بررسی رفتار خاک در سازه‌های گودبرداری عمیق

رفتار خاک در پروژه‌های گودبرداری عمیق یکی از مهم‌ترین عوامل تعیین‌کننده در موفقیت یا شکست یک پروژه عمرانی محسوب می‌شود. درک نادرست از نحوه واکنش خاک در برابر تغییرات تنش و شرایط بارگذاری می‌تواند منجر به لغزش دیواره گود، نشست‌های شدید، یا حتی فروپاشی سازه‌های مجاور شود. با افزایش ارتفاع گودها در پروژه‌های شهری و کاهش فضا برای اجرای سازه‌های نگهبان، اهمیت تحلیل دقیق رفتار خاک به‌شدت افزایش یافته است.

در این مطلب، شما با تحلیل پایداری گود و روش‌های عددی نوین برای پیش‌بینی رفتار خاک آشنا خواهید شد. همچنین نرم‌افزارهای ژئوتکنیکی مؤثر، آیین‌نامه‌های مرتبط، و راهکارهای پایدارسازی گود در انواع خاک‌ها بررسی می‌شود. ما به سؤالات کلیدی و کاربردی پاسخ می‌دهیم که دانستن آن‌ها برای هر مهندس عمران، ژئوتکنیک یا مجری پروژه ضروری است.

❓پرسش‌هایی که در ادامه پاسخ آن‌ها را خواهید خواند:

1. رفتار خاک در گودبرداری عمیق چگونه ارزیابی می‌شود؟

   نوشته های مشابه

   • 
     اصول طراحی لرزه‌ای پل‌های قوسی

     8 اسفند, 1403
   • 
     تأثیر زلزله‌های سطحی بر پایداری سازه‌های خاک‌ریز

     8 اسفند, 1403
   • 
     بررسی منحنی هیسترزیس اعضای فولادی و بتنی

     5 مهر, 1403
   • 
     معرفی مهاربند کمانش‌ تاب (BRB)

     2 مهر, 1403

2. مهم‌ترین عوامل مؤثر بر پایداری گود در خاک‌های رسی چیست؟

3. کدام نرم‌افزار برای تحلیل عددی گودبرداری عمیق مناسب‌تر است؟

4. چگونه می‌توان پایداری گود را در خاک‌های سست بهبود داد؟

5. چه آیین‌نامه‌هایی برای طراحی سیستم‌های نگهدارنده گود استفاده می‌شوند؟

🔍 اگر به دنبال پاسخ دقیق به این سؤالات هستید، ادامه مطلب را از دست ندهید.

رفتار خاک در پروژه‌های گودبرداری عمیق؛ مقدمه‌ای بر تحلیل ژئوتکنیکی

درک رفتار خاک در پروژه‌های گودبرداری عمیق یکی از اساسی‌ترین ارکان موفقیت در مهندسی ژئوتکنیک به شمار می‌رود. زمانی که در پروژه‌های عمرانی اقدام به گودبرداری در اعماق بیش از ۵ متر می‌شود، فشارهای وارده از سوی لایه‌های خاکی مجاور، ناپایداری جداره‌ها و تغییر شکل‌های پیش‌بینی‌نشده می‌توانند تهدیدی جدی برای ایمنی سازه‌ها باشند. در چنین شرایطی، تحلیل دقیق رفتار خاک بر اساس خواص مکانیکی، نوع خاک، رطوبت و تاریخچه تنش‌پذیری خاک ضروری است.

مطالعات نشان داده‌اند که در خاک‌های ریزدانه مانند رس، پدیده خزش و تورم می‌تواند سبب نشست‌های قابل توجه در دیواره‌های گود شود. به عنوان مثال، در پروژه خط ۷ مترو تهران، ناپایداری یکی از گودها به دلیل تخمین نادرست رفتار خاک و فشار آب حفره‌ای منجر به رانش خاک و ایجاد ترک در ساختمان‌های اطراف شد. این مورد به‌خوبی اهمیت شناخت رفتار تنش-کرنش خاک را نشان می‌دهد.

