چکیده

از دیدگاه مهندسی به خاکهایی که احداث سازه بر روی آنها مطمئن نبوده و تحت تاثیر عوامل محیطی از جمله آب و هوا قرارا دارند، خاکهای مسئلهدار میگویند. از جمله خاکهای مسئلهدار، خاک های واگرا میباشند. واگرایی به معنای جدا شدن ذرات خاک ریز دانه از یکدیگر بوده و نتیجه آن فرسایش خاک است. تجربیات گذشته نشان داده است که عدم توجه کافی به این امر عوارض نامطلوبی را به جا گذاشته است. آب شستگی در بسیاری از خاکریزها، سدهای خاکی، دیواره کانالهای خاکی و حتی دربرخی موارد خرابی سازها از جمله این عوارض است. تحقیقات اخیر بیانگر این نکته است که با وجود اهمیت موضوع گستردگی دامنه خاکهای واگرا، مشکل این خاکها هنوز به طور کامل مورد ارزیابی قرار نگرفته است. در تحقیق حاضر به بررسی پدیده واگرایی خاکـها و آب شستگی، وهمچنین عوامل موثر در پدیده واگرایی از جمله وجود املاح نمکهای محلول، تاثیر غلظت یون سدیم و کانیهای تشکیل دهنده مورد ارزیابی قرار گرفته شده است و روشهای بهسازی از جمله بهسازی شیمیایی خاک و آب پیرامونی، و ملاحضات طراحی مورد بررسی قرار گرفته شده است.

واژههای کلیدی: خاکهای مسئله دار، شناسایی خاکهای واگرا، بهسازی خاک

۱

-۱ مقدمه :

وجود مقدار و نوع املاح موجود در خاک، یکی از مسائل مهمی است که همواره باید در انتخاب قرضه ی خاک های زیر دانه در نظر گرفت که عدم توجه به آن در اجرای سازه های آبی، مشکلات فراوانی را به وجود می آورد. این یکی از مسایلی که همواره در انتخاب ریز دانه در سدهای خاکی باید مورد توجه قرار گیرد مسئله واگرایی است. رس هایی که دارای این خاصیت می باشند به رس های واگرا معروف می باشند. واگرائی در خاک وقتی اتفاق می افتد که نیروهای دافع بین ذرات رس از نیروهای جاذب بیشتر بوده و در نتیجه واگرائی اتفاق می افت، در واقع در این حالت در حضور آب منفذی ذرات هم دیگر را دفع کرده تا تعلیق کلوئیدی صورت گیرد. رس های واگرا از جمله خاک های مساله سازی هستند که به دلیل قابلیت فرسایش زیاد، سبب تخریب و از بین رفتن برخی از سدها و خاکریز جاده ها می گردند. در این گونه از خاک ها، زمانی که رس در مجاورت جریان آب قرار می گیرد، ذرات به صورت معلق درآمده و سبب ایجاد فرسایش و حل شدگی خاک می گردند.در این گونه رس ها با جریان یافتن آب در ترک های موجود در خاک ، ذرات خاک از یکدیگر جدا می شوند و همراه با جریان آب از خاک خارج می شوند. این پدیده منجر به افزایش سرعت آب و شدت یافتن فرسایش خاک می گردد . ذرات کانی رسی اغلب صفحهای شکل بوده و سطح ویژه بزرگی دارند. این امر موجب می شود نیروهای الکتریکی که روی سطح آنها عمل می کند خیلی یشتر از نیروی ثقلی باشند. لذا خصوصیات این ذرات به صورت قابل توجهی تحت تاثیر نیروهای سطحی است. کانیهای رسی بسیار متنوع می باشند.کانی های رسی که بیشتر در طبیعت یافت می شوند و از نظر واگرایی حائز اهمیت می باشند عبارتند از:

(۱کائولینیت

(۲ایلیت

(۳مونت موریلونیت

خاکهای رس در صورت قرار گرفتن در معرض جریان آب حتی اگر سرعت جریان کم اشد به سهولت شسته شده و فرسایش می یابند. بالا بودن درصد یون سدیم در لایه آب دوگانه از خصوصیات عمده خاکهای واگرا رسی می باشد.

-۲ آب شستگی

عمده ترین مسئله در خاک های واگرا مسئله آب شستگی میباشد.این پدیده با فرسایش ذرات رس واگرا در پایین دست سازه خاکی یا در محل اتصال سازه به منطقه ای با نفوذ پذیری بالا آغاز میشود و فرآیند سایش در داخل یا زیر سازه به نواحی با بار آبی بیشتر در بالادست پیشروی میکند و سرانجام مسیر فرسایش یافته به صورت تونل یا مجرا به مخزن آب متصل میشود. در این مرحله در صورت وجود آب کافی در مخزن ، آب با شدتی بسیار بالا و به صورت متمرکز جریان مییابد و فرسایش با روندی ادامه پیدا می کند که ممکن است در مدتی کوتاه به تخریب سازه منجر شود.[۱]

-۳ عوامل موثر در پدیده واگرایی

الف- نوع و غلظت نمک های محلول در آب منفذی

ازمهمترین عوامل موثر بر پدیده واگرایی غلظت یون سدیم در لایه آب منفذی خاک است. علت اصلی این پدیده یک ظرفیتی بودن کاتیون های سدیم میباشد. خاک های حاوی املاح کلسیم، منیزیم و آلومینیوم به دلیل بیشتر بودن ظرفیت این عناصر واگرا نیستند. کاتیون های پتاسیم نیز یک ظرفیتی می باشند اما به دلیل کوچک بودن، در فضای میان اتمهای تشکیل دهنده کانی های

۲

رسی وارد شده و در آنها محبوس می شوند و تبادل پذیر می باشند. وجود سدیم در خاکها منجر به افزایش پتانسیل اسمزی و کاهش نیروهای جاذبه واندروالسی بین ذرات خاک میگردد. معمولا خاک هایی که در آنها غلظت املاح محلول در آب منفذی از یک میلی اکی والان در لیتر کمتر باشد واگرا نیستند.[