استاذ حيدر السبت ديسمبر 19, 2009 4:24 amتصنيف أنواع التربة والصخور
Soil &Rock Classification
11 – 1 – الصخور :
تعرف الصخور بأنها مواد معدنية غير عضوية موجودة على الطبيعة متلاصقة ومتماسكة بصلابة ، وتحتاج إلى جهد كبير إلى تكسيرها وتفتيت أجزائها .
وتنقسم الصخور إلى ثلاثة أنواع حسب مصدرها الجيولوجي وهي :
– الصخور النارية البركانية : مثل الجرانيت والبازلت .
– الصخور الرسوبية : مثل الحجر الجيري .
– الصخور المتحولة : وهي صخور نارية أو رسوبية تحولت بعوامل التعرية مثل صخر الشست والنيس .
وصف الصخور :
يبنى وصف الصخور للعينات الظاهرة أو المستخرجة من الجسات وفقاً لما يلي :
1 – اللون : Color : تحديد لون الصخر .
2 – المتانة : Hardness : إذا كان الصخر قوياً أو متوسطاً أو ضعيفاً أو هشاً .
3 – المكونات Structure : متماسك أو متصفح .
4 – التعرية Weathering : توصف مقدار التعرية للصخر .
5 – التكهفات Cavities : يوضح سعة التكهفات وكمياتها .
6 – الفتحات Voids : توضح عدد الفتحات ومقدارها .
7 – نوع الصخور : وتوضح ما إذا كانت الصخور رسوبية أو نارية أو متحولة ونوع الصخر .
11 – 2 – التربة :
تتكون التربة من مجموعة من المعادن يتفاوت حجمها من أحجام مجهرية إلى حصى كبيرة جداً، وتكونت التربة القريبة من سطح الأرض عن طريق تحلل الصخور والنباتات كيميائياً وفيزيائياً بتأثير العوامل الجوية والتعرية على مدى عصور وأحقاب جيولوجية ماضية ، وتتكون عناصر التربة من ثلاثه جزئيات رئيسية هي الجسم الصلب Solid وهو مكونات التربة من المعادن ، والغاز Gas وهو الهواء ، والسائل Liquid وهو عادة الماء ، ويتم ربط هذه الجزئيات مع بعضها بثلاث علاقات حجمية هي :
– المسامية Porosity.n والتي تساوي حجم الهواء على الحجم الكلي للجزئيات .
– نسبة الفراغات Void Ratio,e والتي تساوي حجم الهواء على حجم التربة الجافة .
– درجة التشبع Degree of Saturation,S والتي تساوي حجم الماء على حجم الهواء .
ويمكن أيضاً تحديد العلاقات الوزنية للتربة مثل :
– نسبة الرطوبة Water Content ,wc والتي تساوي وزن الماء على وزن التربة الجافة .
– الوزن النوعي Specific gravity,SG والذي يساوى درجة التشبع × نسبة الفراغات ÷ نسبة الرطوبة ( e/wc× SG = S) .
– الوحدة الوزنية الجافة للتربة Unit Weight, gd والتي تساوي الوزن النوعي × الوحدة الوزنية للماء على نسبة الفراغات + 1 (gw/1+e ×gd = SG) .
وتعتبر هذه العلاقات من أساسيات الحسابات الهندسية للتربة .
1 - مجموعة التربة :
يمكن تقسيم التربة إلى ثلاثة مجموعات رئيسية مختلفة هي :
– التربة الحبيبية Granular Soils وتشمل الرمل والحصى .
– التربة الناعمة Fine – Grained Soils وتشمل الطين والطمي .
– التربة العضوية Organic Soils وتشمل الخث والطين والطمي العضوي .
وتمتاز التربة الناعمة بلدونتها وقابليتها للانضغاط وعدم نفاذيتها للماء وعدم تحملها ، وهذا النوع من التربة يستوجب دراسة مستفيضة .
2 - وصف التربة :
يتم وصف التربة عن طريق المعاينة البصرية لعينة منها وفحصها يدوياً عن طريق اللمس لتحديد مدى لدونتها وبنيتها ولونها وشكلها وفقاً للجدول رقم (
.
جدول رقم (
طريقة وصف التربة الأساسية بالمعاينة البصرية
الوصف
التربة
م
يمكن معرفته عن طريق حجم الحبيبات وشكلها المدور وشبه المدور والمضلع .