در تحلیل رفتار خاک، استفاده از پارامترهایی مانند مدول تغییر شکل، زاویه اصطکاک داخلی، ضریب نفوذپذیری و مقاومت برشی زهکشی شده و نشده، نقش کلیدی دارند. برای نمونه، در پژوهش منتشر شده توسط دانشگاه شریف (۱۳۹۹)، مشخص شد که در خاک‌های ماسه‌ای خشک با دانسیته بالا، پایداری گود تا ۲۵٪ بیشتر از خاک‌های ماسه‌ای اشباع است. این مطالعه اهمیت شناخت دقیق نوع خاک و شرایط آن را در تحلیل رفتار خاک تایید می‌کند.

از سوی دیگر، روش‌های عددی نظیر PLAXIS و GeoStudio به مهندسان این امکان را می‌دهند تا با مدل‌سازی پیشرفته، رفتار دینامیکی خاک را در شرایط بارگذاری واقعی پیش‌بینی کنند. در گودبرداری‌های شهری، که معمولاً در محیط‌هایی با ساخت‌وساز متراکم انجام می‌شوند، مدل‌سازی رفتار خاک با دقت بالا، مانع از بروز حوادث جدی و خسارات مالی گسترده می‌شود.

رفتار خاک تحت تأثیر عواملی همچون فشار سربار، تنش‌های افقی، آب زیرزمینی و حتی سابقه بارگذاری‌های پیشین قرار دارد. به همین دلیل، یک تحلیل ژئوتکنیکی جامع باید تمام این عوامل را در نظر بگیرد. عدم تحلیل مناسب رفتار خاک، گاه موجب لغزش کامل گود و فروریزش دیواره‌ها شده است، همانطور که در پروژه‌هایی در استان مازندران گزارش شده که به دلیل نادیده گرفتن پارامترهای خاکی، با رانش کامل دیواره‌های گود مواجه شده‌اند.

در مجموع، شناخت و تحلیل صحیح رفتار خاک گام نخست در طراحی ایمن و پایدار گودبرداری‌های عمیق است. این دانش پایه‌ای، باید پیش از هر گونه طراحی سازه‌ای و اجرای سیستم نگهدارنده در دستور کار قرار گیرد تا از آسیب‌های مالی، جانی و زیست‌محیطی جلوگیری شود.

نقش نوع خاک در پایداری گود؛ چرا شناخت رفتار خاک حیاتی است؟

در پروژه‌های گودبرداری عمیق، نوع خاک تأثیر مستقیم و تعیین‌کننده‌ای بر پایداری گود و عملکرد دیواره‌ها دارد. هر نوع خاک ویژگی‌های خاص خود را دارد که بر رفتار خاک تحت تنش‌های گودبرداری اثرگذار است. از این رو، شناخت دقیق نوع خاک در مراحل اولیه طراحی ژئوتکنیکی می‌تواند خطرات احتمالی را به‌طرز چشم‌گیری کاهش دهد.

برای مثال، خاک‌های رس دار خاصیت چسبندگی و ظرفیت باربری بالا دارند، اما در صورت اشباع شدن دچار تورم و کاهش مقاومت می‌شوند. این در حالی است که خاک‌های ماسه‌ای در برابر آب زیرزمینی بسیار حساس بوده و در صورت عدم زهکشی صحیح، احتمال لغزش گود را بالا می‌برند. بررسی‌های انجام‌شده در پژوهشگاه صنعت نفت نشان داده است که در ۷۰٪ پروژه‌های گودبرداری با ریزش دیواره، نوع خاک یا اشتباه در تحلیل رفتار خاک نقش محوری داشته است.

در پروژه بیمارستان شریعتی تهران، نمونه‌برداری‌های اولیه خاک نشان داد که لایه‌ای از خاک رس اشباع‌شده در عمق ۱۲ متری وجود دارد. مهندسان با درک صحیح از رفتار خاک و ضعف این لایه در تحمل برش، از سیستم نیلینگ ترکیبی با انکراژ استفاده کردند تا پایداری گود تضمین شود. نتیجه این تحلیل ژئوتکنیکی دقیق، اجرای موفق گودبرداری بدون نشست یا ترک در ساختمان‌های مجاور بود.

یکی از روش‌های متداول در شناخت نوع خاک و ارزیابی رفتار خاک، انجام آزمایش‌های برجا مانند SPT و CPT است. این آزمایش‌ها اطلاعات دقیقی در مورد مقاومت نسبی خاک، میزان تراکم و قابلیت نشست ارائه می‌دهند. به کمک این داده‌ها، مهندس می‌تواند تصمیم بگیرد که آیا گود نیاز به پایدارسازی خاصی دارد یا خیر.

