مشاكل التربة الانتفاخية:
1-تعتبر أحد أهم أنواع التربة ذات المشاكل (Problematic soils) تغطي مساحات واسعة في عدد من دول العالم .
2-التربة الانتفاخية يتغير حجمها بالزيادة أو النقص عند حدوث تغير في مستوى الرطوبة بها وتكون التربة أكثر قابلية للانتفاخ في المناطق الحارة والجافة.
3-عند وصول الماء إلى التربة الانتفاخية وزيادة حجمها تتولد قوة دفع إلى أعلى تزيد في بعض الأنواع من التربة عن 1000 كيلو باسكال على المتر المربع، ونتيجة لزيادة الحجم وما يصاحبه من قوة دفع إلى أعلى تتأثر المباني والطرق والكباري وخطوط الأنابيب والمنشآت.
4-أنواع الأضرار التي تسببها التربة الانتفاخية:
1-الحركة المتفاوتة ( Differential movement ) تحت المنشأ الواحد من مكان إلى آخر.
2-تغير منسوب التربة في المكان الواحد إلى أعلى والى اسفل تبعا للتغيرات الموسمية لمحتوى الرطوبة ومستوى المياه الجوفية والتربة تتعرض لهذه الحركة الراسية الموسمية حتى أعماق تصل إلى حوالي مترين .
3-في حالة إقامة منشأ على مساحة كبيرة نسبيا ( مبنى ضخم أو طريق) فان التغيرات الموسمية في محتوى الرطوبة بسبب الأمطار سوف تتوقف عن الحدوث تحت وسط المنشأ ولكنها سوف تستمر في الحدوث حول أطراف ومحيط المنشأ.وهذا يؤدى إلى هبوط أطراف المنشأ بالنسبة لوسطه في مواسم الجفاف وهذه الظاهرة تسمى تقبب التربة تحت المنشأ وعلى العكس من ذلك في المواسم الأمطار فان أطراف المنشأ ترتفع بالنسبة لوسطه ويحدث ما يسمى تقعر التربة.ويسمى هذا التمدد للتربة حول محيط المنشأ بالتمدد الموسمي ويحدث تأثير مماثل على مستوى الرطوبة بالتربة نتيجة لوجود آي تسرب من مواسير المياه أو الصرف الصحي في جانب من جوانب المنشأ . ويسمى التمدد الناتج عن ذلك في التربة بالتمدد العام .
المشاكل الفنية للتربة الموجودة في المنطقة العربية
1 – التربة الانتفاشية Expansive (Swelling ) Soils :
التربة الانتفاخية هي التربة التي يتغير حجمها بالزيادة أو النقص في حالة وصول الماء إليها أو الجفاف ، ومعظم أنواع التربة الطينية قابلة للانتفاخ أو الانكماش عند تغير درجة الرطوبة ، وتعتمد كمية الانتفاخ على عوامل عديدة منها التكوينات المعدنية للتربة والكثافة ودرجة الرطوبة الطبيعية وحالة الضغط ، وتكون التربة أكثر قابلية للانتفاخ في المناطق الحارة والجافة، وعند وصول الماء إليها يزداد حجمها ، ونتيجة لهذه الزيادة تتأثر المباني والطرق المقامة عليها . وتنتشر التربة الانتفاخية في مناطق كثيرة في المملكة منها تبوك وتيماء والهفوف والغاط والمدينة المنورة والقصيم والجوف وحائل . وهناك عدة طرق لمعرفة قابلية التربة للانتفاخ وهناك طرق مباشرة لمعرفة قابلية التربة للانتفاخ تم ايضاحها ضمن الاختبارات الحقلية والمعملية .
وللتقليل من قابلية التربة للانتفاخ هناك العديد من الخطوات التي يلزم اتباعها ومنها :
– إزالة طبقة التربة الانتفاخية .
– التحكم في وصول الماء إلى التربة بإيجاد شبكة جيدة لتصريف المياه الأرضية والسطحية واستخدام الطرق الحديثة لري المزروعات .
– استخدام اللبشة الخرسانية على كامل مسطح المبنى في تصميم الأساسات .
– تحسين خواص التربة بإضافة مواد كيميائية مثل الجير والأسمنت لتقوية ترابط جزيئاتها وزيادة قوتها .
– التحكم في اتجاه انتفاخ التربة بتصميم أساسات لها تجاويف تسمح بالانتفاخ دون الإضرار بالمبنى Waffle Slab .