Gravel
الحصى
1
حبيباتها متماسكة ولدنة عندما تكون رطبة وقاسية يصعب تفتيتها عندما تكون يابسة ، وعادة يكون الطين مختلطاً مع أنواع أخرى من التربة ، وعند دحرجتها إلى خط رفيع باليد وهى رطبة لا تنكسر .
Clay
الطين
2
حبيباتها غير لدنة وغير متماسكة ، ويمكن تفتيت التربة اليابسة منها إلى مسحوق ، وعند دحرجتها إلى خط رفيع باليد وهي رطبة تنكسر إلى قطع صغيرة .
Silt
الطمي
3
ذات ملمس خشن غير لدنة أو متماسكة ، ويتفاوت حجمها ما بين حجم الحصى والطمي .
Sand
الرمل
4
بقايا نباتات سوداء أو بنية غامقة اللون .
Peat
الخث
5
طين رمادي غامق اللون يحتوي على ألياف وأنسجة دقيقة أو صدفات ضعيف البنية وتوجد مقارنة قليلة عند عجنه .
Organic Clay
الطين العضوي
6
طمي رمادي غامق اللون يحتوي على ألياف وأنسجة دقيقة أو صدفات ضعيف البنية وتوجد مقارنة قليلة عند عجنه .
Organic Silt
الطمي العضوي
7
تربة تكون غالبيتها من الطمي أو الطين .
Fine – Grained
تربة حبيبية ناعمة
8
تربة تكون غالبيتها من الرمل أو الحصى .
Coarse – Grained
تربة حبيبية خشنة
9
تربة تتكون من خليط من التربة الحبيبية الناعمة والخشنة .
Mixed – Grained
تربة حبيبية مختلطة
10
جدول رقم (9)
وصف التربة المختلطة بالمعاينة البصرية
الوصف
التربة
م
تربة تكون غالبية محتوياتها من الحصى مع حبيبات صغيرة أو كبيرة من الرمل ، ويمكن أن تحتوي أيضاً على نسبة بسيطة من التربة الناعمة .
Sandy Gravel
حصوية مع قليل من الرمل
1
تربة تكون غالبية محتوياتها من الرمل مع كميات صغيرة أو كبيرة من الحصى ، ويمكن أن تحتوي أيضاً على نسبة بسيطة من التربة الناعمة .
Gravel Sandy
رملية مع قليل من الحصى
2
تربة تكون غالبية محتوياتها من الرمل مع كميات صغيرة من التربة الناعمة الغير لزجة .
Silty Sand
رملية مع قليل من الطمي
3
تربة تكون غالبية محتوياتها من الرمل مع كميات صغيرة من التربة الناعمة اللزجة ويمكن أن تحتوي على قليل من الطمي.
Clayey Sand
رملية مع قليل من الطين
4
تربة تكون غالبية محتوياتها من الحصى مع كميات صغيرة من التربة الناعمة الغير لزجة .
Silty Gravel
حصوية مع قليل من الطمي
5
تربة تكون غالبية محتوياتها من الحصى مع كميات صغيرة من التربة الناعمة اللزجة ويمكن أن تحتوي على قليل من الرمل والطمي .
Clayey Gravel
حصوية مع قليل من الطين
6
تـربة تكون غالبية محتوياتها من الطين مع كميات صغيرة من الطمي ، وهذه التربة عالية اللزوجة .
Silty Clay
طينية مع قليل من الطمي
7
تربة تكون غالبية محتوياتها من الطمي مع كميات صغيرة مـن الطين ، وهذه التربة قليلة اللزوجة .
Clayey Silt
طميية مع قليل من الطين
8
ولا بد أيضاً أن يحتوي وصف التربة على اللون ودرجة الرطوبة وشكل العينات وبنيتها وأية ملاحظات يمكن أن تساعد في التعرف على التربة ووصفها .
ويمكن أيضاً التعرف على أنواع التربة عن طريق معرفة حد السيولة ودليل اللدونة لها ويوضح الشكل رقم (15) أنواع التربة حسب رموزها باستخدام حد السيولة ودليل اللدونة لها ، ولأهمية تمييز وتصنيف التربة في التعرف على خصائصها من حيث استقرارها وقوة تحملها وتصريفها للمياه ومقدار التغير في حجمها ، ولتحديد نوع التربة ووصفها يتم استخدام رموز التربة الواردة في الأنظمة الدولية للتصنيف والتي منها النظام الموحد USC ونظام آشتو AASHTO ونظام الجمعية الأمريكية للاختبارات
والمواد ASTM وجمعية الإدارة الفدرالية FAA ونظام وزارة الزراعة الأمريكية USDA وسيتم إيضاح طرق التصنيف الواردة في النظام الموحد USC ونظام آشتو AASHTO .
