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
مقدمه6
فصل اول:خاک7
خاک7
محتویات7
عوامل موثر در تشکیل خاک7
سنگهای اولیه یا سنگ مادر7
پوشش گیاهی و فعالیت موجودات زنده7
زمان8
آب و هوا8
توپوگرافی محل تشکیل خاکها8
مواد تشکیل دهنده خاکها8
موادی که خاکها را تشکیل میدهند به چهار قسمت تقسیم میشوند:8
تقسیمبندی خاکها از لحاظ سنگهای تشکیل دهنده9
خاک رسی9
خاکهای سیلتی9
خاکهای ماسهای9
خاکهای اسکلتی9
طبقهبندی خاک10
مورفولوژی خاک10
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 اصلاح12
مقدمه13
شکل 1:روشهای متداول پایداری شیب14
مشکلات ناشی از خاک های واگرا14
شکل 2:روش تراکم لرزه ای15
روش های شناسایی خاک های واگرا15
شناسایی خاک های واگرا در بررسی های محلی15
آزمایش های متداول در شناسایی خاک های واگرا16
ملاحظات طراحی در مواجه با خاک های واگرا و روش های بهسازی16
تعریف16
شکل 3:رفتار خاکهای دانه ای پس از تراکم17
خاک های مستقر بر روی زمین های دفن زباله17
خاک های متورم شونده18
بهترین تعریف از پدیده ی تورم18
نشانه های صحرایی تورم در خاک18
استعداد روان گرایی19
مقاوم سازی لرزه ای خاک20
روش های ارتعاشی20
ارتعاش شناوری (Vibro Flotation)20
روش دینامیکی21
تراکم دینامیکی21
تراکم توسط انفجار21
روش زهکشی21
تزریق تراکمی22
کاربردهای تزریق در بهسازی خاک22
شکل 4:روش پرتاب وزنه23
تزریق با فشار23
لزوم استفاده از روش های بالا بردن مقاومت خاک24
شکل 5 و 6:روشهای تزریق در خاک24
شکل 7:درصد سیمان25
تثبیت سیمان26
جدول 1:درصدهای متفاوت اختلاط آهک27
تثبیت خاک با آهک27
خاک های مناسب اختلاط با آهک27
استفاده از مواد پلیمری چسبناک28
از خصوصیات محیطی این ماده می توان به موارد زیر اشاره کرد:29
جدول 2:درصدهای متفاوت اختلاط پلیمر و خاک30
جمع بندی و نتیجه گیری30
فصل سوم: روش های نوین بهسازی زمین31
فلسفه بهسازی31
تعریف بهسازی32
ویژگیهای اصلی32
مـزایـــا32
اثر بهسازی مکانیکی بر بافت خاک32
در رس33
در ماسه33
اثر افزایش تراکم بر چسبندگی34
اثر افزایش تراکم بر زوایه برشی ماسه35
اثر افزایش تراکم بر روانگرایی35
روش های بهسازی37
کاربرد روش های بهسازی37
کاربرد روش های بهسازی38
بهبود کیفی زمین38
علاج بخشی پی38
کنترل آلودگی38
پایدارسازی گود38
کنترل آب زیرزمینی38
روش های بهسازی و مطالعات موردی در ایران39
تراکم لرزه ای / جایگزینی39
ساختمان و عملکرد ویبراتور39
ستون سنگی – حفاری / ارتعاشی41
ستون سنگی – جایگزینی/ ارتعاشی42
مراحل تراکم42
رفتار ماسه قبل و بعد از تراکم43
ستون های سنگی برای رفع روانگرایی و افزایش ظرفیت باربری پروژه برج ستاره دریایی (بندرعباس)44
تراکم دینامیکی44
تعاریف مهم44
کاربرد تراکم دینامیکی45
محدوده های اجرایی تراکم دینامیکی45
پیش بارگذاری45
اثر فواصل زهکش عمودی در زمان پیش بارگذاری46
فصل چهارم:تزریق با فشار بالا47
بهسازی با تزریق47
روشهای عمومی تزریق در خاک و سنگ47
تزریق:47
کاربردها:47
انواع تزریق48
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 شیمیایی49
تزریق با فشار بالا50
تعاریف50
نحوهی اجرا51
مراحل تزریق با فشار بالا51
سیستم های تزریق با فشار بالا52
(F1) سیستم تزریق تک مرحله ای52
(F2) سیستم تزریق دو مرحله ای53
(F3) سیستم تزریق سه مرحله ای53
پارامترهای اجرایی تزریق با فشار بالا55
اندازه شکل هندسی تابعی است از:55
مقاومت فشاری جت گروتینگ56
فرمهای مختلف ایجاد شده توسط جت گروتینگ56
کاربرد های عمل جت گروتینگ57
تجهیزات اصلی یک کارگاه جت گروتینگ :57
کنترل و آزمایش58
جت گروتینگ به منظور ایجاد دیوار آب بند:58
کاربردهای مختلف جت گروتینگ59
محدودهی کاربرد61
محدودهی تأثیر جت گروتینگ در انواع خاک62
تجهیزات مورد نیاز برای جت گروتینگ62
آرایش ستون و پانل های تزریق با فشار بالا64
کاربرد و نکات طراحی64
دامنه کاربرد روش های تزریق برحسب دانه بندی خاک65
موارد استفاده از تزریق با فشار بالا65
مزایای تزریق با فشار بالا66
روش های کنترل کیفی و کمی66
مطالعات موردی تزریق با فشار بالا در ایران66
پایدارسازی گودبرداری به عمق 55 متر به روش J.G در پی سد بتنی شهریار مقطع زمین شناسی محور سد شهریار66
فرازبند و محل اجرای عملیات بهسازی مقاومتی و آب بندی آبرفت67
تزریق آزمایشی با فشار بالا68
نتیجه:70
پینوشتها:71
مراجع و منابع71