– تحميل التربة بأحمال مساوية أو أكثر من ضغط الأحمال التي ستقام عليها بردميات ثم إزالتها بعد فترة زمنية محددة .
2 – التربة الانهيارية Collapsing Soils :
التربة الانهيارية هي تربة قوية ومتماسكة وكثيفة تتكون من مواد محببة محاطة أو مغلفة بكمية صغيرة من الطين والطمي والملح والتي تعمل على تماسك هذه الحبيبات مع بعضها ، وعند وصول الماء إليها فإن هذه الطبقة تضعف ويحصل للتربة تغير مفاجئ في حجمها وانهيار بمجرد وزنها ، وتسبب هذه الانهيارات مشاكل للمباني المقامة عليها ، وتعتمد كمية الانهيار هذه على عوامل كثيرة منها نسبة الماء الطبيعية والكثافة وقيمة الضغط ،
وللتقليل من قابلية التربة للانهيار هناك العديد من الخطوات التى يلزم اتباعها ومنها :
– إزالة طبقة التربة الانهيارية .
– التقليل من وصول الماء إلى التربة بايجاد شبكة جيدة لتصريف المياه واستخدام الطرق الحديثة لري المزروعات .
– استخدام الخوازيق للوصول إلى الطبقات الغير انهيارية في تصميم الأساسات .
– تحسين خواص التربة بإضافة مواد كيميائية لتقوية ترابط جزيئاتها وزيادة قوتها وتغيير خصائصها الفيزيائية .
– غمر التربة بالماء قبل البناء للتقليل من مقدار هبوط التربة .
– دك التربة للحصول على تربة أكثر كثافة بطرق الدك المختلفة .
3 – السبخة Sabkha :
السبخة هي ترسبات ملحية مختلطة بتربة رملية أو طميية مع قليل من الطين ، توجد في المناطق الساحلية الحارة على ساحل البحر الأحمر والخليج العربي ، وتكونت هذه الترسبات بفعل تشبع التربة بمياه البحر المالحة مع سرعة تبخر المياه السطحية منها بفعل أشعة الشمس والحرارة الزائدة تاركة الترسبات الملحية ، وتمتاز تربة السبخة بضعفها وقابليتها للانضغاط والهبوط لاحتوائها على نسبة عالية من الفراغات ونسبة رطوبة عالية ، كما تمتاز بتميعها في حالة حدوث هزات أرضية ، ولقد تسبب هذا النوع من التربة في العديد من المشاكل الجيوتقنية والتي منها الهبوط الغير منتظم والانهيارات ،
ويستحسن في حالة البناء على هذا النوع من التربة اتباع مايلي :
– تحميل التربة بأحمال مساوية أو أكثر من الأحمال المفترضة عليها لفترة زمنية محددة حتى يتم الحصول على أعلى نسبة من الهبوط ثم إزالة هذه الأحمال .
– دك التربة بإحدى الطرق الفنية المتعددة .
– تحسين خواص التربة بإضافة المواد الكيميائية لتقوية ترابط جزيئاتها وزيادة قوتها وتغيير خصائصها الفيزيائية .
– استخدام اللبشة الخرسانية على كامل مسطح المبنى في تصميم الأساسات .
– الأخذ في الاعتبار عند تصميم المبنى مقاومة أخطار الزلازل في المناطق النشطة زلزالياً .
4 – تكهفات الحجر الجيري Cavities in Lime Stone :
التكهفات هي فجوات داخل الحجر الجيري يصل حجمها من بضع سنتيمترات إلى عدة أمتار، وتحتوي هذه الفجوات على مواد متحللة من الصخر ترجع أسبابها إلى التحليل الكيميائي في بعض أجزاء الصخر الضعيف نتيجة لارتفاع منسوب المياه الجوفية التي تحتوي على الكبريتات والكلوريدات وتفاعلها مع مادة الصخر المحتوية على كربونات الكالسيوم ، وبالتالي يضعف من قوة إجهادها . وتكمن مشكلة هذه التكهفات في أنه يصعب التنبؤ بمكانها ، ويمكن إغفالها في أعمال حفر الجسات حيث قد تكون بين حفرتين متقاربتين ويحدث نتيجة لذلك انهيارات مفاجئة عند تنفيذ الأساسات لعدم تحملها للاجهادات المفروضة ،
ويمكن اكتشاف مواقع هذه التجويفات باتباع إحدى الخطوات التالية :
– أهمية إجراء الاختبارات الجيوفيزيائية على تربة الموقع قبل إعداد برنامج حفر الجسات .
