هدف از این پایان نامه بررسی روشهای اصلاح و بهسازی خاک با تاکید بر جت گروتینگ می باشد
دانلود پروژه و پایان نامه مهندسی عمران
بررسی روشهای اصلاح و بهسازی خاک با تاکید بر جت گروتینگ
چکیده
تزریق با فشار بسیار بالا روشی برای اصلاح خاک است که در آن آب یا دوغاب، با فشار بسیار بالا و سرعت زیاد از طریق نازلهایی به داخل خاک تزریق شده و باعث تخریب ساختار خاک میشود. طی این فرآیند، بخشی از ذرات خاک و دوغاب از درون گمانه حفاری بیرون آمده و بخشی دیگر بهصورت درجا با دوغاب مخلوط میشوند. در نتیجه این فرآیند، توده‌ای از خاک اصلاح شده بهوجود میآید که به آن اصطلاحاً توده خاک-سیمان اطلاق میشود.
ستونهای خاک- سیمان ایجاد شده از طریق روش تزریق با فشار بالا در داخل خاک، دارای مقاومت بالا، تغییر شکل‌پذیری اندک و نفوذپذیری بسیار پایین هستند و باعث تقویت خصوصیات خاک محل میشوند. در پروژه حاضر ابتدا خاک،مقاومت خاک،روشهای بهسازی و اصول تزریق با فشار بالا و عوامل مؤثر در این روش تشریح شده است، سپس به بررسی نتایج حاصل از خاکبرداری اطراف ستونهای خاک- سیمان ایجادشده با تزریق با فشار بسیار بالای آزمایشی و آزمایشهای انجامشده روی نمونههای اخذ شده از این ستونها پرداخته شده است. با توجه به نتایج بهدست آمده از آزمون‌های مذکور، عملیات تزریق با فشار بسیار بالا باعث افزایش و تقویت خصوصیات فیزیکی و مکانیکی خاک محل از جمله مقاومت فشاری تک محوری، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی تا چندین برابر شده است. در پایان نیز مقادیر و نمونه انجام شده در ایران مورد بررسی قرار گرفته است.
کلمات کلیدی:
اصلاح خاک
بهسازی خاک
بهبود زمین
تزریق با فشار بالا
جت گروتینگ
مقدمه:
جت گروتینگ (Jet grouting) یکی از شیوه‌های بهسازی و افزایش مقاومت و توان باربری خاک بصورت درجا میباشد. در این روش که با ابزار پیشرفته قابل اجراست، ستون‌هایی مدفون از مخلوط خاک و سیمان بوسیله پمپ ترزیق مخصوص با سرعت بالا (800 تا 900 کیلومتر بر ساعت) و همچنین فشار بسیار بالای (30 تا 70 مگا پاسکال) درمحل تولید میشود.
در روش جت گروتینگ ابتدا راد یا میله‌ی حفاری با قطر کم با سرعت زیاد در زمین حفاری می‌کند. هنگامی که راد به عمق مورد نظر رسید از طریق نازل‌های موجود در نوک و جداره‌ی راد، هوا، آب و مخلوط تزریق بوسیله پمپ با سرعت و فشار بالا به درون خاک تزریق میشود. در این روش راد در هنگام تزریق با سرعت زیاد در حال چرخش است و با سرعت کم به طرف بالا حرکت می‌کند. این عملیات باعث شکستن ساختار خاک و اختلاط کامل با مخلوط ترزیق می‌گردد. از طرفی در این روش، فشار بالای تزریق باعث افزایش تراکم خاک نیز میشود و محیطی همگن و صلب در خاک بوجود می‌آورد. تغییر در فشار تزریق، سرعت چرخش راد و سرعت حرکت رو به بالای راد باعث تغییر در ستون ایجاد شده میشود.
فهرست مطالب
چکیده: 5
کلمات کلیدی: 6
مقدمه 6
فصل اول:خاک 7
خاک 7
محتویات 7
عوامل موثر در تشکیل خاک 7
سنگ‌های اولیه یا سنگ مادر 7
پوشش گیاهی و فعالیت موجودات زنده 7
زمان 8
آب و هوا 8
توپوگرافی محل تشکیل خاکها 8
مواد تشکیل دهنده خاکها 8
موادی که خاکها را تشکیل می‌دهند به چهار قسمت تقسیم میشوند: 8
تقسیم‌بندی خاکها از لحاظ سنگ‌های تشکیل دهنده 9
خاک رسی 9
خاکهای سیلتی 9
خاکهای ماسه‌ای 9
خاکهای اسکلتی 9
طبقه‌بندی خاک 10
مورفولوژی خاک 10
1) افق های خاک و تشخیص آنها در صحرا : 11
2) نامگذاری افق های خاک : 11
پروفیل خاک : 11
نیمرخ خاک : 11
مقاومت فشاری خاک معمولا چقدر است؟ 12
فصل دوم: خاک های ضعیف و روش های اصلاح 12
مقدمه 13
شکل 1:روشهای متداول پایداری شیب 14
مشکلات ناشی از خاک های واگرا 14
شکل 2:روش تراکم لرزه ای 15
روش های شناسایی خاک های واگرا 15
شناسایی خاک های واگرا در بررسی های محلی 15
آزمایش های متداول در شناسایی خاک های واگرا 16
