تم انجاز اطروحة الدكتوراه للطالب احمد ابراهيم فاضل في قسم الهندسة المدنية عن بحثه الموسوم ” اداء الركائز الرملية المربوطة في الترب الانتفاخية ” وبأشراف أ.د. علاء ناصر الجوراني, أ.م.د. سعد فرحان ابراهيم وتألفت لجنة المناقشة برئاسة أ.د. رائد رمزي العمري, أ.د. محمد يوسف فتاح وعضوية كل من أ.م.د. عبدالكريم عصمت , أ.م.د. بشرى سهيل , أ.م.د. علاء حسين
وتلخص بحثة بما يلي:
تعتبر الترب الانتفاخية ترب ذات مشاكل. هذه الترب لها القابلية على امتصاص الماء والانتفاخ مسببتا اضرارا للمنشأت والابنية ذات الاحمال الخفيفة المقامة عليها. عدة اجراءات وطرق تم اقتراحها للحد و التحكم بالتغير الحجمي الضار المتولد من هذه الترب. تعتبر الركائز الرملية المربوطة المسماة بـ (GPA) من احد الطرق المبتكرة والحديثة المستخدمة للحد من الرفع او الازاحة العامودية الحاصلة في الاساس والناتجة من الانتفاخ الناتج من الترب الانتفاخية. في هذه الطريقة يتم تطوير الاساس الى منظومة جديدة وحديثة تسمى بـ (منظومة اساس- ركيزة رملية مربوطة) مما يجعل الاساس يقاوم قوى الرفع الناتجة من ضغط الانتفاخ المسلط على الاساس من التربة الانتفاخية المقام عليها.
هذا البحث يهدف الى دراسة مدى استجابة وسلوكية منظومة الاساس الجديدة تحت تأثير الانتفاخ وتعيين كفاءة وقدرة الركائز الرملية المربوطة في تقليل الرفع او الازاحة العامودية الحاصلة في الاساس بالاضافة الى دراسة سلوكية الركائز الرملية المربوطة المدفونة في التربة الانتفاخية عندما تتعرض الى احمال السحب.
تضمنت الدراسة انجاز عمل مختبري على موديل مختبري مصغر تم ابتكاره لهذا الغرض بالاضافة الى اجراء سلسلة من من النمذجة والتحليلات بأستخدام نظرية العناصر المحددة بأستخدام برنامج البلاكسس (PLAXIS) تم اعداده لهذا الغرض. تم دراسة عدة متغيرات مثل طول وقطر الركائز الرملية المربوطة, قطر الاساس, سمك طبقة التربة الانتفاخية بالاضافة الى تأثير طبقة التربة الطينية الغير منتفخة. التربة المستخدمة في هذه الدراسة تم جلبها من ناحية الوحدة في محافظة الموصل شمال العراق حيث ان هذه التربة لها خصائص انتفاخية متوسطة الى عالية. تم انجاز سلسلة من الفحوصات المختبرية الروتينية للحصول على الخصائص الفيزيائية, الميكانيكية والكيميائية بالاضافة الى خصائص الانتفاخ.
لقد اثبتت النتائج كفاءة وقدرة الركائز الرملية المربوطة في تقليل الرفع او الازاحة العامودية الحاصلة في الاساس الناتجة من التربة الانتفاخية وقد تبين ان الازاحة العامودية للاساس تقل بزيادة طول و قطر الركائز الرملية المربوطة وان هذه الازاحة تتأثر بثلاثة متغيرات رئيسية وهي نسبة الطول المدفون الى القطر للركائز الرملية المربوطة (L/D), نسبة الطول المدفون الى سمك طبقة التربة الانتفاخية (L/H) و نسبة قطر الاساس الى قطر الركيزة الرملية المربوطة (B/D). وقد تبين ان الازاحة العاموية للاساس تقل بنسبة (38%) عندما الركائز الرملية تدفن الركائز الرملية المربوطة بطول مساوي الى سمك طبقة التربة الانتفاخية وتقل بنسبة تصل الى (90%) عندما تدفن في التربة الانتفاخية وتمتد الى تربة طينية غير انتفاخية بطول مساوي الى ضعف سمك طبقة التربة الانتفاخية بسبب الحصول على مقدار ازاحة ضئيل للاساس.