– إجراء اختبار قوة تحمـل الصخر Sounding Test والذى يتمثل في إدخال أنبوبة معدنية خلال الصخر بسرعة معينة ، وتعتمد هذه السرعة على قوة الصخر الموجود وملاحظة أي تغير مفاجئ في سرعة اختراق الأنبوبة ، والذي يعتبر مؤشراً على وجود تجويفات في الصخر .
وعند اكتشاف التجويفات يمكن اتباع مايلي للتقليل من خطرها :
– التكهفات الصغيرة والقريبة من منطقة الأساسات يمكن حفرها وإزالة مواد التجويف وتنظيفها وإعادة ملئها بالخرسانة أو دكها على طبقات بمواد مناسبة .
– التكهفات البعيدة من منطقة الأساسات يتم حقنها بالأسمنت لتغيير خواصها وزيادة قوة تحملها .
– وضع طبقة من الخرسانة المقاومة للكبريتات تحت الأساسات لحماية خرسانتها وحديد تسليحها وعزلها عن المياه الجوفية .
– محاولة وضع برنامج الحفر والجسات تحت مواقع الأساسات إن أمكن ذلك .
5 – ارتفاع منسوب المياه الجوفية GWT Rise :
ترجع أسباب ارتفاع المياه الجوفية إلى النهضة العمرانية الواسعة والتطور السريع في عملية البناء وانتشارها في مناطق كثيرة في المدن الكبيرة خلال العشرين سنة الماضية ، ولم يصاحب ذلك وجود شبكات كافية لتصريف المياه الصحية والسطحية والسيول تواكب هذا التوسع ، فنتج عن ذلك ارتفاع في مستوى هذه المياه ووجود مخازن للمياه قريبة من سطح الأرض من جراء الاستهلاك الزائد في المياه ووجود تسربات في حفر الامتصاص ( البيارات)
واختلطت هذه المياه وسببت العديد من المشاكل الجيوتقنية نظراً لقربها من سطح الأرض وفي منطقة أساسات المباني ومنها :
– انتفاخ التربة نتيجة وصول الماء إليها وانخفاض قوة تحمل التربة .
– انهيار التربة عند تشبعها بالمياه .
– الهبوط الغير منتظم للمباني نتيجة انخفاض قوة تحمل التربة .
– تحلل مواد صخور ووجود التكهفات بها .
– تأثير المياه الملوثة على خرسانة الأساسات وعلى حديد التسليح .
– تأثر الأقبية وبلاطات الأرضية بقوة ضغط الماء إلى أعلى Uplift Pressure .
– وجود صعوبة في عمليات الحفر والأعمال المؤقتة نتيجة ارتفاع منسوب المياه .
– سحب حبيبات التربة الناعمة مع المياه في عمليات نزح المياه والتي تسببت في وجود هبوطات .
وللتقليل من هذه المشاكل ينصح باتباع ما يلي :
– عزل الأساسات بمواد عازلة لحمايتها من المياه الجوفية .
– عمل تصريف للمياه السطحية والسيول والصرف الصحي .
– عمل أنابيب صرف أرضية للمياه لصرفها لطبقات تحتية في حالة وجود خزانات مياه بين طبقات التربة .
– استخدام الطرق الحديثة في ري المزروعات وعدم زراعة أشجار قريبة من أساسات المباني .
– ملاحظة أية تسربات من حفر الامتصاص ومعالجتها .
– استخدام اللبشة والجدران الخرسانية في الأقبية .
(6)المخاطر الزلزالية Seismicity :
cracked asphalt after earthquakecracked asphalt after earthquake
تعتبر الزلازل من أخطر الظواهر الطبيعية على حيـاة الإنسان والممتلكات ، فعند حدوث هزة أرضية تتعرض المنشآت إلى قوى أفقية ورأسية كبيرة تكون سبباً في تصدعها أو انهيارها ، وخصوصا إذا كانت هذه المنشآت غير مصممة ومنفذة لتقاوم أخطار الزلازل .
