Search

پدیده روانگرایی خاک و پدیده های مشابه

پدیده روانگرایی خاک و پدیده های مشابه

 

روانگرایی خاک (Liquefaction) پدیده ای است که بدلیل کاهش سختی و مقاومت خاک در اثر وارد آمدن نیروی زلزله یا یک بارگذاری سریع صورت می گیرد. روانگرایی خاک و پدیده های مرتبط با آن در زلزله های سالیان گذشته صدمات زیادی را در سراسر جهان وارد کرده اند.روانگرایی فقط در خاکهای اشباع صورت می گیرد. آب موجود بین ذرات خاک فشاری را به ذرات خاک وارد می کند که این فشار سبب می شود ذرات خاک بطور محکم بهم فشرده شوند. پیش از زلزله فشار آب نسبتآ کم است اما با وقوع لرزش زلزله فشار آب افزایش یافته بطوریکه ذرات خاک بسرعت در کنارهم شروع به حرکت می کنند. هرچند اغلب لرزش زمین سبب افزایش فشار آب منفذی می گردد اما فعالیت های مرتبط ساختمانی همانند انفجار یا آبگیری مخازن و بطور کلی تغییر در تنش ارتجاعی زمین از طریق بارگذاری و باربرداری نیز می تواند سبب روانگرایی در خاک گردد. همانگونه که در شکل مشاهده می کنید با وقوع روانگرایی مقاومت خاک کاهش یافته و توانایی خاک زیر پی برای حفظ پایداری ساختمانها و پلها از بین می رود.

 شکل ۱

همچنین خاک روان شده پشت دیوارهای حائل می تواند سبب نشست و تخریب دیوار حائل گردد.چنانچه افزایش فشار آب منفذی در پشت سدها نیز میتواند سبب زمین لغزه و شکستن سدها گردد. روانگرایی خاک در بسیاری از زلزله های سالیان گذشته مشاهده شده است. به عنوان نمونه می توان به زلزله های آلاسکا (Alaska,USA,1964)، نیگاتا (Niigata,Japan,1964) ، لوماپرییتا (Loma Prieta,USA,1989) و کوبه (Kobe,Japan,1995) اشاره کرد.

 

شکل ۲

شکل ۳

 

بدلیل اینکه روانگرایی فقط در خاکهای اشباع صورت می گیرد این پدیده معمولا در مناطق نزدیک آب همانند رودخانه ها،دریاچه ها ،خلیج هاو اقیانوسها اثرات تخریبی بیشتری دارد. اثرات این پدیده عمده این در مناطق نزدیک آب شامل لغزش عمده خاک بسمت ساحل و فرونشست آن همانند دریاچه مرسید(Lake Merced) در ۱۹۵۷ و یا حرکت زمین و ایجاد ترک در ساحل دریا در اثر تنش اضافی همانند رودخانه موتاگوا (Motagua River) در زلزله ۱۹۷۶ گواتمالا می شود. صدمه به دیوارهای نگهدارنده بنادر و باراندازها با ایجاد فشار به خاک پشت آنها و هل دادن آن به سمت آب از دیگر صدماتی است که روانگرای در مناطق نزدیک سواحل ایجاد می کند بطوریکه در زلزله ۱۹۹۵ کوبه ژاپن روانگرایی خاک صدمه اصلی را به امکانات و تجهیزات بندر کوبه وارد کرد.

 

  شکل ۴

پدیده های مشابه روانگرایی خاک
همانطوری که اشاره شد اصطلاح روانگرایی خاک معمولا برای معرفی تعدادی از پدیده های مشابه نیز بکار میرود. زیرا این پدیده ها اثراتی مشابه دارند و همین مسئله تشخیص آنها را از هم مشکل کرده است .این پدیده های مرتبط عموما به دو دسته زیر تقسیم بندی می شوند:

جریان روانگرایی (flow liquefaction)
پدیده ای است که در آن تعادل استاتیکی خاکهای رسوبی با مقاومت پسماند در اثر بارهای استاتیکی یا دینامیکی بهم می خورد. مقاومت پسماند مقاومت خاک روان شده است.برای مثال بار استاتیکی می تواند در اثر ساختمان جدیدی که روی شیب ساخته شده است سبب واردآمدن نیروی اضافی به خاک زیر پی گردد. زلزله ها ، انفجارات و شمع کوبی مثالهای از بارهای دینامیکی هستند که می توانند موجب جریان روانگرایی شوند. همچنین یکبار که پدیده روانگرایی در خاک روی داد خاک مستعد وقوع جریان روانگرایی است بطوریکه خاک مقاومت کافی را برای تحمل تنشهای استاتیکی همانند پیش از ناآرامی ندارد.

شکل ۵

 

شکل ۶

مشابه آنچه در شکل بالا دیده می شود یک اسکی باز پایداری استاتیکی خود را با هل دادن خود به سمت جلو در نقطه شروع بدست می آورد. بعد از یک ناآرامی اندک در ابتدا نیروی استاتیکی پیش برنده در اثر نیروی وزن (مؤلفه در امتداد افق نیروی ثقلی) بیشتر از نیروی اصطکاکی بین اسکی باز و برف می گردد و موجب شتاب یافتن اسکی باز به سمت پایین شیب می شود. بطور مشابه وضعیت ناپایدار ایجاد شده در اثر توزیع نیروی استاتیکی یا دینامیکی سبب شتاب یافتن و حرکت خاک می گردد. حرکت سریع و عظیم توده خاک از ویژگیهای این پدیده است. به عنوان نمونه می توان به تخریب مجموعه ساختمانی کاواگوشی که در جریان زلزله ۱۹۶۴ نیگاتای ژاپن اشاره کرد.

شکل ۷

روانی مجدد (cyclic mobility)
این پدیده در اثر بارگذاری تکراری در خاکهای رسوبی با تنشهای برشی استاتیکی کمتر از مقاومت خاک روی می دهد. تغییر شکلهای ناشی از روانی دوره ای بطور افزایشی بدلیل تنشهای استاتیکی و دینامیکی در هنگام زلزله گسترش می یابد.
یکی از نتایج روانی دوره ای پخش جانبی (Lateral spreading) خاک روی نواحی کم شیب و صاف کنار دریاها و رودخانه است.زلزله سال ۱۹۷۶ گواتمالا سبب پخش جانبی خاک در سراسر کناره رودخانه مونتگوا شد. در زمین های صاف بدلیل فشار آب منفذی بالا ایجاد شده در اثر پدیده روانگرایی سبب جریان سریع آب در سطح زمین می گردد.این جریان هم در جریان زلزله و هم بعد از آن اتفاق می افتد.اگر جریان آب منفذی به اندازه کافی و به سرعت بالا بیاید سبب حرکت ذرات ماسه به سمت ترکها و روی دادن پدیده جوشش ماسه می گردد.این پدیده بیشتر در مناطقی که تحت تاثیر پدیده روانگرای قرارگرفته اند روی می دهد.

 
شکل ۸
 
شکل ۹



پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *