۲-۳-۱- عوامل مؤثر بر انتخاب روش‌های گودبرداری

روش‌های پایدارسازی دیوارهای گود با توجه به  شرایط و جنس خاک، عمق گودبرداری، ابعاد گود، سطح آب زیرزمینی، موقعیت و نحوه‌ قرارگیری محل گود، لرزه‌خیزی منطقه، نحوه کنترل و نظارت سازمآن‌های مسئول، پوشش‌های بیمه‌ای و از همه مهم‌تر تفکر و نگرش دست‌اندرکاران امر ساختمان به حقوق و سلامت دیگران و ریسک‌پذیری آن‌ها انتخاب می‌گردد.

انتخاب هریک از این روش‌ها یا ترکیبی از آن‌ها، به پارامترهای مختلفی بستگی دارد که از جمله می‌توان موارد زیر را برشمرد:

۱- حجم کار

۲- عمق گود

۳- شرایط قرارگیری طرح: الف- داخل شهر یا خارج آن  ب- شلوغی یا خلوتی محیط طرح

۴- موقعیت اطراف طرح: الف- زمین بایر و احتمال کاربری آن ب- معبر و عرض آن ج– ساختمان و تعداد طبقات آن

۵- شیب زمین

۶- ماشین‌آلات موجود

۷- نیروی انسانی موجود

۸- قوانین و ضوابط اداری و فنی

۹- شرایط اقتصادی

 

 

• علت‌های گسیختگی در گودبرداری‌های عمیق

بطور کلی دلائل ریزش گودبرداری به صورت زیر دسته بندی می شود:

الف-گودبرداری باز

• کمبود مطالعات ژئوتکنیکی، انتخاب نامناسب پارامترهای خاک و سنگ و شرایط آب زیرزمینی
• بی‌توجهی طراح به اثر نشست بر ساختمان‌های مجاور
• عدم درک طراح و پیمانکار به اثرات هوازدگی و زمان، بر مقاومت برشی خاک

ب- گودبرداری با المان‌های سازه‌ای

• کمبود مطالعات ژئوتکنیکی، انتخاب نامناسب پارامترهای مقاومتی خاک و سنگ و شرایط آب زیر زمینی
• کیفیت نامناسب جزئیات سازه‌ای
• نا‌هماهنگی بین طراح و پیمانکار
• نا‌آگاهی طراح از محدودیت‌های روش‌های خاص مهارگذاری، پایدارسازی از قبیل تزریق با فشار بالا و …..
• بی‌توجهی طراح به اثر تغییر شکل در سیستم‌های سازه‌ای نگه دارنده خاک و توده خاک
• تغییر بارگذاری از شرایط متعارف از قبیل نوسانات آب، درجه حرارت و بی‌توجهی پیمانکار به اثر این عوامل
• تغییر شرایط ژئوتکنیکی خاک و سنگ و بی‌توجهی پیمانکار به اثر آن بر پایداری
• بارگذاری‌های غیرمتعارف موقتی بر سیستم‌های حائل خاک
• کیفیت پائین عوامل اجرایی در انجام فعالیت‌های جزئی

 

 

• مقایسه هزینه اجرای سیستم‌های مختلف پایدارسازی گود

شکل (۲-۲) هزینه تمام شده اجرای ده سیستم مختلف به ازای هر متر مربع پایدارسازی، که در سال ۲۰۰۱ در ایالات‌متحده اجرا شده است را نشان می‌دهد. طی بررسی‌های به عمل آمده مشخص شد که سیستم نیلینگ می‌تواند حدود ۱۰ الی ۳۰ درصد در کاهش هزینه‌ها موثر واقع شودSabatini) et al, 1997). البته باید توجه گردد که برای مناطق و زمان‌های مختلف، ممکن است نتایج متفاوتی بدست آید. از طرفی با توجه به محدودیت‌های محیط‌های شهری، سیستم‌های شماره ۱ تا ۵ این شکل کارایی چندان زیادی در مناطق شهری ندارند.

 

شکل۲-۲- مقایسه هزینه اجرای سیستم های مختلف پایدارسازی گود

 

بسته به وجود یا عدم وجود آب‌های زیرزمینی، روش‌های ارزان و قابل رقابت در محیط‌های شهری به دو دسته تقسیم می‌شوند:

الف- با آب زیرزمینی زیاد

• اختلاط عمقی خاک
• ستون‌های تزریق با فشار بالا
• دیواره دیافراگم
• شمع‌های هم‌پوشان

ب- بدون آب زیرزمین و یا با آب کم و قابل زهکشی

• میخ‌گذاری
• شمع مجزا با مهاری و پوشش داخلی
• بلوک با مهاری

 

 