وعندمـا تحدث هزة أرضية فإن التربة الرملية تتصرف تصرفاً مختلفاً عما إذا كانت محملة أفقياً، ويكمن هذا الاختلاف في أن الأحمال الزلزالية تحدث في اتجاهات معاكسة لقوى القص ويؤثر هذا على الرمل بحيث يصبح أكثر كثافة ، وهذه الظاهرة تسبب ازدياداً في كمية ضغط المياه الزائدة Excess Pore Water Pressure حتى يصبح عندها الضغط الفعلي Effective Stress مساوياً للصفر ، وتسمى هذه الظاهرة بظاهرة تميـع التربـة الرملية Liquefaction of Sand لأن قوتها أصبحت ضعيفة ، وإذا كان الرمل غير كثيف فإنه يتصرف كالسائل الكثيف ، والرمل المشبع بالماء تكون قوة مقاومته أضعف ، أما الرمل الكثيف فهو أكثر مقاومة في حالة حدوث الهزة الأرضية .
– منطقة متوسطة الشدة الزلزالية.
وتقدر قيمة العجلة الأرضيـة بمقـدار (0.2g) من عجلة الجاذبية الأرضية ، – منطقة متوسطة الشدة الزلزالية
وتقـدر قيمة العجلة الأرضيـة بمقـدار (0.15g) من عجلة الجاذبية الأرضية ،
– منطقة ذات شدة زلزالية منخفضة.
وتقدر قيمة العجلة الأرضية بمقدار ما بين (0.05g) إلى (0.10g) من عجلة الجاذبية الأرضية ، وتقع في المناطق المحاذية لساحل البحر الأحمر وجزء صغير من المنطقة الوسطي وبعض المناطق في المنطقة الشرقية . فى السعودية
– منطقة غير نشطة .
وهذه المناطق تعتبر مهمة جداً من حيث موقعها الجغرافي ، ويلزم تطبيق الشروط والمواصفات والتصاميم الفنية اللازمة لتفادي أخطار الزلازل .
الدراسات الجيوتكنيكية+الاختبارات الحقلية+تصنيف الترب
¤الدراسات الجيوتكنيكية:
وهي الأعمال التي لها علاقة باستكشاف الموقع ودراسة التربة والصخور والمياه الجوفية وتحليل المعلومات وترجمتها للتنبؤ بطريقة تصرف التربة عند البناء عليها ، وهذه الدراسات تعتبر مهمة جداً في مرحلتي التصميم والتنفيذ للمباني ، وتعتبر مكملة لها . وتشتمل الدراسات المطلوب إجراؤها للموقع على مرحلتين هامتين يقدم فيهما تقريران منفصلان وهما :
أ – تقرير المسح الابتدائي .
ب – تقرير المسح النهائي .
وتعتمد هذه التقارير على أهمية وحساسية المشروع ، ويمكن أن يطلب تقرير واحد أو كلاهما معاً ، وفيما يلي شرح مفصل لمتطلبات كل تقرير على حدة .
2 – تقرير المسح الابتدائي
يهدف هذا التقرير إلى إيجاد ملخص عام عن العوامل الجيوتكنيكية التي تؤثر على تحديد أو إنشاء أو تقييم فكرة البناء على المخطط ، والتعرف على نوع التربة وتحديد أوجه الخطورة التي قد تصاحب الموقع ، ويعتبر هذا التقرير أساساً يبنى عليه عند إعداد التقرير النهائي للموقع ، ويمكن عمـل هذا التقرير ضمن مراحل إجراءات إعداد المخططات السكنية عن طريق البلديات حسب إمكانياتها الفنية والمادية للمخططات التي تملكها البلدية ، أو عن طريق المالك للمخططات الخاصة ، أو عن طريق التعاقد مع استشاري متخصص في هذه الأعمال . وذلك وفقاً للمتطلبات التالية :
2 – 1 – جمع المعلومات المتوفرة عن الموقع :
يتم جمع ودراسة المعلومات التالية عن الموقع ، وتعطي هذه المعلومات فكرة عامة عن التكوينات الأرضية وأنواع الصخور الموجودة والتشققات والحركات الأرضية .
- المخططات والرفوعات المساحية للموقع .
- الخرائط الطبوغرافية والجيولوجية المتوفرة عن المنطقة ، والتي يمكن الحصول عليها من قبل الجهات ذات العلاقة مثل وزارة الزراعة والمياه أو وزارة البترول والثروة المعدنية .
- الصور الجوية والفضائية للمنطقة .
- أنظمة البناء المستخدمة في المدينة وأية أنظمة واشتراطات أخرى خاصة بالموقع .
- دراسات التربة السابقة وتقارير التربة الزراعية وغيرها من الدراسات المهمة التي أجريت على الموقع .
- أية معلومات أخرى لها علاقة بموضوع الدراسة .