شكل رقم (15)
رسم يوضح رموز أنواع التربة حسب حد السيولة ودليل اللدونة لها
1 – نظام تصنيف التربة الموحد Unified Soil Classification,USC :
حيث تم تقسيم التربة في النظام حسب مقاساتها طبقاً للجدول رقم (10)
جدول رقم (10)
تقسيم التربة حسب المقاس ( النظام الموحد)
مجال المقاس
التربة
أكبر من 300 مم
صخور كبيرة جداً Boulders
أكبر من 75 إلى 300 مم
صخور كبيرة Cobbles
1 – تربة حبيبية خشنة Coarse –Grained
من 75مم إلى منخل رقم
4 حصى Gravel
من 75 مم إلى 19مم
- خشن
من 19 مم إلى منخل رقم 4
- ناعم
من منخل 4 إلى منخل رقم 200 رمل Sand
من منخل 4 إلى منخل رقم 10
- رمل خشن
من منخل 10 إلى منخل رقم 40
- رمل متوسط
من منخل 40 إلى منخل رقم 200
- رمل ناعم
2 – تربة حبيبية ناعمة Fine – Grained
التربة المارة من منخل رقم 200
- مواد ناعمة Fines
باستخدام حدود أتربرج
- طمي Silt
باستخدام حدود أتربرج
- طين Clay
حسب المعاينة البصرية
3 – التربة العضوية Organic Soils
يوضح الجدول الآتي رقم (11) طريقة تصنيف التربة باستخدام النظام الموحد :
وصف التربة في الحقل
الاسم المتعارف عليهTypical Names
الرمز Symbols
الأقسام الرئيسية Major Divisions
طريقة الوصف Iden. Procedure
(على أجزاء أقل من منخل رقم 40)
مقدار اللدونة Toughness
قابلية التمددDilatancy
قوة القص Strength
لا شيء
سريع إلى بطيء
لا شيء إلى قليل
طمي غير عضوي مع رمل ناعم ،رمل ناعم مع طين أو طمي مع طين بلدونة قليلة
ML
طمي وطين حد السيولة < من 50 Silts & Clays 50> LL
تربة
ناعمة
Fine
GrainedSoils
أكثر
من
نصف العينة
أقل
من
منخل
رقم 200more than half of the material is smaller than #200 sieve
متوسط
لاشيء إلى بطيء جداً
متوسط إلى عالي
طين غير عضوي قليل أومتوسط اللدونة ،طين مع رمل أوحصى أوطمي
CL
قليل
بطيء
قليل إلى متوسط
طمي عضوي وطين مع طمي عضوي قليل اللدونة
OL
قليل إلى متوسط
بطيء إلى لاشيء
قليل إلى متوسط
طمي عضوي ، رمل أو طمي ناعم
MH
طمي وطين حد السيولة > من 50 Silts & Clays 50< LL
عالي
لا شيء عالي
إلى عالي جداً
طين غير عضوي ذو لدونة عالية
CH
قليل إلى متوسط
لا شيء إلي بطيء جداَ
متوسط إلى عالي
طين عضوي بلدونة متوسطة إلى عالية
OH
اللون والرائحة والملمس الأسفنجي
الخث والتربة العالية العضوية
PT
حبيبات التربة متعددة المقاسات وتظهر المقاسات المتوسطة بشكل أكبر
حصى متدرج تدرجاً مناسباً مختلط مع الرمل ويحتوي على قليل من التربة الناعمة
GW
حصى نظيف
Clean Gravel
حصى Gravelsأكثر من نصف الجزء الخشن أكبر من منخل رقم (4) More than half of the coarse fraction is larger than #4 sieve
تربة خشنة Coarse Grained Soilsأقل من نصف العينة أقل من منخل رقم 200Less than half of the material is smaller than #200 sieve
الغالبية العظمى من مقاس واحد مع فقدان بعض المقاسات المتوسطة منها
حصى متدرج تدرجاً مناسباً مختلط مع الرمل ويحتوي على قليل من التربة الناعمة
GP
حبيبات ناعمة غير لدنة أو ذات لدونة قليلة (انظر أيضاً طريقة الوصف ML)
حصى مع طمي خليط من الحصى والرمل والطمي
GM
حصى مع حبيبات ناعمة GravelWith Fines
