حصول التدريسية في الهندسة المدنية هيفاء عبد الرسول علي شهادة الدكنوراه بدرجة جيد جداً عالي عن الاطروحة الموسومة ” التحريات المختبرية والتحليل العددي لأعمدة المشبكات في الترب عالية الانتفاخ ” وبأشراف د. رائد رمزي العمري , د. محمد يوسف فتاح وتألفت لجنة المناقشة برئاسة د. علاء ناصر حريب وعضوية كل من د. سهيل أدريس , د. محمد مصطفى محمود د. نهلة نوري سالم , د. قاسيون سعدون وتلخص بحثة بما يلي:
في هذا البحث عرضت طريقة لمعالجة الانتفاخ في الترب الانتفاخية. الطريقة بشكل مبسط تعتمد على غرز مشبك (Geogrid) على التربة بشكل مستمر خلال جزء من التربة حيث يتطلب السيطرة على الانتفاخ ويدار بأتجاه الانتفاخ. أستعملت ترب ذات قابلية أنتفاخ مختلفة وهي بنتونايت – قاعدة صوديوم وبنتونايت – قاعدة كالسيوم و نموذج من الكأولين ممزوجا” مع البنتونايت. ولغرض التحري عن الانتفاخ والانكماش المرئي والظواهر الاخرى للترب غير المشبعة مقارنة مع مثيلاتها في الترب المعالجة أجريت تجارب على نموذج مصغر من خلال استعمال قالب فحص CBR المستعمل في مواصفة ASTM ونموذج كبير في حاوية بأبعاد (800×600×200) ملم.
كل نموذج تم رصه في القيمة العظمى من منحني الرص عند كثافة جافة ومحتوى رطوبة تم تحديدهما مسبقا” بأستعمال فحص الرص الستاتيكي. أجريت فحوصات الانتفاخ وفحوصات لأيجاد علاقات الحمل – الهبوط وفحوصات التجفيف والترطيب الدوري وفحوصات الانضمام على كل نموذج مع قياسات لضغط الماء المسام. أستعملت خلايا مسلحة بالمشبكات (Geocells) بأقطار مختلفة (20, 30 , 50) ملم ثم أدخالها في الترب الانتفاخية واستعملت شبكات تحيط بالخلايا ذات صلادات مختلفة. وقد وجد أن هناك تأثيرا” ملحوظا” للمشبكات في تقليل الانتفاخ في التربة ان اعتماد الانتفاخ على صلادة المشبكات يعزى الى الانتفاخ في الطين لايتحقق مالم يحصل تمدد في المشبكات في النتائج المستحصلة, بينما يزداد الانتفاخ مع زيادة قطر الخلايا المسلحة.
ان الزيادة التدريجية في قطر الخلايا المسلحة يعطي اسطوانة الخلية زيادة في المساحة السطحية التي تسند الخلية وتزيد سطح التداخل مع التربة المحيطية وداخل الخلية ووجد ان هنالك انخفاض ملحوض من قيمة الانتفاخ بمقدار مساوي الى 56 % من قيمة الانتفاخ الحقيقي بأستخدام الخلايا المسلحة بقطر 50 ملم. ان أستعمال الرمل كمادة مالئة في الخلية وجد أكثر كفاءة من أستعمال نفس التربة الانتفاخية بسبب النفاذية العالية للرمل وقلة أنضغاطيته مقارنة” مع الطين.
ان طريقة المعالجة أظهرت فعالية المواد المالئة للخلايا في تقليل أجهادات الشد (ضغط الماء السالب) بسبب تكَون مسارات لتصريف الماء وتقليل ضغط ماء المسام.
أجري تحليل عددي بطريقة العناصر المحددة لدراسة سلوك التربة الأنتفاخية ونتبع توزيع الاجهادات وضغط ماء المسام حول الخلايا المسلحة المغروزة تحت أسس ضحلة. أستعمل برنامج الحاسبة ABAQUS كوسيلة تحليل بطريقة العناصر المحددة حيث مثلت التربة بنموذج غطاء دركر – بريغر المعدل. وقد أجريت مقارنة بين علاقات تغير الانتفاخ وضغط ماء المسام مع العمق وعلاقات الحمل – الهبوط وعلاقات الحمل – والازاحة الشاقولية خلال عملية الأنضمام المحسوبة بطريقة العناصر المحددة مع النتائج العملية على ترب أنتفاخية غير معالجة وأخرى معالجة بأستخدام الخلايا المسلحة بالمشبكات بشكل شاقولي.
وقد وجد أن نتائج التحليل بطريقة العناصر المحددة تعطي تقريبا” منطقيا” حيث وجد ان المنحنيات من الدراسة العددية والمنحنيات من النتائج العملية تكون متقاربة يتناقص كل من درجة التشبع وأجهاد الشد (ضغط الماء السالب في التربة) بوجود زاوية الاحتكاك الداخلي للترب المالئة للخلايا المسلحة بسبب قابلية الرمل الذي يملأ الخلية على تصريف ضغط ماء المسام وتعجيل مرور الماء حيث تعمل عمل مبزل رملي. وبعد مرور فترة زمنية طويلة , لوحظ عدم وجود حركة محسوسة للأعلى في التربة بسبب ان التربة الانتفاخية وصلت الى حالة الاشباع بالماء.