طبق مطالعه منتشر شده در مجله ژئوتکنیک ASCE (2022)، انتخاب سیستم نگهدارنده مناسب در پروژه‌های گودبرداری عمیق باید مستقیماً به نوع خاک وابسته باشد. این تحقیق با بررسی بیش از ۴۰ پروژه بین‌المللی نشان داد که در خاک‌های ریزدانه احتمال ریزش‌های تأخیری بیشتر است، در حالی که در خاک‌های دانه‌درشت، ریزش ناگهانی رایج‌تر است. بنابراین، تحلیل دقیق رفتار خاک برای پیش‌بینی سناریوهای بحرانی الزامی است.

در پایان باید گفت، نوع خاک نه تنها بر نوع سیستم نگهدارنده گود تأثیر می‌گذارد، بلکه تعیین‌کننده زمان اجرای پروژه، هزینه نهایی و ریسک‌های ایمنی نیز هست. بدون شناخت صحیح از رفتار خاک و تأثیر آن بر پایداری گود، هرگونه اقدام اجرایی می‌تواند با شکست یا حادثه همراه باشد.

بررسی تاثیر آب زیرزمینی بر رفتار خاک در گودبرداری عمیق

رفتار خاک تحت تأثیر مستقیم شرایط هیدرولوژیکی، به‌ویژه سطح آب زیرزمینی قرار دارد. در پروژه‌های گودبرداری عمیق، وجود یا افزایش سطح آب زیرزمینی می‌تواند منجر به کاهش شدید پایداری گود شود. دلیل اصلی این پدیده، افزایش فشار منفذی در خاک و کاهش مقاومت مؤثر برشی است که نهایتاً باعث لغزش یا فروریزش دیواره گود می‌شود.

طبق بند ۷-۳-۳ مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان (ویرایش ۱۴۰۰)، مقاومت برشی مؤثر خاک به‌صورت زیر تعریف می‌شود:

$$\tau = c’ + \sigma’ \cdot \tan(\phi’)$$

که در آن:

• $\tau$ مقاومت برشی مؤثر است

• $c’$ چسبندگی مؤثر

• $\sigma’$ تنش مؤثر (تنش کل منهای فشار آب حفره‌ای)

• $\phi’$ زاویه اصطکاک داخلی خاک

افزایش سطح آب زیرزمینی باعث افزایش فشار منفذی $u$ و کاهش $\sigma’ = \sigma – u$ می‌شود، که مستقیماً مقاومت برشی خاک را پایین می‌آورد. این کاهش مقاومت یکی از دلایل عمده گسیختگی در گودبرداری عمیق در مناطق با سطح آب بالا مانند شمال تهران و حاشیه رودخانه‌ها است.

در پروژه‌ای در شهر رشت در سال ۱۴۰۱، کاهش ناگهانی پایداری گود در عمق ۸ متری، به دلیل بالا آمدن غیرمنتظره سطح آب زیرزمینی پس از بارندگی شدید، منجر به رانش بخشی از دیواره شد. پس از بررسی‌های ژئوتکنیکی، مشخص شد که مقاومت مؤثر خاک از kPa 45 به kPa 18 کاهش یافته بود که نشانه بارز ضعف در تحلیل اولیه رفتار خاک و نادیده‌گرفتن تاثیر آب زیرزمینی است.

در استاندارد Eurocode 7 – Geotechnical Design (EN 1997-1) بند 2.4.1، تاکید شده است که در تحلیل طراحی، باید فشار آب منفذی به‌صورت کامل لحاظ شود و استفاده از شرایط “worst case” یعنی بیشینه سطح آب زیرزمینی توصیه می‌شود. بر اساس این آیین‌نامه، ضریب اطمینان برای پایداری گود باید در حضور سطح آب زیرزمینی حداقل 1.5 باشد.

برای کنترل اثرات منفی آب زیرزمینی بر رفتار خاک، راهکارهایی مانند نصب زهکش‌های افقی، چاه‌های پمپاژ، استفاده از دیوار آب‌بند (cut-off walls)، یا تزریق دوغاب سیمان اجرا می‌شوند. به عنوان مثال، در پروژه گودبرداری مجموعه ایران‌مال، از دیوارهای دیافراگمی (diaphragm walls) با عمق ۴۰ متر برای کنترل نفوذ آب استفاده شد که به‌شدت پایداری گود را ارتقا داد.