2 – 2 – استكشاف الموقع :
في هذه المرحلة يتم زيارة الموقع على الطبيعة ومقارنة المعلومات التي تم تجميعها عنه مع ما يمكن مشاهدته بالعين المجردة ، ووصف التربة والتحري عن المشاكل الموجودة بالموقع ، وذلك بسؤال أهل الخبرة عن تاريخ المنطقة ( الأودية والتشققات الأرضية والزلازل أو أية أخطار أخرى سجلت عنها ) .
2 – 3 – الاختبارات المعملية :
يتم عمل اختبارات على عينات التربـة السطحية التي تؤخذ بواسطة الحفر الاختيارية باليد، ويمكن الحصول على عينات مقلقلة أو عينات غير مقلقلة وإجراء الاختبارات التالية عليها :
- تصنيف نوع التربة .
- تحديد نسبة الرطوبة الطبيعية .
- تحديد حدود اتربرج ( حد السيولة ، حد اللدونة ) .
- تحديد الوحدة الوزنية الجافة للتربة .
- اختبارات التربة الانتفاخية والانهيارية .
وهذه الاختبارات وإن كانت بسيطة ويمكن للبلدية القيام بها ، فإنها تعطي مساعدة كبيرة للمهندسين بالإضافة إلى المعلومات السابقة في تحديد نوعية التربة السطحية ، وتقدير معاملات التربة الضرورية باستخدام معادلات الربط لتصميم الأساسات ومعرفة ما إذا كان هناك مشاكل فنية يستلزم الأمر بحثها والتحري عنها .
2 – 4 – التقرير الفني :
يتضمن تقريـر المسح الابتدائي وصفاً شاملاً للموقع والمشاريع المقترح إقامتها عليه وارتفاعاتها ، وإيضاح طبوغرافية الأرض والتكوينات الجيولوجية لها وخصائصها ، والمخاطر التي قد تكون وعلاقتها بالمباني ، وحالة المياه الجوفية بصفة عامة ، ويتم إعداد خريطة للموقع يوضح فيها نوع التربة وأماكن وجود أية مخاطر ، والطرق الفنية التي تم استخدامها للوصول إلى تحديد نوعية التربة واستنتاج معاملاتها الضرورية للتصميم ، والتوصيات لدراسات أخرى أكثر دقة ووضع برامج تنفيذها كعدد الجسات ومواقعها وأعماقها ونوع الاختبارات المطلوبة .
3 – تقرير المسح النهائي
عند قيام البلدية أو الوزارة بمراجعة تقرير المسح الابتدائي وتحديد ما إذا كان الموقع صالحاً من عدمه ، والحاجة لعمل دراسات إضافية ، يتم عمل التقرير النهائي للدراسات الجيوتقنية والذي يعتبر امتداداً للتقرير السابق ولكن بصورة أكثر دقة ، وتعتمد كمية العمل في هذا التقرير على نتائج التقرير السابق والمشاكل الموجودة في الموقع ، وهذا التقرير يمكن الاعتماد عليه بصورة أفضل في البناء والدراسات الأولية للمشاريع . ويسند عمل هذا التقرير إلى استشاري متخصص في مجال عمل الدراسات الجيوتقنية ، ولابد أن يحتوي التقرير على ما يلي :
3 – 1 – ملخص لدراسات التربة السابقة :
يتم إعداد ملخص عام لأية دراسات سابقة ، ويمكن إرفاق نسخة من تقرير المسح الابتدائي، وفي حالة عدم وجود تقرير يقوم الاستشاري باتباع الخطوات الموضحة بتقرير المسح الابتدائي ، وعمل الخرائط الضرورية ، وإعداد وصف شامل للموقع والمشاريع المقترح إقامتها عليه .
3 – 2 – أعمال الحفر واستخراج العينات :
يتم إيضاح جميع طرق أعمال الحفر واستخراج العينات التي قام بها الاستشاري للتربة أو للصخور ، والآليات والمعدات المستخدمة فيها وأنواعها وموديلاتها ، وعدد جسات التربة موضحة على مخطط الأرض المطلوب دراسة تربتها ، وسجلات الحفر لكل جسة وأعماق الجسات ، وإيضاح طبقات التربة وقطاعاتها وأنواعها المختلفة ومنسوب المياه الجوفية .
3 – 3 – الاختبارات الحقلية :
يتم عمل الاختبارات الحقلية الضرورية حسب نوع التربة والحاجة إلى إعداد هذه الاختبارات، ومنها :
- اختبار الاختراق القياسي .
- اختبار الاختراق الاستاتيكي .
