عوامل موثر در انتخاب میکروپایل
1- ملاحظات فیزیکی 2- شرایط زیر سطحی 3- شرایط محیطی 4- سازگاری با سازه موجود
در شرایط یکسان میکروپایلهای عمودی ممکن است در ظرفیت باربری جانبی و از لحاظ اقتصادی محدودیتهایی داشته باشد و از لحاظ باربری محوری میکروپایلها به دلیل سطح مقطع کم آنها نیز محدودیت دارند.
پیش بارگذاری
شرح روش و مبانی آن:
در این روش بار معادل روسازه یا بیشتر از آن بر زمین اعمال میگردد. تحکیم خاک در اثر پیش بارگذاری موجب افزایش مقاومت برشی و کاهش نشست پذیری آن تحت بار روسازه می شود. اغلب، مقدار بار در پیش بارگذاری بیشتر از بار روسازه می باشد زیرا موجب کاهش زمان نشست و اثرات نشستهای ثانویه می گردد. اعمال بار با استفاده از احداث خاکریز، بارگذاری با آب، مکش و یا پایین آوردن سطح آب زیرزمینی انجام می گیرد. اما استفاده از خاکریز، بیشتر متداول است. پس از برداشتن بار، مقداری تورم قابل انتظار است. اما مقدار تورم ناشی از باربرداری به طور معمول بسیار کوچک می باشد.
دامنه کاربرد:
تراکم سطحی خاک
شرح روش و مبانی آن
وقتی که خاک، سست یا مرطوب است، اصلاح سطحی آن با تراکم موجب افزایش باربری می شود. تراکم موجب خروج هوا یا کاهش تخلخل خاک میگردد، لذا وزن مخصوص آن افزایش می یابد و خاک اصلاح می شود.
دامنه کاربرد
تأثیر تراکم سطحی با غلتک، معمولاً کمتر از 0.5 متر است. تراکم سطحی در رس یا لای به طور معمول اثر مهمی ندارد اما ممکن است کف گو دبرداری های انجام شده در رس سفت یا سنگ نرم را به دلیل سست شدن در اثر حفاری کوبید. تراکم سطحی با غلتک در محوطه بندری و ساحلی برای سازه های دریایی قابل استفاده است و نمی توان از آن در آب استفاده کرد. البته استفاده از بشقاب کهای ارتعاشی برای تراکم سطحی کف بستر دریا به کار می رود (1986 ،Gerwick)
معایب و مزایا
شیشه ای کردن خاک
پختن خاک در درجه حرارت های خیلی بالا آن را به یک ماده ی سخت و ضد آب شبیه آجر یا سنگ تبدیل میکند. معمولا انرژی مورد نیاز برای حرارت دادن خاک بسیار زیاد بوده و در نتیجه روش پرهزینه ای است. با این حال، بسته به شرایط خاص ساختگاه، ممکن است نسبت به دیگر روش های بهسازی خاک نظیر دوغابریزی تحت فشار، دوغابریزی شیمیایی و اختلاط عمیق ارزانتر باشد. به خصوص با پیدایش و پیشرفت فن آوری پلاسما انتظار میرود که هزینه ی شیشه ای کردن خاک در آینده کاهش یابد. خاک شیشهای شده میتواند نسبت به گرانیت یا سنگ مرمر به مقاومت برشی 60 تا 75 mpa و مقاومت کششی شکاف خوردگی 7 تا 14 mpa پایدارتر باشد.
معایب تراکم دینامیکی
1 - تراکم دینامیکی ارتعاشاتی را در زمین تولید میکند که میتواند تا فواصل قابل توجه از نقطهی کوبش منتقل شوند. در مناطق شهری، این موضوع ممکن است استفاده از کوبههای سبک و ارتفاعهای سقوط کم و محدود کردن تراکم دینامیکی به نواحی مرکزی و دور از مرز مالکیت را ایجاب نماید. در برخی ساختگاهها به منظور کاهش انتقال انرژی به بیرون ساختگاه ترانشه های کم عمقی در قسمت بالایی تودهی خاک حفر میشوند.
2 - به منظور جلوگیری از نرمشدگی سطحی تودهی خاک و چسبیدن کوبه به خاک، تراز آب زیرزمینی باید پایینتر از 2 متری زیر سطح زمین قرار داشته باشد. اگر سطح آب بالاتر از 2 متر باشد، لازم است که یا به کمک پمپاژ سطح آب پایین آورده شود و یا با خاکریزی، تراز کلی ساختگاه افزایش یابد.