تم استنباط معادلة احصائية وتكوين موديل رياضي تم الحصول عليه بأستخدام البرنامج الاحصائي المعروف بـ (SPSS 17) بالاعتماد على النتائج المستحصلة من التحليل بأستخدام نظرية العناصر المحددة بحيث يمكن ايجاد اقصى ازاحة عامودية لمنظومة الاساس الجديدة تحت تأثير الانتفاخ بدلالة المتغيرات الثلاثة التي ذكرت سابقا بدرجة عالية مقدارها (92.3%).
بينت النتائج ايضا ان هناك نمطين من الية الفشل الخاصة بالركائز الرملية المربوطة عندما تفشل تحت تأثير قوة السحب, تلك هي نمط فشل الركيزة ونمط الفشل عن طريق التوسع عند القاعدة. وتبين ان نمط الفشل للركائز الرملية المربوطة يعتمد على مقدار الطول المدفون الى القطر (L/D) حيث عندما تكون الـ (L/D) لها قيمة اقل او تساوي (5) فأن النمط الغالب للفشل هو نمط فشل الركيزة وعندما تكون الـ (L/D) لها قيمة اعلى من (5) فأن النمط الغالب للفشل هو نمط فشل التوسع عند القاعدة.
بينت الدراسة ان مقدار تحمل الركائز الرملية المربوطة يزداد بزيادة الطول والقطر ويعتمد على طول و قطر الركيزة الرملية المربوطة, خصائص القص لتربة الركيزة الرملية المربوطة والتربة الانتفاخية المحيطة, الكثافة النسبية لتربة الركيزة الرملية المربوطة بالاضافة الى ضغط الانتفاخ الجانبي المتولد على الركيزة الرملية المربوطة والناتج من التربة الانتفاخية المحيطة. تحت هذه المحددات تبين ان مقدار تحمل تحمل الركائز الرملية المربوطة للسحب في حالة دفنها في تربة انتفاخية اعلى من قابلية تحملها عندما تكون مدفونة في تربة طينية غير انتفاخية وذلك يعود الى تأثير ضغط الانتفاخ الجانبي المتولد من التربة الانتفاخية والذي يزيد من قابلية التحمل القصوى للسحب.
واخيرا, تم اشتقاق معادلات رياضية بالاعتماد على النتائج المستحصلة من التحليل بأستخدام نظرية العناصر المحددة يمكن من خلالها حساب قابلية التحمل القصوى للسحب للركائز الرملية المربوطة عندما تدفن في تربة انتفاخية.
وتلخص بحثة بما يلي:
تعتبر الترب الانتفاخية ترب ذات مشاكل. هذه الترب لها القابلية على امتصاص الماء والانتفاخ مسببتا اضرارا للمنشأت والابنية ذات الاحمال الخفيفة المقامة عليها. عدة اجراءات وطرق تم اقتراحها للحد و التحكم بالتغير الحجمي الضار المتولد من هذه الترب. تعتبر الركائز الرملية المربوطة المسماة بـ (GPA) من احد الطرق المبتكرة والحديثة المستخدمة للحد من الرفع او الازاحة العامودية الحاصلة في الاساس والناتجة من الانتفاخ الناتج من الترب الانتفاخية. في هذه الطريقة يتم تطوير الاساس الى منظومة جديدة وحديثة تسمى بـ (منظومة اساس- ركيزة رملية مربوطة) مما يجعل الاساس يقاوم قوى الرفع الناتجة من ضغط الانتفاخ المسلط على الاساس من التربة الانتفاخية المقام عليها.
هذا البحث يهدف الى دراسة مدى استجابة وسلوكية منظومة الاساس الجديدة تحت تأثير الانتفاخ وتعيين كفاءة وقدرة الركائز الرملية المربوطة في تقليل الرفع او الازاحة العامودية الحاصلة في الاساس بالاضافة الى دراسة سلوكية الركائز الرملية المربوطة المدفونة في التربة الانتفاخية عندما تتعرض الى احمال السحب.