- اختبار مقياس الضغط .
- اختبار القص الدوراني .
- اختبار مقاومة التربة للقص .
- اختبار مقياس التمدد الحراري .
- اختبار تحديد معامل نفاذية التربة .
- اختبار تحديد دليل قوة تماسك الصخور .
- تحديد الوحدة الوزنية الجافة للتربة .
- اختبار القرص المحمل .
- اختبار المكافيء الرملي .
- تصنيف أنواع التربة والصخور وذلك طبقاً لما يلي :
أ - نظام تصنيف التربة الموحد .
ب- نظام آشتو لتصنيف التربة .
3 – 4 – الاختبارات المعملية :
يتم شرح طريقة استخراج وحفظ ونقل العينات المقلقلة وغير المقلقلة والآليات المستخدمة فى ذلك ، وإجراء الاختبارات الضرورية حسب نوع التربة والحاجة إلى إعداد هذه الاختبارات والتي منها :
- تحديد نسبة الرطوبة .
- تحديد حدود اتربرج .
- التدرج الحبيبـي .
- الوحدة الوزنية للتربة .
- الكثافة النسبية .
- الوزن النوعي .
- اختبار الدك .
- تحديد نسبة تحمل كاليفورينا .
- اختبار القص المباشر .
- اختبار الضغط الغير محدد .
- اختبار الضغط ثلاثي المحاور .
- تحديد معامل نفاذية التربة .
- اختبارات انهيارية أو انتفاخية التربة .
- التحاليل الكيميائية .
وجميع هذه الاختبارات تعطي معلومات كافية لتحديد خصائص التربة ومعاملاتها والمعاملات الأخرى المستخدمة في تصميم الأساسات .
¤الاختبارات الحقلية:
Field Testings
1 – اختبار الاختراق القياسي Standard Penetration test ,SPT :
يعد هذا الاختبار من الاختبارات المهمة لتحديد مقاومة التربة الرملية أثناء تنفيذ الجسة وهو من أسهل الطرق وأفضلها لمعرفة قيمة زاوية الاحتكاك الداخلي وكثافة التربة الرملية . ويتلخص عمل هذا الاختبار في إسقاط مطرقة خاصة وزنها 63.5كجم من ارتفاع 760مم على أنبوبة الجهاز لتدخل مسافة 460مم في التربة ومن ثم حساب عدد الدقات (N)لاختراق آخر 305مم ويتم ايقاف الاختبار في حالة الحصول على 100دقة أو 10 دقات متتالية بدون اختراق ، وفي بعض الأحيان يتم تسجيل عدد الدقات التي يتم الحصول عليها منسوبة إلى 100 بمعنى أنها عدد الدقات التي اخترقت 100مم . وبالرغم من أن هذا الاختبار قد وضع أساساً للتربة المفككة لصعوبة الحصول على عينات غير مقلقلة للرمل إلا أن هذا الاختبار قد ينفذ في التربة المتماسكة ، ويجب الحذر عند استخدام نتائجه في هذه الحالة وذلك لعدم دقة النتائج لاحتواء التربة المتماسكة على الماء .
2 – اختبار الاختراق الاستاتيكي
Cone Penetration test ,CPT :
يستخدم هذا الاختبار في جميع أنواع التربة ماعدا التربة الطينية القاسية والركامية ، ويجرى الاختبار بدفع مخروط الجهاز إلى التربة بسرعة 10 إلى 20 مم /دقيقة وقياس مقاومة رأس المخروط ومقاومة احتكاك جوانب ماسورة مثبتة أعلى المخروط ، وتستخدم نتائج هذا الاختبار في تقدير حمل خوازيق الارتكاز والاحتكاك المستخدم في الأساسات العميقة ، ويمكن أيضاً تقدير تحمل التربة وتقدير الهبوط للأساسات ، ويأتي الجهاز في عدة أنواع منها المخروط السيزمي والذي يمكن من خلاله قياس معامل القص الديناميكي .
9 – 3 – اختبار مقياس الضغط Pressuremeter :
يتكون جهاز مقياس الضغط من جزئين رئيسيين هما : المجس Probe وجهاز قياس الضغط الحجمي Pressure – Volumeter موصلين بأنبوبة بلاستيكية يمر من خلالها الماء أو الغاز ، ويعمل الجهاز عن طريق تسجيل التغير الحاصل في الضغط والحجم ورسمها في منحنى والتي يمكن من خلالها تحديد الثوابت المرنة للتربة Elastic Constants ومعامل القص للتربة Shear Strength ويستخدم هذا الاختبار في التربة الناعمة .