• روش‌های آنالیز پایداری گودها

پایداری گودها یکی از مسائلی است که از زمان‌های گذشته مطرح بوده است. آنالیز پایداری گودها معمولاً برای ارزیابی ایمنی شیب‌های طبیعی، حفاری‌ها، خاکریزها، سدهای خاکی، خاکبرداری‌ها و … انجام می‌گیرد. همگام با پیشرفت روش‌های پایدارسازی گود در سال‌های اخیر آنالیز پایداری جداره گودها نیز پیشرفت‌هایی داشته و به مرور از انجام محاسبات دستی به راه حل‌های کامپیوتری و آنالیزهای احتمالاتی تغییر رویه داده اند. در ادامه روشهای آنالیز پایداری شیب مورد بررسی قرار گرفته اند.

 

 

• روش‌های سنتی و مرسوم آنالیز پایداری گودها

امروزه روشهای زیادی برای ارزیابی ایمن بودن شیبهای طبیعی، گودبرداری ها، خاکریزها، سد خاکی و … وجود دارد که مرسوم ترین آنها استفاده از معادلات تعادل نیرو و لنگر در محدوده گوه گسیختگی و همچنین کاربرد مفهوم ضریب اطمینان می باشد. روش تعادل حدی مهم ترین روشی است که اساس کار آن حل معادلات تعادل نیرو و لنگر می باشد. حل این معادلات در برخی موارد بسیار پیچیده و زمانبر بود. همین پیچیدگی معادلات و زمانبر بودن محاسبات محققان را برآن داشت تا فرضیات و ساده سازی هایی جهت سهولت محاسبات در نظر گیرند. بدین ترتیب تفاوت در فرضیات باعث گردید در طول سالها روشهای تعادل حدّی بسیاری برای آنالیز پایداری شیب معرفی شوند.  از جمله این روشها می توان به روش معمولی (فلنیوس، ۱۹۳۶)، روش اصلاح شده بیشاپ (۱۹۵۵)، روش جانبو (۱۹۶۸)، روش مورگنسترن-پرایس (۱۹۶۵) و روش اسپنسر (۱۹۶۷) اشاره کرد. چهارچوب کلی این روشها با وجود تفاوت و اختلاف در روند تحلیل و نتایج بدست آمده، یکسان بوده و مبنای نظری آنها استفاده از قطعه های عمودی برش خورده از سطح لغزش شیروانی می باشد که هر روش با توجه به فرضیه ها و اصول خود به تحلیل پایداری قطعه ها بر اساس تعادل های گشتاور و نیرو و همچنین چگونگی تأثیر نیروهای افقی (برشی) و قائم در روند محاسبات می پردازد. در روش حدی پایداری شیب به وسیله ی ضریب اطمینان اندازه گیری می شود که بصورت نسبت بین  مقاومت برشی خاک به تنش برشی لازم جهت تعادل بیان می شود.(Duncan 1996) در حال حاضر نیز مبنای نرم افزارهای کامپیوتری مورد استفاده در آنالیز پایداری شیب بر روشهای تعادل حدّی استوار است. که اغلب برای آنالیز اولیه یا مقدماتی  و تخمین سریع پایداری شیب بسیار مفیدند.

یکی از ساده سازی های صورت گرفته در آنالیز پایداری شیروانی ها مربوط به شکل سطح لغزش می باشد. معمولا شکل سطح لغزش به یکی از حالت های مسطح، مدور یا غیر مدور در نظر گرفته می شود. با توجه به اینکه در لحظه گسیختگی، مقاومت برشی در کل طول سطح لغزش بسیج می شود بنابراین شکل سطح لغزش نیز قبل از شروع آنالیز باید انتخاب شود. فرآیند این آنالیز تا زمانی که سطح گسیختگی بحرانی که کمترین ضریب اطمینان را دارد ادامه می یابد. مطالعات زیادی جهت بررسی صحت برخی از روشهای تعادل حدی و همچنین پیدا کردن روشی برای یافتن سطح لغزش بحرانی صورت گرفته است. تحقیقات نشان داده است که در اکثر مواقع فرض مدور بودن سطح لغزش نتایجی بسیار نزدیک به زمانی است که سطح لغزش غیر دایره ای در نظر گرفته شده باشد. با این تفاوت که فرض دایره ای بودن در کاهش حجم محاسبات مربوط به ضریب اطمینان بسیار مفید است در نتیجه سطح لغزش بحرانی را در اغلب موارد می‌توان دایره‌ای فرض نمود مگر اینکه لایه‌های زمین که سطح لغزش را احاطه کرده‌اند به نحوی قرار گرفته باشند که باعث ایجاد سطح لغزش غیر دایره‌ای شوند (Duncan, 1996).