ملاحظات طراحی در مواجه با خاک های واگرا و روش های بهسازی 16
تعریف 16
شکل 3:رفتار خاکهای دانه ای پس از تراکم 17
خاک های مستقر بر روی زمین های دفن زباله 17
خاک های متورم شونده 18
بهترین تعریف از پدیده ی تورم 18
نشانه های صحرایی تورم در خاک 18
استعداد روان گرایی 19
مقاوم سازی لرزه ای خاک 20
روش های ارتعاشی 20
ارتعاش شناوری (Vibro Flotation) 20
روش دینامیکی 21
تراکم دینامیکی 21
تراکم توسط انفجار 21
روش زهکشی 21
تزریق تراکمی 22
کاربردهای تزریق در بهسازی خاک 22
شکل 4:روش پرتاب وزنه 23
تزریق با فشار 23
لزوم استفاده از روش های بالا بردن مقاومت خاک 24
شکل 5 و 6:روشهای تزریق در خاک 24
شکل 7:درصد سیمان 25
تثبیت سیمان 26
جدول 1:درصدهای متفاوت اختلاط آهک 27
تثبیت خاک با آهک 27
خاک های مناسب اختلاط با آهک 27
استفاده از مواد پلیمری چسبناک 28
از خصوصیات محیطی این ماده می توان به موارد زیر اشاره کرد: 29
جدول 2:درصدهای متفاوت اختلاط پلیمر و خاک 30
جمع بندی و نتیجه گیری 30
فصل سوم: روش های نوین بهسازی زمین 31
فلسفه بهسازی 31
تعریف بهسازی 32
ویژگیهای اصلی 32
مـزایـــا 32
اثر بهسازی مکانیکی بر بافت خاک 32
در رس 33
در ماسه 33
اثر افزایش تراکم بر چسبندگی 34
اثر افزایش تراکم بر زوایه برشی ماسه 35
اثر افزایش تراکم بر روانگرایی 35
روش های بهسازی 37
کاربرد روش های بهسازی 37
کاربرد روش های بهسازی 38
بهبود کیفی زمین 38
علاج بخشی پی 38
کنترل آلودگی 38
پایدارسازی گود 38
کنترل آب زیرزمینی 38
روش های بهسازی و مطالعات موردی در ایران 39
تراکم لرزه ای / جایگزینی 39
ساختمان و عملکرد ویبراتور 39
ستون سنگی – حفاری / ارتعاشی 41
ستون سنگی – جایگزینی/ ارتعاشی 42
مراحل تراکم 42
رفتار ماسه قبل و بعد از تراکم 43
ستون های سنگی برای رفع روانگرایی و افزایش ظرفیت باربری پروژه برج ستاره دریایی (بندرعباس) 44
تراکم دینامیکی 44
تعاریف مهم 44
کاربرد تراکم دینامیکی 45
محدوده های اجرایی تراکم دینامیکی 45
پیش بارگذاری 45
اثر فواصل زهکش عمودی در زمان پیش بارگذاری 46
فصل چهارم:تزریق با فشار بالا 47
بهسازی با تزریق 47
روشهای عمومی تزریق در خاک و سنگ 47
تزریق: 47
کاربردها: 47
انواع تزریق 48
تزریق تماسی (Contact Grouting) 48
تزریق با ایجاد شکاف (Fracture Grouting) 48
تزریق درزه ای (Joint Grouting) 48
تزریق آببندی (تزریق پرده آببندCurtain Grouting) 48
تزریق تحکیمی (Consolidation Grouting) 48
تزریق تراکمی (Compact Grouting) 48
تزریق شیمیایی (Chemical Grouting) 49
کاربرد تزریق های شیمیایی 49
تزریق با فشار بالا 50
تعاریف 50
نحوه‌ی اجرا 51
مراحل تزریق با فشار بالا 51
سیستم های تزریق با فشار بالا 52
(F1) سیستم تزریق تک مرحله ای 52
(F2) سیستم تزریق دو مرحله ای 53
(F3) سیستم تزریق سه مرحله ای 53
پارامترهای اجرایی تزریق با فشار بالا 55
اندازه شکل هندسی تابعی است از: 55
مقاومت فشاری جت گروتینگ 56
فرم‌های مختلف ایجاد شده توسط جت گروتینگ 56
کاربرد های عمل جت گروتینگ 57
تجهیزات اصلی یک کارگاه جت گروتینگ : 57
کنترل و آزمایش 58
جت گروتینگ به منظور ایجاد دیوار آب بند: 58
کاربردهای مختلف جت گروتینگ 59
محدودهی کاربرد 61
محدودهی تأثیر جت گروتینگ در انواع خاک 62
تجهیزات مورد نیاز برای جت گروتینگ 62
آرایش ستون و پانل های تزریق با فشار بالا 64
کاربرد و نکات طراحی 64
دامنه کاربرد روش های تزریق برحسب دانه بندی خاک 65
موارد استفاده از تزریق با فشار بالا 65
مزایای تزریق با فشار بالا 66
روش های کنترل کیفی و کمی 66
مطالعات موردی تزریق با فشار بالا در ایران 66
پایدارسازی گودبرداری به عمق 55 متر به روش J.G در پی سد بتنی شهریار مقطع زمین شناسی محور سد شهریار 66
فرازبند و محل اجرای عملیات بهسازی مقاومتی و آب بندی آبرفت 67
تزریق آزمایشی با فشار بالا 68
نتیجه: 70
پی‌نوشت‌ها: 71
مراجع و منابع 71