حبيبات ناعمة لدنة (انظر أيضاً طريقة الوصف CL)
حصى مع طمي خليط من الحصى والرمل والطمي
GC
حبيبات التربة متعددة المقاسات مع توفر المقاسات المتوسطة بشكل أكثر
رمل متدرج تدرجاً مناسباً مختلط مع الحصى ويحتوي على قليل من التربة الناعمة
SW
رمل نظيف Clean Sands
رمل Sandsأكثر من نصف الجزء الخشن أكبر من منخل رقم (4)More than half of the coarse fraction is larger than #4 sieve
الغالبية العظمي مقاس واحد أو عدة مقاسات مع فقدان بعض المقاسات المتوسطة منها
رمل متدرج تدرجاً مناسباً مختلط مع الحصى ويحتوي على قليل من التربة الناعمة
SP
حبيبات ناعمة غير لدنة أو ذات لدونة قليلة (انظر طريقة الوصفML)
رمل مع طمي ، خليط من الرمل والطمي
SM
رمل مع حبيبات ناعمةSandsWith Fines
حبيبات ناعمة لدنة (انظر طريقة الوصف CL)
رمل مع طين ، خليط من الرمل والطين
SC
2 – نظام آشتو لتصنيف التربة AASHTO Soil Classification :
وهو النظام المعتمد لتصنيف أنواع التربة لأعمال الطرق ، ولقد تم تقسيم التربة فيه إلى سبع مجموعات رئيسية إضافة إلى المجموعات الجزئية ، ويتم تقدير التربة بناء على دليل المجموعة Group Index,GI والذي يمكن الحصول عليه بالمعادلة التالية :
دليل المجموعة GI = (F-35) {0.2+0.005 (LL-40)}+0.01(F-15) (PI-10)
حيث إن :
F = نسبة التربة الماره من منخل رقم (200) .
LL = حد السيولة ( ٪ ) .
PI = دليل اللدونة ( ٪ ) .
ملاحظة : عندما يكون 35> F استخدام F –35 = 0
والاختبار الوحيد المستخدم في تصنيف التربة حسب نظام آشتو هو اختبار حدود أتربرج (حد السيولة ودليل اللدونة ) ولقد تم تقسيم التربة في النظام حسب مقاساتها طبقاً للجدول رقم (12) .
جدول رقم (12)
تقسيم التربة حسب المقاس ( نظام آشتو )
مجال المقاس
التربة
أكبر من 75 مم
صخور كبيرة Boulders
من 75 مم إلى
منخل رقم 10 حصى Gravel
من منخل 10 إلى منخل 40
رمل خشن Coarse Sand
من منخل 40 إلى منخل 200
رمل ناعم Fine Sand
التربة المارة من منخل رقم 200
طمي مع طين Silt – Clay
ويمثل الجدول رقم (13 ) طريقة تصنيف التربة حسب نظام آشتو .
ويوضح الجدول رقم (14) المعادلة التقريبية للرموز الخاصة بالتربة بين نظام آشتو ونظام تصنيف التربة الموحد :
نظام آشتو AASHTO
النظام الموحدUSC
A – 1- b
SW, SP , GM , SM
A3
SP
A –2 – 4
GM , SM
A – 2 – 5
GM , SM
A – 2 - 6
GC , SC
A – 2 –7
GM , SM , SC , GC
A – 4
ML , OL
A- 5
OH , MH , ML , OL
A – 6
CL
A – 7 – 5
OH , MH
A – 7 – 6
CH , CL
12 - دك التربة
Soil Compaction
12-1- عمليات الدك :
الدك هي الطريقة التي يتم بها زيادة كثافة التربة بطرق ميكانيكية بهدف إزالة كمية كبيرة من فقاعات الهواء الموجودة بالتربة ، وقد تتضمن بعض عمليات الدك تغير نسبة الرطوبة وتحسين تدرج حبيباته ، وتتم عملية دك التربة الغير متماسكة كالتربة الرملية بواسطة الهـزازة Vibrating Plates أو المعدات ذات الكفرات المطاطية Rubber – Tired ويمكن استخدام الطرق الديناميكية كإسقاط وزن ثقيل من ارتفاع عال ، وفي التربة الناعمة واللزجه تتم عملية الدك بواسطة المداحل الثقيلة مثل مداحل أرجل الغنم Sheepsfoot Rollers أو مرور المعدات الثقيلة على الطريق .