در جمع‌بندی، آب زیرزمینی یکی از پیچیده‌ترین و مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار بر رفتار خاک در پروژه‌های گودبرداری عمیق است. تحلیل هیدروژئوتکنیکی دقیق و استفاده از استانداردهای طراحی مانند Eurocode 7 و مبحث هفتم ملی ایران باید در تمام مراحل طراحی و اجرا لحاظ شود تا ایمنی گود تضمین گردد و از خسارات گسترده جلوگیری شود.

رفتار خاک در برابر بارهای جانبی؛ تعامل با سازه‌های نگهبان در گودهای عمیق

در پروژه‌های گودبرداری عمیق، تحلیل صحیح تنش‌ها و کرنش‌های ایجادشده در خاک اطراف گود، گامی اساسی در ارزیابی پایداری گود است. رفتار خاک تحت بارهای ناشی از حفاری تغییر می‌کند و بسته به نوع خاک، میزان کرنش‌های ناشی از نشست یا رانش دیواره‌ها می‌تواند عملکرد سیستم نگهدارنده را مختل کند.

بر اساس مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان ایران (ویرایش ۱۴۰۰)، در بند ۷-۵-۳، توصیه می‌شود تحلیل تنش-کرنش خاک در پروژه‌های گودبرداری با استفاده از روش‌های حدی (Limit State Design) یا روش‌های عددی مانند FEM انجام شود. همچنین در Eurocode 7 (EN 1997-1، بخش 9.3) تأکید شده که رفتار غیرخطی خاک‌ها و تأثیر کرنش بر مقاومت، باید در طراحی سازه‌های نگهدارنده لحاظ گردد.

فرمول‌های کلیدی تحلیل تنش و کرنش:

تنش مؤثر (Effective Stress):

$$\sigma’ = \sigma – u$$

که در آن:

• $\sigma’$: تنش مؤثر

• $\sigma$: تنش کل

• $u$: فشار منفذی آب

کرنش برشی ($\gamma$) به صورت زیر تعریف می‌شود:

$$\gamma = \frac{\Delta u}{h}$$

که در آن:

• $\Delta u$: جابجایی افقی دیوار نگهدارنده

• $h$: عمق گود

برای درک بهتر، توجه کنید که خاک‌های رسی با کرنش کم، رفتار سخت‌شونده دارند اما در کرنش‌های بالا به حالت نرم‌شونده می‌رسند. این موضوع در رفتار گود تأثیر چشمگیری دارد. برای مثال، در خاک‌های ماسه‌ای متراکم، جابجایی‌های ناشی از گودبرداری ممکن است کرنش‌های کوچک ایجاد کند که با افزایش تنش‌ها، منجر به نشست‌های ناگهانی در سازه‌های مجاور می‌شود.

مثال واقعی مهندسی:

در پروژه احداث ایستگاه متروی میدان ولیعصر تهران، گودبرداری به عمق ۲۲ متر در خاک ریزدانه (رسی-سیلتی) انجام شد. تحلیل‌های اولیه بر اساس داده‌های آزمایش‌های سه‌محوری (Triaxial) و بارگذاری صفحه‌ای نشان داد که کرنش‌های برشی در دیواره گود می‌توانند تا ۲٪ برسند. با استفاده از تحلیل عددی (Plaxis)، مشخص شد که تنش‌های کششی در لایه زیرین دیوار نگهدارنده از مرز مجاز عبور می‌کند. در نتیجه، طرح اولیه سیستم مهاربندی اصلاح شد و از نیلینگ ترکیبی با جت گروتینگ استفاده گردید تا پایداری گود تضمین شود.

طبق مبحث هفتم، میزان جابجایی مجاز دیوار در پروژه‌های شهری نباید از ۰٫۵ تا ۱٪ عمق گود بیشتر شود. این معیار در طراحی و بررسی کرنش اهمیت زیادی دارد، چراکه کرنش زیاد نه تنها باعث کاهش پایداری گود می‌شود بلکه موجب نشست ساختمان‌های مجاور نیز خواهد شد.