في هذا البحث عرضت طريقة لمعالجة الانتفاخ في الترب الانتفاخية. الطريقة بشكل مبسط تعتمد على غرز مشبك (Geogrid) على التربة بشكل مستمر خلال جزء من التربة حيث يتطلب السيطرة على الانتفاخ ويدار بأتجاه الانتفاخ. أستعملت ترب ذات قابلية أنتفاخ مختلفة وهي بنتونايت – قاعدة صوديوم وبنتونايت – قاعدة كالسيوم و نموذج من الكأولين ممزوجا” مع البنتونايت. ولغرض التحري عن الانتفاخ والانكماش المرئي والظواهر الاخرى للترب غير المشبعة مقارنة مع مثيلاتها في الترب المعالجة أجريت تجارب على نموذج مصغر من خلال استعمال قالب فحص CBR المستعمل في مواصفة ASTM ونموذج كبير في حاوية بأبعاد (800×600×200) ملم.
كل نموذج تم رصه في القيمة العظمى من منحني الرص عند كثافة جافة ومحتوى رطوبة تم تحديدهما مسبقا” بأستعمال فحص الرص الستاتيكي. أجريت فحوصات الانتفاخ وفحوصات لأيجاد علاقات الحمل – الهبوط وفحوصات التجفيف والترطيب الدوري وفحوصات الانضمام على كل نموذج مع قياسات لضغط الماء المسام. أستعملت خلايا مسلحة بالمشبكات (Geocells) بأقطار مختلفة (20, 30 , 50) ملم ثم أدخالها في الترب الانتفاخية واستعملت شبكات تحيط بالخلايا ذات صلادات مختلفة. وقد وجد أن هناك تأثيرا” ملحوظا” للمشبكات في تقليل الانتفاخ في التربة ان اعتماد الانتفاخ على صلادة المشبكات يعزى الى الانتفاخ في الطين لايتحقق مالم يحصل تمدد في المشبكات في النتائج المستحصلة, بينما يزداد الانتفاخ مع زيادة قطر الخلايا المسلحة.
ان الزيادة التدريجية في قطر الخلايا المسلحة يعطي اسطوانة الخلية زيادة في المساحة السطحية التي تسند الخلية وتزيد سطح التداخل مع التربة المحيطية وداخل الخلية ووجد ان هنالك انخفاض ملحوض من قيمة الانتفاخ بمقدار مساوي الى 56 % من قيمة الانتفاخ الحقيقي بأستخدام الخلايا المسلحة بقطر 50 ملم. ان أستعمال الرمل كمادة مالئة في الخلية وجد أكثر كفاءة من أستعمال نفس التربة الانتفاخية بسبب النفاذية العالية للرمل وقلة أنضغاطيته مقارنة” مع الطين.
ان طريقة المعالجة أظهرت فعالية المواد المالئة للخلايا في تقليل أجهادات الشد (ضغط الماء السالب) بسبب تكَون مسارات لتصريف الماء وتقليل ضغط ماء المسام.
أجري تحليل عددي بطريقة العناصر المحددة لدراسة سلوك التربة الأنتفاخية ونتبع توزيع الاجهادات وضغط ماء المسام حول الخلايا المسلحة المغروزة تحت أسس ضحلة. أستعمل برنامج الحاسبة ABAQUS كوسيلة تحليل بطريقة العناصر المحددة حيث مثلت التربة بنموذج غطاء دركر – بريغر المعدل. وقد أجريت مقارنة بين علاقات تغير الانتفاخ وضغط ماء المسام مع العمق وعلاقات الحمل – الهبوط وعلاقات الحمل – والازاحة الشاقولية خلال عملية الأنضمام المحسوبة بطريقة العناصر المحددة مع النتائج العملية على ترب أنتفاخية غير معالجة وأخرى معالجة بأستخدام الخلايا المسلحة بالمشبكات بشكل شاقولي.
وقد وجد أن نتائج التحليل بطريقة العناصر المحددة تعطي تقريبا” منطقيا” حيث وجد ان المنحنيات من الدراسة العددية والمنحنيات من النتائج العملية تكون متقاربة يتناقص كل من درجة التشبع وأجهاد الشد (ضغط الماء السالب في التربة) بوجود زاوية الاحتكاك الداخلي للترب المالئة للخلايا المسلحة بسبب قابلية الرمل الذي يملأ الخلية على تصريف ضغط ماء المسام وتعجيل مرور الماء حيث تعمل عمل مبزل رملي. وبعد مرور فترة زمنية طويلة , لوحظ عدم وجود حركة محسوسة للأعلى في التربة بسبب ان التربة الانتفاخية وصلت الى حالة الاشباع بالماء.