وتهدف عملية الدك إلى تحسين الخواص الفيزيائية للتربة مثل :
– التقليل من هبوط التربة .
– زيادة قوة التحمل .
– التحكم في ثبات الحجم للتربة الانتفاخية أو الانهيارية .
– التقليل من قيمة معامل النفاذية .
– التقليل من انكماش التربة .
ويعتمد دك التربة على أربعة عوامل هي :
– الوحدة الوزنية الجافة للتربة gd .
– نسبة الرطوبة wc .
– الجهد المبذول في الدك .
– نوع التربة .
وتتم عملية الدك في المعمل بواسطة اختبار الدك الذى يسمى باختبار " البروكتور" نسبة إلى العالم " بروكتور" الذي اكتشف عملية الدك قبل حوالي 70 سنة ، ويتمثل الاختبار بدك عدة عينات من نفس التربة بجهد ثابت وبنسب رطوبة مختلفة ، ثم يتم تحديد الوحدة الوزنية الرطبة g wet ونسبة الرطوبة الطبيعية wc لكل عينة والتي منها يتم تحديد الوحدة الوزنية الجافة gd بالمعادلة التالية :
الوحدة الوزنية الجافة = الوحدة الوزنية الرطبة / ( 1 + نسبة الرطوبة) .
ويتم بعد ذلك تمثيل نسبة الرطوبة مع الوحدة الوزنية الجافة على رسم بياني على شكل منحنيات تسمى منحنيات الدك حيث تمثل أعلى نقطة في هذا المنحنى الوحدة الوزنية الجافة العظمى وهي أقصى كثافة يمكن الحصول عليها في اختبار الدك ، ويقابلها نسبة الرطوبة القصوى Optimum Moisture Content ,OMC للتربة المختبرة .
12 – 2- معدات الدك :
يعتمد دك التربة على عدة عوامل منها :
- مميزات معدات الدك من حيث وزن المعدات وحجمها وشكل الجزء الملامس للتربة من المدحلة .
- مميزات التربة من حيث الكثافة الطبيعية لها ونوع التربة وحجم وشكل حبيباتها ونسبة الرطوبة الطبيعية .
- طريقة الدك من حيث عدد مرات مرور المدحلة فوق التربة المدكوكة وسماكة الطبقات المراد دكها وسرعة المدحلة وتكرار عملية الهزاز .
والمعدات الشائعة الاستعمال والمستخدمة في عملية الدك هي كما يلي :
1 – مداحل ذات الأسطح الملساء Smooth –Wheel Roller
يتم في عملية الدك بهذه المعدة تغطية ما نسبته 100 ٪ من التربة تحت المدحلة ويصل مقدار الضغط إلى 380كيلو باسكال ، وتستخدم المدحلة في دك التربة السفلية لجميع أنواع التربة ماعداً التربة التي بها نسبة كبيرة من الصخور .
2 – مداحل بكفرات مطاطية Rubber – Tired Roller
وتتكون من جسم المدحلة الثقيل الوزن محمل على عدة خطوط مكونة من 4 إلى 6 كفرات ويتم في عملية الـدك بهـذه المعـدة تغطيـة مـا نسبته 80 ٪ مـن التربة تحت المدحلة ، ويصل مقدار الضغط إلى 700كيلو باسكال ، وتستخدم المدحلة في دك التربة السفلية لجميع أنواع التربة .
3 – مداحل أرجل الغنم Sheepsfoot Roller
تتكون من العديد من البروزات الدائرية أو المربعة التي تشبه أرجل الغنم على إسطوانة دائرية ، ويتم في عملية الدك بهذه المعدة تغطية ما نسبته 12٪ من التربة تحت المدحلة ويصل مقدار الضغط من 700 إلى 1400كيلو باسكال حسب سعة الاسطوانة وعما إذا كانت مملوءة بالماء ، وتستخدم هذه المدحلة في دك التربة اللزجة .
4 – مداحل بأرجل Tamping Foot Roller
تتكون من العديد من البروزات وتشبه مداحل أرجل الغنم ، ويتم في عملية الدك بهذه المعدة تغطية ما نسبته 40٪ من التربة تحت المدحلة ، ويصل مقدار الضغط من 1400إلى 8400كيلو باسكال حسب حجم المدحلة وعما إذا كانت الإسطوانة مملوءة لزيادة وزنها ، وتستخدم المدحلة في دك التربة الناعمة .