تحلیل دقیق تنش و کرنش در اطراف گود، ابزاری کلیدی برای پیش‌بینی رفتار دیواره‌ها، ارزیابی نشست‌ها و طراحی بهینه سیستم‌های نگهدارنده است. بی‌توجهی به رفتار خاک در شرایط کرنش‌پذیری می‌تواند منجر به گسیختگی‌های ناگهانی و پرهزینه در پروژه‌های گودبرداری عمیق شود. بهره‌گیری از آیین‌نامه‌های معتبر مانند مبحث هفتم و Eurocode 7 همراه با مدلسازی عددی پیشرفته، راهکاری دقیق و علمی برای دستیابی به ایمنی پایدار است.

تحلیل عددی رفتار خاک با نرم‌افزارهای ژئوتکنیکی در پروژه‌های گودبرداری عمیق

در پروژه‌های بزرگ گودبرداری عمیق، تحلیل عددی به‌عنوان یک ابزار پیشرفته برای مدل‌سازی دقیق رفتار خاک و بررسی پایداری گود به‌کار می‌رود. روش‌های عددی این امکان را می‌دهند تا پدیده‌هایی مانند نشست، لغزش دیواره‌ها، توسعه تنش و کرنش، فشارهای جانبی و تأثیر آب زیرزمینی را با دقت بالا پیش‌بینی کنیم.

اهمیت تحلیل عددی در گودبرداری:

در تحلیل عددی، معمولاً از روش اجزاء محدود (FEM) یا روش تفاضل محدود (FDM) استفاده می‌شود. این روش‌ها امکان مدل‌سازی لایه‌های مختلف خاک، مشخصات سازه‌ای سیستم نگهدارنده، اثرات آب زیرزمینی، بارهای متغیر و شرایط حدی پیچیده را فراهم می‌سازند. انتخاب صحیح مدل رفتاری برای خاک (مانند مدل موهر-کولمب، Hardening Soil یا Soft Soil) در شبیه‌سازی دقیق رفتار خاک حیاتی است.

نرم‌افزارهای مطرح برای تحلیل گودبرداری عمیق:

 بر اساس Eurocode 7، بخش 2.4.7 و همچنین مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان، بند ۷-۶-۴، در پروژه‌های با ریسک بالا یا گودبرداری‌های عمیق، توصیه می‌شود که تحلیل عددی مکمل تحلیل‌های تعادل حدی باشد. همچنین، در این آیین‌نامه‌ها تأکید شده که مدل رفتاری انتخاب‌شده باید مبتنی بر آزمایش‌های مکانیک خاک (مانند سه‌محوری، تحکیم، و بارگذاری صفحه‌ای) باشد.

به عنوان مثال

در پروژه احداث تونل خط ۷ متروی تهران، در محدوده میدان بریانک، از Plaxis 3D برای تحلیل همزمان گودبرداری ایستگاه و تونل‌های دسترسی استفاده شد. نتایج مدل‌سازی نشان داد که با اجرای سیستم نیلینگ همراه با رینگ‌های بتنی، جابجایی جانبی دیواره‌ها زیر ۱٪ عمق گود باقی ماند و پایداری گود تأمین شد.

 تحلیل عددی، ابزار قدرتمند و ضروری برای ارزیابی رفتار خاک در پروژه‌های گودبرداری عمیق است. انتخاب صحیح نرم‌افزار و مدل رفتاری، به همراه درک کامل از شرایط ژئوتکنیکی محل، می‌تواند ایمنی گود را به‌صورت علمی تضمین کند. با توجه به رشد پروژه‌های شهری بزرگ در ایران، تسلط بر این نرم‌افزارها و استفاده از آنها در کنار آیین‌نامه‌های معتبر بین‌المللی و ملی، برای مهندسان ژئوتکنیک یک ضرورت به‌شمار می‌رود.

راهکارهای بهبود پایداری گود با درک صحیح از رفتار خاک

پایداری گودبرداری عمیق به‌طور مستقیم تحت تأثیر رفتار خاک اطراف آن قرار دارد. درک صحیح از این رفتار، امکان انتخاب و اجرای راهکارهای مناسب برای بهبود پایداری را فراهم می‌آورد. در ادامه، به بررسی چند روش مؤثر در این زمینه می‌پردازیم:

بهبود خصوصیات مکانیکی خاک با استفاده از روش‌های تزریق و مخلوط کردن

یکی از روش‌های مؤثر در افزایش پایداری گود، بهبود خصوصیات مکانیکی خاک با استفاده از تکنیک‌هایی مانند جت گروتینگ و مخلوط کردن عمیق سیمان است. مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۳ نشان داد که استفاده از جت گروتینگ در خاک‌های نرم، منجر به کاهش تغییرشکل دیواره‌های گود و نشست سطحی زمین می‌شود. در این مطالعه، ترکیب این روش‌ها باعث کاهش ۱۵٪ در تغییرشکل‌های افقی دیواره‌ها گردید .

