پايداري شيب ها و انواع روشهاي پايداري شيب

فرايند تحليل پايداري شيب (مزايا، معايب و محدوديت ها)
مقدمه
پايدارسازي شيبها يكي از مهمترين مسائل در فعاليهاي عمراني و معدني است. هر گونه تحليل نادرست مي تواند به خسارات جبران ناپذيري منجر شود. انتخاب روش صحيح پايدار سازي شيبها، به محيط و پارامترهاي ژئومكانيكي شيب، و همچنين انتخاب روش مناسب تحليل بستگي مستقيم دارد. در اين مقاله به كليات اين روش پرداخته مي شود، تحليل پايداري شيب بر حسب دقت روش در سه بخش سينماتيكي، تعادل حدي و عددي مورد بررسي قرار گرفته، مزايا، معايب و محدوديتهاي هر روش شرح داده شده و متناسب با نوع شيب، روش مناسب تحليل براي آن پيشنهاد ميشود.
تثبيت دامنه‌هاي خاکي – روش هاي پيشگيري و ترميم
گسيختگي دامنه‌اي بطور ساده ، ناشي از عملکرد گرانش زمين بر روي توده‌اي از مصالح است که مي‌توانند به آهستگي بخزند (خزش)، بطور آزاد فرو افتند (ريزش)، در امتداد يک سطح گسيختگي بلغزند (لغزش) و يا مانند دوغابي جريان پيدا کند (جريان). نيروي گرانش زمين بطور دائم بر توده‌هاي سنگ و خاک واقع در دامنه‌ها اثر مي‌کند. تا زماني که مقاومت توده سنگ يا خاک مساوي يا بزرگتر از نيروهاي گرانشي باشد، نيروها در حال تعادل بوده و حرکتي رخ نمي‌دهد.
در غير اين صورت دامنه گسيخته شده و به يکي از اشکال خزش ، ريزش ، لغزش و جريان جابجا مي‌شود. حرکات دامنه‌اي ممکن است جزئي و منحصر به ريزش يک قطعه سنگ منفرد بوده يا اينکه بسيار بزرگ و فاصله آفرين باشند. دامنه‌هايي که بر اثر حفاري در خاک بوجود مي‌آيند، دامنه‌هايي که آثاري از حرکت و گسيختگي از خود نشان مي‌دهند و سرانجام خاکريزهايي که به روي دامنه‌ها ايجاد مي‌شوند، هم نياز به تثبيت و پايداري دارند.

دامنه‌هاي حاصل از حفاري در خاک
دامنه‌ها و شيب هايي که بر اثر حفاري در خاک ايجاد مي‌شوند، معمولا بگونه‌اي طراحي مي‌شوند که از پايداري لازم برخوردار باشند. از اين رو ، با توجه به مسايل اقتصادي انتخابهاي متعددي براي اين دامنه‌ها مي‌تواند وجود داشته باشد. بطور کلي زاويه شيب مناسب براي دامنه با توجه به نتايج بررسيها انتخاب مي‌شود. علاوه بر آن در حفاريهايي که ارتفاعي بيش از ۸ تا ۱۰ متر دارند، در نقاط مناسبي از دامنه پلکانهايي تعبيه مي‌شود.
به منظور زهکشي سطحي و محافظت دامنه‌هاي حفاري شده در مقابل عمل فرسايشي آبهاي سطحي ، معمولا در طول پلکانها ، نهرها و آبروهايي با بستر غير قابل نفوذ ايجاد مي‌شود. براي زهکشي آب داخل دامنه نيز زهکشهاي افقي از بيشترين کارايي برخوردارند. اين نوع زهکشي ، مخصوصا در دامنه‌هايي که لايه‌هاي خاک در جهت شيب دامنه قرار گرفته‌اند يا در خاکهاي برجا و واريزه‌هايي که به روي دامنه‌هاي سنگي قرار گرفته‌اند، مفيد واقع مي‌شود.

دامنه‌هاي خاکي ناپايدار
تثبيت دامنه‌هايي که شروع به گسيختگي کرده‌اند، معمولا با محدوديتهايي زماني همراه است. البته بايد توجه داشت که وجود ترکهاي کششي در سطح دامنه الزاما به معني قريب الوقوع بودن گسيختگي کلي نيست. گسيختگي کلي بيشتر در فصول پر باران ، که حرکات دامنه نسبتا زياد و معمولا شتابدار است، صورت مي‌گيرد. تجربه نشان داده است که بسياري از توده‌هاي لغزنده مي‌توانند تا ۲ سانتيمتر در روز جابجا شوند، بدون آنکه گسيختگي کلي در آنها اتفاق بيافتد.
در اين رابطه حرکتي با شتاب ۲ سانتيمتر در روز ، آن هم در فصول بارندگي ، مي‌تواند اخطاري جدي در مورد نزديک بودن گسيختگي کلي باشد. سريعترين و عملي ترين روش مقابله با پيشروي حرکت در دامنه‌هايي که از ابعاد متوسطي برخوردارند، تغيير شکل دامنه است. به اين منظور مواد از بالاي دامنه برداشته شده و در صورت وجود فضاي کافي ،‌ در پاشنه آن قرار داده مي‌شود. در مقابل عملي ترين روش براي تثبيت توده‌هاي بزرگ لغزنده ، بهبود وضعيت زهکشي داخلي آنها است.

