذیر خواهد بود.