تضمنت الدراسة انجاز عمل مختبري على موديل مختبري مصغر تم ابتكاره لهذا الغرض بالاضافة الى اجراء سلسلة من من النمذجة والتحليلات بأستخدام نظرية العناصر المحددة بأستخدام برنامج البلاكسس (PLAXIS) تم اعداده لهذا الغرض. تم دراسة عدة متغيرات مثل طول وقطر الركائز الرملية المربوطة, قطر الاساس, سمك طبقة التربة الانتفاخية بالاضافة الى تأثير طبقة التربة الطينية الغير منتفخة. التربة المستخدمة في هذه الدراسة تم جلبها من ناحية الوحدة في محافظة الموصل شمال العراق حيث ان هذه التربة لها خصائص انتفاخية متوسطة الى عالية. تم انجاز سلسلة من الفحوصات المختبرية الروتينية للحصول على الخصائص الفيزيائية, الميكانيكية والكيميائية بالاضافة الى خصائص الانتفاخ.
لقد اثبتت النتائج كفاءة وقدرة الركائز الرملية المربوطة في تقليل الرفع او الازاحة العامودية الحاصلة في الاساس الناتجة من التربة الانتفاخية وقد تبين ان الازاحة العامودية للاساس تقل بزيادة طول و قطر الركائز الرملية المربوطة وان هذه الازاحة تتأثر بثلاثة متغيرات رئيسية وهي نسبة الطول المدفون الى القطر للركائز الرملية المربوطة (L/D), نسبة الطول المدفون الى سمك طبقة التربة الانتفاخية (L/H) و نسبة قطر الاساس الى قطر الركيزة الرملية المربوطة (B/D). وقد تبين ان الازاحة العاموية للاساس تقل بنسبة (38%) عندما الركائز الرملية تدفن الركائز الرملية المربوطة بطول مساوي الى سمك طبقة التربة الانتفاخية وتقل بنسبة تصل الى (90%) عندما تدفن في التربة الانتفاخية وتمتد الى تربة طينية غير انتفاخية بطول مساوي الى ضعف سمك طبقة التربة الانتفاخية بسبب الحصول على مقدار ازاحة ضئيل للاساس.
تم استنباط معادلة احصائية وتكوين موديل رياضي تم الحصول عليه بأستخدام البرنامج الاحصائي المعروف بـ (SPSS 17) بالاعتماد على النتائج المستحصلة من التحليل بأستخدام نظرية العناصر المحددة بحيث يمكن ايجاد اقصى ازاحة عامودية لمنظومة الاساس الجديدة تحت تأثير الانتفاخ بدلالة المتغيرات الثلاثة التي ذكرت سابقا بدرجة عالية مقدارها (92.3%).
بينت النتائج ايضا ان هناك نمطين من الية الفشل الخاصة بالركائز الرملية المربوطة عندما تفشل تحت تأثير قوة السحب, تلك هي نمط فشل الركيزة ونمط الفشل عن طريق التوسع عند القاعدة. وتبين ان نمط الفشل للركائز الرملية المربوطة يعتمد على مقدار الطول المدفون الى القطر (L/D) حيث عندما تكون الـ (L/D) لها قيمة اقل او تساوي (5) فأن النمط الغالب للفشل هو نمط فشل الركيزة وعندما تكون الـ (L/D) لها قيمة اعلى من (5) فأن النمط الغالب للفشل هو نمط فشل التوسع عند القاعدة.
بينت الدراسة ان مقدار تحمل الركائز الرملية المربوطة يزداد بزيادة الطول والقطر ويعتمد على طول و قطر الركيزة الرملية المربوطة, خصائص القص لتربة الركيزة الرملية المربوطة والتربة الانتفاخية المحيطة, الكثافة النسبية لتربة الركيزة الرملية المربوطة بالاضافة الى ضغط الانتفاخ الجانبي المتولد على الركيزة الرملية المربوطة والناتج من التربة الانتفاخية المحيطة. تحت هذه المحددات تبين ان مقدار تحمل تحمل الركائز الرملية المربوطة للسحب في حالة دفنها في تربة انتفاخية اعلى من قابلية تحملها عندما تكون مدفونة في تربة طينية غير انتفاخية وذلك يعود الى تأثير ضغط الانتفاخ الجانبي المتولد من التربة الانتفاخية والذي يزيد من قابلية التحمل القصوى للسحب.
واخيرا, تم اشتقاق معادلات رياضية بالاعتماد على النتائج المستحصلة من التحليل بأستخدام نظرية العناصر المحددة يمكن من خلالها حساب قابلية التحمل القصوى للسحب للركائز الرملية المربوطة عندما تدفن في تربة انتفاخية.