تحلیل و طراحی بهینه سیستم‌های نگهدارنده

استفاده از مدل‌های عددی پیشرفته برای تحلیل رفتار خاک و طراحی بهینه سیستم‌های نگهدارنده، نقش مهمی در افزایش پایداری گود دارد. مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۴ با استفاده از مدل‌های سخت‌شوندگی خاک، نشان داد که تحلیل دقیق تنش‌ها و کرنش‌ها در خاک‌های رسی نرم، می‌تواند به طراحی بهینه‌تر سیستم‌های نگهدارنده منجر شود .

کنترل سطح آب زیرزمینی

سطح آب زیرزمینی تأثیر قابل‌توجهی بر رفتار خاک و در نتیجه پایداری گود دارد. کاهش سطح آب زیرزمینی می‌تواند منجر به افزایش تنش‌های مؤثر و کاهش پایداری شود. بنابراین، پایش و کنترل سطح آب زیرزمینی با استفاده از چاه‌های زهکشی و پمپاژ، از اهمیت بالایی برخوردار است.

استفاده از سیستم‌های نگهدارنده ترکیبی

در شرایطی که خاک دارای خصوصیات مکانیکی ضعیفی است، استفاده از سیستم‌های نگهدارنده ترکیبی مانند دیوارهای دیافراگمی همراه با مهاربندهای فولادی، می‌تواند پایداری گود را بهبود بخشد. مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۴ نشان داد که ترکیب این سیستم‌ها در خاک‌های سیلتی، منجر به کاهش تغییرشکل‌های دیواره و افزایش ایمنی می‌شود .

ارزیابی و تحلیل عددی پیشرفته

استفاده از نرم‌افزارهای تحلیل عددی مانند PLAXIS و FLAC برای مدل‌سازی دقیق رفتار خاک و پیش‌بینی تغییرشکل‌ها و تنش‌ها در اطراف گود، امکان طراحی بهینه‌تر و کاهش ریسک‌های ناشی از گودبرداری را فراهم می‌کند. مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۴ با استفاده از تحلیل عددی، نشان داد که انتخاب مدل رفتاری مناسب برای خاک، تأثیر قابل‌توجهی بر دقت نتایج دارد .

 درک صحیح از رفتار خاک و استفاده از روش‌های بهبود مناسب، نقش کلیدی در افزایش پایداری گود در پروژه‌های گودبرداری عمیق دارد. ترکیب روش‌های بهبود خصوصیات مکانیکی خاک، طراحی بهینه سیستم‌های نگهدارنده، کنترل سطح آب زیرزمینی و استفاده از تحلیل‌های عددی پیشرفته، می‌تواند به کاهش خطرات و افزایش ایمنی در این پروژه‌ها منجر شود.

بررسی سوالات پرتکرار کاربران در خصوص رفتار خاک و گودبرداری های عمیق

رفتار خاک در گودبرداری عمیق چگونه ارزیابی می‌شود؟

ارزیابی رفتار خاک در پروژه‌های گودبرداری عمیق از طریق مطالعات ژئوتکنیکی، آزمایش‌های صحرایی (مانند SPT و CPT) و آزمایش‌های آزمایشگاهی (مانند سه‌محوره) انجام می‌شود. این اطلاعات برای تعیین خصوصیات مکانیکی خاک (نظیر ضریب نفوذپذیری، زاویه اصطکاک داخلی، مقاومت برشی و مدول الاستیسیته) به‌کار می‌روند. پس از آن، مدل‌سازی رفتار خاک با نرم‌افزارهایی مانند PLAXIS، GeoStudio و FLAC انجام شده و شرایط تنش-کرنش، نشست‌ها و پایداری گود بررسی می‌گردد.

