تراکم خاک
تراکم خاک مبحث مهمی در مکانیک خاک و مهندسی ژئوتکنیک می باشد. آشکار است که خاک پارامتر مهمی در ساخت و ساز می باشد، چرا که لازم است برای تامین هدف پروژه، شرایط فعلی خاک محل اجرا مورد ارزیابی قرار گیرد. به طور کلی تراکم خاک فرآیند بالا بردن دانسیته خاک می باشد که با خروج هوای موجود در میان ذرات خاک و دستیابی به مقاومت هدف همراه خواهد بود. ولی تحکیم فرآیندی است که طی آن میزان آب موجود در خاک اشباع کاهش می یابد بدون آنکه هوا جایگزین آب گردد.
تفاوت اساسی میان این دو پدیده آن است که تراکم خاک با دخالت نیروهای خارجی و اعمال آنها به خاک صورت می پذیرد و منجر به کاهش فضای میان ذرات خاک و در نهایت کاهش حجم خاک می شود. از سوی دیگر تحکیم، فرآیند چگالش یا کاهش حجم بدون دخالت نیروهای خارجی می باشد. بنابراین تراکم خاک فرآیندی است که می تواند به صورت طبیعی و یا با تکنیک های مکانیکی و مصنوعی حاصل شود. در فرآیند طبیعی تراکم، نیروهای مکانیکی اعمال شده از سوی ماشین آلات دخالتی نداشته و خاک توسط نیروهای طبیعی اعم از تردد حیوانات و انسان ها، فشار لایه های خاک بالایی، تبخیر آب موجود بین ذرات خاک و دیگر آثار طبیعی در طول زمان متراکم می شود.
اهمیت تراکم خاک در صنعت ساخت و ساز
مشخصه های خاک در پهنه زمین با توجه به شرایط اقلیمی و جغرافیایی متفاوت می باشد. پس بدیهی است با تغییر محل مشخصات خاک نیز متفاوت خواهد بود. خاک یک محل ممکن است به دلایلی تمام مشخصات مورد نظر در ساخت و ساز را نداشته باشد اما این مشخصات می تواند با روش ها و فرآیندهایی تغییر کند. به طور کلی خاک محلی که برای یک پروژه عمرانی انتخاب می شود می بایست مقاومت کافی داشته، به طور نسبی غیر قابل تراکم باشد تا نشست های احتمالی در آینده اتفاق نیافتد، در برابر تغییر حجم پایدار باشد، در برابر حملات شیمیایی دوام داشته و نفوذپذیری مناسبی داشته باشد. خاک زیر پی یک سازه، زیر روسازی جاده، سد، نیروگاه، تونل ها و … می بایست پیش از احداث پروژه متراکم گردد.
روش های مختلف برای تعیین تراکم کافی
مهمترین معیار جهت تعیین تراکم خاک، دانسیته خاک در محل می باشد. به طور کلی تراکم خاک در محل ابتدا تعیین می گردد، سپس با نتایج آزمایشگاه مقایسه می شود. هدف اصلی از این روش ها تعیین میزان آب بهینه برای دستیابی به بیشینه دانسیته خاک می باشد. آزمایش های گوناگونی که در سطح جهان جهت تعیین تراکم کافی خاک انجام می گیرد عبارتند از:
– تراکم پروکتور استاندارد
– تراکم مینیاتور هاروارد[۱]
– تراکم ابوت[۲]
– تراکم جادهاپور کوچک[۳]
در میان آزمایش های مورد اشاره در فوق، آزمایش پروکتور بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. این آزمایش دو نوع است: یکی پروکتور استاندارد و دیگری پروکتور اصلاحی. این دو نوع به ترتیب به عنوان آزمایش های تراکم سبک و سنگین شناخته می شوند. تراکم استاندارد به عنوان روش متداول جهت تعیین تراکم بوده و روش پروکتور اصلاحی در پروژه های مربوط به زیر ساخت حمل و نقل سنگین و فرودگاه های نظامی بکار می رود. بطور خلاصه روش پروکتور اصلاحی ایجاد گردید تا استاندارد بالاتری را در تراکم بدست دهد.
روش های مختلف تراکم خاک
روش های مختلفی برای ایجاد ترکم جهت دستیابی به مقاومت هدف در خاک وجود دارد. اگر چه روش های گوناگونی در این خصوص وجود دارد اما هر یک سازگار با شرایطی هستند. برخی از روش های شاخص در زمینه ایجاد تراکم در خاک به شرح ذیل می باشند:
- روش استاتیک: در این روش مقداری تنش به آرامی به خاک وارد و سپس رها می شود.
- روش ضربه ای: همانطور که از نام این روش پیداست، فرآیند تراکم با ضربه همراه خواهد بود. به این شکل که جرم سنگینی بر روی سطح خاک ضربه وارد می کند.
- روش ارتعاشی: به طور کلی این روش با اعمال تنش ارتعاشی بر جسم خاک همراه است. عملاً تکرار اعمال تنش توسط صفحه یا پتک بر خاک، ذرات آن را به مجدداً مرتب شدنو کنار یکدیگر قرار گرفتن وامی دارد که در این صورت فضای خالی کمتری بین ذرات وجود خواهد داشت و دانسیته خاک افزایش پیدا خواهد کرد.
- روش گردشی: این روش بیشتر منحصر به آزمایشگاه می باشد.در این روش فشار استاتیکی در یک جهت مداوم به خاک وارد می شود، مادامی که خاک در حال حرکت چرخشی حول محور اعمال فشار می باشد.
- روش غلتکی: در این روش جرمی استوانه ای روی خاک می غلتد. نتیجه این روش بستگی زیادی به شرایط خاک و میزان بار وارده از سوی غلتک بر آن دارد.
- روش ورز دادن: در این روش تنش برشی از طریق ورز دادن به خاک وارد می شود و به تراکم خاک می انجامد.
بنابراین تراکم خاک با به کار بردن یکی از روش های، به فراخور شرایط و نیاز، فوق امکان پذیر خواهد بود. غافل شدن از شرایط خاک ساختگاه یک پروژه ممکن است به شکست سازه بیانجامد، فلذا به همین دلیل مهندسی ژئوتکنیک یکی از مهمترین شاخه های مهندسی عمران تلقی می شود.
[۱] Harvard Miniature Compaction
[۲] Abbot Compaction
[۳] Jodhpur Mini Compaction