3 - در ساختگاههای متشکل از نهشته های بسیار سست نظیر خاک چالهای تازه ریخته شده، خیلی اوقات لازم است لایه ای از مصالح دانه ای نظیر بتن یا سنگ شکسته روی سطح ریخته شود تا به این ترتیب هم یک سکوی کاری برای عملکرد تجهیزات ایجاد شود و هم نفوذ کوبه در محل کوبش محدود شود. همچنین این لایهی سطحی حفاظی را برای نهشته های ضعیف زیری به وجود می آورد. هزینهی خاکریز دانه ای میتواند هزینهی کلی اجرای تراکم دینامیکی را به طور قابل توجهی افزایش دهد.
4 - در فواصل حدود 6 متر از محل کوبش، کوبه هایی به وزن 15 تا 30 تن جابجایی افقی زمین به میزان 25 تا 76 میلیمتر اندازهگیری شده است. در چنین شرایطی ممکن است تاسیسات یا مجاری مدفون در داخل ناحیه ی تاثیر جابجا شده و یا آسیب ببینند.
تحلیل ظرفیت باربری در خاکهای مستعد روانگرایی
متداولترین علت گسیختگی ظرفیت باربری در طی زلزله، کاهش مقاومت برشی به دلیل وقوع روانگرایی در خاک زیرسطحی است. پیشنیازها و تحلیلهای مرتبط با ظرفیت باربری خاکهای مستعد روانگرایی را میتوان در قالب گامهای زیر بررسی کرد:
1- پیشنیازها: گام نخست در ارزیابی ظرفیت باربری، کنترل برآورده شدن شرطهای زیر است. چنانچه این شرایط برآورده نشوند، پی مستعد گسیختگی لرزهای بوده و ملاحظات خاص طراحی نظیر استفاده از پیهای عمیق و بهسازی خاک مورد نیاز خواهد بود.
الف- تراز باربری پی: پی به طور مستقیم بر روی خاک روانگرا قرار نگرفته باشد؛ حتی پیهایی که بار بسیار کمی بر روی آنها وارد شده به داخل
شناوری سازه های مدفون هنگام وقوع پدیده روانگرایی
تانکها، خطوط لوله، شمعهای چوبی سپری و دیگر سازههای مدفون که سبکتر از خاک اطراف هستند، هنگامی که خاک اطراف آنها روانگرا میشود، به صورت شناور در آن در می آیند. نمونه های شگفت انگیزی از شناوری تانکهای مدفون در طی زلزله های گذشته در ژاپن روی داده است. شکل (1) یکی از این موارد را که مربوط به بیرونزدگی یک مخزن بتنی در پی وقوع روانگرایی خاک اطراف آن است، نشان میدهد. این مخزن به گونهای ساخته شده بود که تراز بالای آن بر روی سطح زمین قرار داشت. در زمان وقوع زلزله مخزن خالی بوده و نسبت به خاک اطراف تقریبا سبکتر بوده است. آسیبهای ناشی از شناوری سازه ها به ندرت فاجعه بار است، اما میتواند اثرات مهمی بر شریانهای حیاتی و استقرار مجدد خدمات اجتماعی داشته باشد.
جوشش ماسه
پیش از وقوع تکانهای شدید زمین، آب زیرزمینیِ یک لایهی خاک سست اشباع در شرایط ایستابی قرار دارد. تنش موثر وارد بر جزء خاک قرار گرفته در هر تراز برابر با مجموع تنش موثر ناشی از وزن کل خاک در بالای سطح آب زیرزمینی و وزن غوطهوری خاک در زیر آن است. حرکات شدید زمین موجب بالا رفتن فشار منفذی در زیر سطح آب زیرزمینی میشود. فشار منفذی ناشی از حرکات لرزهای، با جریان یافتن آب منفذی به سمت بالا و کنارهها در حین لرزش و پس از اتمام آن، پراکنده میشود . در شرایطی که زمین مسطح و یا تقریبا مسطح باشد، جریان رو به بالای آب سبب ایجاد گرادیان هیدرولیکی میشود که با رسیدن این گرادیان به مقدار بحرانی، تنش موثر قائم صفر خواهد شد. در صورت برقراری شرایط لازم، که در ادامه به آنها اشاره خواهد شد، سرعت آب برای حمل مخلوط آب و ذرات معلق خاک به سطح زمین کافی خواهد بود. مخلوط آب و ماسه ی خارج شده روی سطح زمین می تواند به صورت ستونهای مخروطی شکل ماسهای و یا به صورت برجستگیهای خطی ماسهای که از