مهم‌ترین عوامل مؤثر بر پایداری گود در خاک‌های رسی چیست؟

در خاک‌های رسی، عواملی مانند نوع رس (نرم یا سخت)، میزان اشباع، وجود لایه‌های ضعیف، فشار آب منفذی، و رفتار خزش تأثیر زیادی بر پایداری گود دارند. همچنین عدم زهکشی مناسب، تغییرات اقلیمی و بارهای وارده از سازه‌های مجاور می‌توانند منجر به گسیختگی یا لغزش دیواره گود شوند. برای مقابله با این پدیده‌ها استفاده از سیستم‌های نگهدارنده مانند شمع و مهاربند و کنترل فشار آب زیرزمینی توصیه می‌شود.

کدام نرم‌افزار برای تحلیل عددی گودبرداری عمیق مناسب‌تر است؟

در بین نرم‌افزارهای ژئوتکنیکی، PLAXIS به‌دلیل قابلیت مدل‌سازی پیشرفته، در نظر گرفتن رفتار غیرخطی خاک و تحلیل تنش-کرنش، محبوب‌ترین گزینه برای تحلیل گودبرداری‌های عمیق است. GeoStudio نیز در مدل‌سازی پایداری شیب و تحلیل زهکشی مؤثر است. FLAC3D برای تحلیل‌های سه‌بعدی و مدل‌سازی سازه‌های پیچیده توصیه می‌شود. انتخاب نرم‌افزار وابسته به نوع پروژه، سطح دقت موردنیاز و توانایی کاربر در مدل‌سازی است.

چگونه می‌توان پایداری گود را در خاک‌های سست بهبود داد؟

برای بهبود پایداری گود در خاک‌های سست، می‌توان از روش‌هایی مانند تزریق دوغاب سیمان، ستون‌های سنگی، جت گروتینگ، میخ‌کوبی خاک (Soil Nailing) و ترکیب سیستم‌های نگهدارنده استفاده کرد. همچنین کنترل سطح آب زیرزمینی با زهکشی افقی یا چاه پمپاژ، نقش حیاتی در افزایش پایداری دارد. طراحی بهینه این راهکارها بر اساس تحلیل‌های عددی رفتار خاک و آزمایش‌های ژئوتکنیکی انجام می‌شود.

چه آیین‌نامه‌هایی برای طراحی سیستم‌های نگهدارنده گود استفاده می‌شوند؟

مهم‌ترین آیین‌نامه‌هایی که برای طراحی سیستم‌های نگهدارنده در پروژه‌های گودبرداری عمیق استفاده می‌شوند، عبارت‌اند از:

• آیین‌نامه AASHTO LRFD (2017) برای طراحی دیوارهای حائل و شمع‌ها

• Eurocode 7 (EN 1997) برای تحلیل ژئوتکنیکی خاک و پایداری شیب‌ها

• ASTM D5778 و ASTM D1586 برای روش‌های آزمایش خاک

• در ایران نیز، نشریه 282 و 608 سازمان برنامه و بودجه و ضوابط سازمان نظام مهندسی به‌کار می‌روند.

این آیین‌نامه‌ها نحوه بارگذاری، ضریب اطمینان، مقاومت مجاز خاک و روش‌های پایدارسازی را به‌صورت دقیق مشخص کرده‌اند.

درک رفتار خاک، عامل تعیین‌کننده در ایمنی پروژه

در این مطلب از سایت civilPBD، به‌صورت جامع با ابعاد مختلف رفتار خاک در گودبرداری عمیق آشنا شدیم. از ارزیابی ژئوتکنیکی گرفته تا تحلیل عددی با نرم‌افزارهای تخصصی، آیین‌نامه‌های بین‌المللی، و نهایتاً راهکارهایی برای پایداری گود، تمامی بخش‌های مهم و علمی این حوزه بررسی شد. این اطلاعات به شما کمک می‌کند تا در پروژه‌های واقعی، با دقت بیشتری تصمیم‌گیری کنید و از بروز مشکلات پرهزینه جلوگیری نمایید.

نظر شما مهم است!

اگر سؤال یا ابهامی درباره تحلیل رفتار خاک در گودبرداری عمیق (Soil Behavior in Deep Excavation Structures)  دارید یا نیاز به راهنمایی تخصصی دارید، در بخش کامنت‌ها بنویسید. ما با دقت پاسخ‌گوی شما خواهیم بود. همچنین اگر تجربه‌ای در پروژه‌های مشابه داشته‌اید، خوشحال می‌شویم آن را با دیگران به اشتراک بگذارید.