4 – اختبار القص الدوراني Vane Shear :
يستخدم هذا الاختبار لتحديد معامل القص للتربة ضعيفة التباين والحساسة والضعيفة والمغمورة بالمياه التي لا يمكن أخذ عينات منها لإجراء الاختبارات المعملية ، ويعمل الجهاز عن طريق قياس عزم اللي Torque اللازم عند إدخال الريش الموجودة في مؤخرة الجهاز Vanes في التربة حتى الامتناع وتحليل المعلومات المسجلة لتحديد مقاومة التربة للقص .
5 – اختبار مقاومة التربة القص
Borehole Shear Device :
يستخدم الاختبار لجميع أنواع التربة ذات الحبيبات الدقيقة بحفر حفرة قطرها 76مم رأسية أو أفقية أو مائلة لعمق أكبر من المكان المراد قياس مقاومة التربة فيه ، وبعد ذلك يتم إدخال رأس الجهاز بعناية في الحفرة إلى النقطة المراد قياس مقاومة التربة فيها ، ثم يفتح قسما الجهاز الموجودة في اسطوانة ، ويتم الضغط على السطح عن طريق الأنابيب ، ثم تسحب الإسطوانة ويسجل مقدار السحب والمسافة والضغط والتي منها يتم تقدير مقاومة التربة للقص ، ويوضح الشكل رقم (6) جهاز اختبار مقاومة التربة في الحقل .
شكل رقم (6)جهاز اختبار مقاومة التربة للقص في الحقل
6 – اختبار مقياس التمدد الحراري Dilatometer :
يتكون جهاز الاختبار من مجس وغشاء مطاطي قابل للتمدد ، وتستخدم فيه أجهزة الاختراق القياسي أو الاستاتيكي لدفع الجهاز في الجسة للأعماق المطلوبة ، ويعمل جهاز الاختبار عن طريق إدخال المجس إلى العمق المطلوب إجراء الاختبار عليه ، ومن ثم زيادة الضغط تدريجياً حتى يمتد الغشاء المطاطي بمقدار 1.1مم إلى التربة المجاورة ، ثم إنقاص الضغط بمثل ضغط الماء الزائد في التربة Excess Pore Water Pressure ثم تكرر العملية على عمق يزيد عن العمق الأول بـ 150 إلى 200مم وتسجل المعلومات ، وهكذا حتى يتم الوصول إلى الأعماق المطلوبة . ويعتبر هذا الاختبار سريعاً حيث يمكن الوصول إلى عمق 10م في خلال نصف ساعة من بداية الاختبار ، ويستخدم هذا الاختبار للحصول على جميع معاملات التربة الضرورية .
7 – اختبار تحديد نفاذية التربة Field Permeability :
يستخدم في هذا الجهاز مقياس الضغط Piezometer لقياس نفاذية التربة عن طريق أنابيب المياه القائمة برفع وخفض الماء من موقع التوازن وأخذ قراءات في فترات متقطعة لمستوى الماء مع الوقت اللازم للوصول إليه حتى يعود منسوب الماء إلى موقع التوازن الأصلي ، وتحليل هذه المعلومات لاستنتاج معامل النفاذية K .
8 – اختبار الوحدة الوزنية الجافة للتربة
Dry Unit Weight , gd :
تعتبر الوحدة الوزنية الجافة من أهم معاملات التربة التي تستخدم في الحسابات الهندسية للتربة وفي عمليات الدك والجودة الفنية لها ، وهناك عدة طرق لتحديد قيمة الوحدة الوزنية الجافة في الحقل منها طريقة الرمل والقمع Sand – Cone والطريقة النووية Nuclear باستخدام الجهاز النووي وغيرها ، وتساوي الوحدة الوزنية الرطبة للتربة وزن التربة على حجمها ، وعند معرفة نسبة الرطوبة للتربة يتم حساب الوحدة الوزنية الجافة باستخدام المعادلة التالية :
الوحدة الوزنية الجافة للتربة g d = الوحدة الوزنية الرطبة للتربة wet g ÷ ( 1 + نسبة الرطوبة ) .