خاکريز به روي دامنه‌ها
مهمترين نکته در طراحي و اجراي خاکريزي که قرار است به روي دامنه‌اي احداث شود، تعبيه زهکشهاي مناسب براي آن است تا به اين وسيله پايداري سطح تماس دو ماده نسبتا غير قابل نفوذ ، يعني خاکريز بالا و خاک طبيعي دامنه در زير ، تامين گردد. به اين منظور معمولا زهکشهاي خندقي در بالاي خاکريز ايجاد مي‌شود تا با قطع سطح ايستابي ، آب را از ناحيه خاکريز دور کند. علاوه بر آن ، ورقه‌اي از مواد داراي زهکشي خوب در زير خاکريز قرار داده مي‌شود تا فشار آب در سطح تماس بين خاکريز و دامنه کاهش يابد. آب سطحي موجود در روي دامنه نيز توسط نهرهايي با بستر غير قابل نفوذ ، جمع آوري مي‌شود. در صورتي که خاک دامنه نامناسب و بطور بالقوده ناپايدار باشد، بايد بخشهاي رويي آن را برداشته و به جايش مصالح داراي زهکشي خوب قرار داد.

روشهاي پيشگيري و ترميم انواع گسيختگي دامنه‌اي

لغزش صفحه‌اي واريزه‌ها : روشهاي پيشگيري در طول ساختمان شامل ايجاد شيب پايدار و کنترل زهکشي سطحي در مقياسهاي کوچک تا متوسط و استفاده از وسايل نگهداري است.

ترميم و تصحيح پس از وقوع :راههاي ترميم شامل اجازه به وقوع لغزش و بعد تميزکردن راه و بکارگيري روشهاي پيشگيري است.

لغزش چرخشي خاک :راههاي پيشگيري در طول ساختمان شامل ايجاد شيب پايدار براي دامنه و استفاده از روشهاي نگهداري يا زهکشي سطحي مي‌باشد.

ترميم و تصحيح پس از وقوع : راههاي ترميم شامل اجازه به وقوع لغزش و تميز کردن مسير راه ، برداشتن مواد سطحي تا رسيدن به شيب پايدار ، بکارگيري روشهاي نگهداري و زهکشي سطحي براي حجمهاي زياد و تعبيه زهکشهاي افقي مي‌باشد.

بهمن واريزه‌ها : پيش بيني و جلوگيري اين حالت مشکل است. بايد آن را به روش لغزش واريزه پيشگيري کرد. همچنين بايد از نقاط داراي خطر زياد اجتناب شود.

ترميم : راههاي ترميم شامل اجازه به گسيختگي و تميز کردن راه است تا در نهايت خود را تصحيح کند. در غير اين صورت بايد براي جابجايي سازه در مقياسهاي کوچک روش ترميم استفاده از وسايل نگهداري يا برداشتن مواد است.
بهسازي و بازسازي ساختگاه هاي آلوده
محصور سازي منطقه آلوده براي جلوگيري از انتشار آلودگي امري الزامي است. براي اطمينان از تاثير بلند مدت سيستم آب بند، مصالح ژئوسينتتيك با كيفيت بالا مي بايد انتخاب شده و روش هاي سخت گيرانه اي در اجرا مي بايد مورد استفاده قرار گيرند. اين امر با نصب يك لايه ®Carbofol ساخته شده از پلي اتيلن سنگين با ضخامت ۲ ميليمتر كه كنترل كيفي كاملي در هنگام ساخت براي آن انجام گرفته است ممكن است. ژئوممبرين هاي ®Carbofol بر اساس بالاترين استانداردهاي كيفي توليد شده اند و داراي مقاومت شيميايي لازم براي جلوگيري از انتشار آلودگي توسط خاكها يا مايعات آلوده هستند.) ®Secutex پلي پروپيلني) و سيستم زهكشي

®Secudrain به عنوان لايه محافظ ژئوممبرين ®Carbofol عمل مي كنند. ژئوگريدهاي ®Secugrid براي جلوگيري از نشست يا تغيير شكل بيش از حد خاك آلوده به كاررفته و در نتيجه از افزايش تنش در ژئوممبرين جلوگيري مي كنند. چنانچه طراحي واجراي اين محصولات به طرز صحيحي صورت گيرد، هيچگونه آسيبي به لايه آب بند در حين اجرا و در زمان بهره برداري تحت بارهاي مورد نظر وارد نخواهد شد.
هنگاميكه لايه آب بند ژئوسينتتيك تحت اثر بارهاي قائم شديد قرار مي گيرد، تاثير لايه محافظ آن تحت اثر اين بار در آزمايش باربري صفحه اي (DIN EN 13719) بررسي مي شود. نتيجه اين آزمايش حداقل وزن واحد سطح عضو حفاظت كننده را تعيين مي كند. در تنش هاي فشاري كوچكتر حداقل جرم واحد سطح ۸۰۰ گرم بر متر مربع براي سيستم حفاظت كننده ژئوسينتتيكي آب بند در برابر سوراخ شدگي پيشنهاد مي شود. به علت شرايط توپوگرافيك بسياري از ساختگاه هاي رفع

آلودگي، ساخت لايه هاي آب بند در شيب هاي تند اغلب مورد نظر قرار مي گيرد. با استفاده از ژئوممبرين هاي با سطح مضرس يا پردازش شده مي توان عملكردهاي مرتبط با شيب هاي تند

را با موفقيت به انجام رساند. با انتخاب صحيح مصالح و مشخصات آن عملكرد دراز مدت و انتقال بهينه نيروهاي برشي تضمين مي شود. به عنوان يك جايگزين براي لايه هاي كوبيده شده رسي، ®Bentofix مي تواند براي محصور كردن محدوده هاي آلوده به كار رود.