9 – اختبار القرص المحمل Plate Bearing Test :
يستخدم هذا الجهاز لقياس قدرة تحمل التربة لمواد الرصف والأحمال المارة عليها ، ويستخدم في الاختبار أقراص معدنية مستديرة أقطارها 300، 450، 600، 750 مم ويتم تحميل هذه الأقراص بواسطة رافعة ميكانيكية أو هيدروليكية ، ويقاس مقدار هبوط الأقراص بمؤشرات من ثلاثة إلى أربعة ، والذي منه يستنتج مقدار الجهد الواقع على التربة أسفل القرص .
10- اختبار تحديد دليل قوة تماسك الصخر
Rock Quality Designation(RQD) :
في هذا الاختبار يمكن معرفة قوة تماسك الصخر ووصف كمية التكسر في الموقع ، وتتلخص الطريقة في حساب أطوال قطع الصخر المستخرجة من الحفر الاختبارية داخل أنبوبة العينة والتي يزيد أطوالها عن 4 بوصة (101.6مم ) وقسمته على طول العينة ، وهذه النسبة تمثل المردود مـن الصخر ، ويمكن وصف قـوة الصخور بناء على هذه النسبة.
¤تصنيف الترب:
-نظام آشتو لتصنيف التربة:
AASHTO Soil Classification :
وهو النظام المعتمد لتصنيف أنواع التربة لأعمال الطرق ، ولقد تم تقسيم التربة فيه إلى سبع مجموعات رئيسية إضافة إلى المجموعات الجزئية ، ويتم تقدير التربة بناء على دليل المجموعة Group Index,GI والذي يمكن الحصول عليه بالمعادلة التالية :
دليل المجموعة GI = (F-35) {0.2+0.005 (LL-40)}+0.01(F-15) (PI-10)
حيث إن :
F = نسبة التربة الماره من منخل رقم (200) .
LL = حد السيولة ( ٪ ) .
PI = دليل اللدونة ( ٪ ) .
ملاحظة : عندما يكون 35> F استخدام F –35 = 0
والاختبار الوحيد المستخدم في تصنيف التربة حسب نظام آشتو هو اختبار حدود أتربرج (حد السيولة ودليل اللدونة ) ولقد تم تقسيم التربة في النظام حسب مقاساتها طبقاً للجدول رقم (12) .
جدول رقم (12)
تقسيم التربة حسب المقاس ( نظام آشتو )
مجال المقاس التربة
أكبر من 75 مم صخور كبيرة Boulders
من 75 مم إلى منخل رقم 10 حصى Gravel
من منخل 10 إلى منخل 40 رمل خشن Coarse Sand
من منخل 40 إلى منخل 200 رمل ناعم Fine Sand
التربة المارة من منخل رقم 200 طمي مع طين Silt – Clay
ويمثل الجدول رقم (13 ) طريقة تصنيف التربة حسب نظام آشتو .
ويوضح الجدول رقم (14) المعادلة التقريبية للرموز الخاصة بالتربة بين نظام آشتو ونظام تصنيف التربة الموحد :
نظام آشتو AASHTO النظام الموحدUSC
A – 1- b SW, SP , GM , SM
A3 SP
A –2 – 4 GM , SM
A – 2 – 5 GM , SM
A – 2 - 6 GC , SC
A – 2 –7 GM , SM , SC , GC
A – 4 ML , OL
A- 5 OH , MH , ML , OL
A – 6 CL
A – 7 – 5 OH , MH
A – 7 – 6 CH , CL
- نظام تصنيف التربة الموحد
Unified Soil Classification,USC :
حيث تم تقسيم التربة في النظام حسب مقاساتها
تقسيم التربة حسب المقاس ( النظام الموحد)
مجال المقاس التربة
أكبر من 300 مم صخور كبيرة جداً Boulders
أكبر من 75 إلى 300 مم صخور كبيرة Cobbles
1 – تربة حبيبية خشنة Coarse –Grained
من 75مم إلى منخل رقم 4 حصى Gravel
من 75 مم إلى 19مم - خشن
من 19 مم إلى منخل رقم 4 - ناعم
من منخل 4 إلى منخل رقم 200 رمل Sand
من منخل 4 إلى منخل رقم 10 - رمل خشن
من منخل 10 إلى منخل رقم 40 - رمل متوسط
من منخل 40 إلى منخل رقم 200 - رمل ناعم
2 – تربة حبيبية ناعمة Fine – Grained
التربة المارة من منخل رقم 200 مواد ناعمة Fines
باستخدام حدود أتربرج - طمي Silt
باستخدام حدود أتربرج - طين Clay
حسب المعاينة البصرية
3 – التربة العضوية Organic Soils
0 التعليقات:
إرسال تعليق