5 – المداحل الشبكية Grid Roller
تتكون من العديد من البروزات مثبتة على إسطوانة دائرية ، ويتم في عملية الدك بهذه المعدة تغطية ما نسبته 50 ٪ من التربة تحت المدحلة ويصل مقدار الضغط من 1400إلى 6200كيلو باسكال وتقوم البروزات عند مرورها بسرعة بتكسير وهز ودك التربة ، وتستخدم المدحلة في دك التربة الصخرية والرملية .
6 – مدحلة بإسطوانة هزازة Vibrating Drum Roller
تتكون من مدحلة ذات سطح أملس أو مدحلة بأرجل ومركب عليها هزازات أفقية لدك التربة الحبيبة ، وتستخدم المداحل في المناطق الضيقة التي لا تصل إليها المعدات الثقيلة الأخرى .
7 – استخدام الكمبروسر وصفيحة معدنية
تستخدم في دك المناطق الصغيرة والضيقة .
13 – تثبيت التربة
Soil Stabilization
عند عدم توفر المواد الجيدة للردم يحتاج الأمر في بعض الأحيان إلى إضافة بعض المواد المثبتة للتربة ، وذلك لتحسين خواصها وزيادة درجة استقرارها وقوة تحملها وثبات حجمها ونفاذيتها للماء ، وطرق التثبيت الشائعة هي :
– التثبيت الميكانيكي Mechanical Stabilization
– التثبيت بإضافة بعض المواد المحسنة Admixture Stabilization
13-1 – التثبيت الميكانيكي :
يتم في هذه الطريقة دراسة المواد المتوفرة ومن ثم تعديل بنية التربة الأساسية إما بإضافة مواد ناعمة أو مواد خشنة من أجل الحصول على تدرج حبيبـي مناسب واختيار نسب خلط مناسبة للوصول إلى أعلى كثافة ، ويعتبر التدرج الحبيبـي والكثافة وحد السيولة ودليل اللدونة ودرجة الاستقرار من أهم العوامل التي تؤخذ في الاعتبار عند تصميم الخليط ، ويتم بعد ذلك دك التربة بالطرق المختلفة للوصول إلى أعلى نسبة كثافة ( لا يقل عن 95٪ ) .
13-2 – التثبيت بإضافة بعض المواد المحسنة :
يعتبر الأسمنت والجير والبيتومين السائل أو القار من أفضل المواد المحسنة التي يمكن إضافتها للتربة ، وتعتمد كمية المواد المضافة على نوع التربة المراد معالجتها ، ويتم تصميم الخلطة المناسبة في المعمل بأخذ عينات من التربة وإضافة نسب مختلفة من المواد المحسنة ودكها حتى يتم الوصول إلى أنسب خلطة كما يتم تثبيت التربة في بعض الأحيان باستخدام الأنسجة Geotextiles or Fabrics والتي تستخدم كعازلات ومرشحات أو لتصريف المياه ، أو استخدام مواد بلاستيكية لتسليح التربة .
14 – المشاكل الفنية للتربة الموجودة في المملكة
14 – 1 – التربة الانتفاخية Expansive (Swelling ) Soils :
التربة الانتفاخية هي التربة التي يتغير حجمها بالزيادة أو النقص في حالة وصول الماء إليها أو الجفاف ، ومعظم أنواع التربة الطينية قابلة للانتفاخ أو الانكماش عند تغير درجة الرطوبة ، وتعتمد كمية الانتفاخ على عوامل عديدة منها التكوينات المعدنية للتربة والكثافة ودرجة الرطوبة الطبيعية وحالة الضغط ، وتكون التربة أكثر قابلية للانتفاخ في المناطق الحارة والجافة، وعند وصول الماء إليها يزداد حجمها ، ونتيجة لهذه الزيادة تتأثر المباني والطرق المقامة عليها . وتنتشر التربة الانتفاخية في مناطق كثيرة في المملكة منها تبوك وتيماء والهفوف والغاط والمدينة المنورة والقصيم والجوف وحائل . وهناك عدة طرق لمعرفة قابلية التربة للانتفاخ ، ويمثل الجدول رقم ( 15) الطريقة غير المباشرة منها باستخدام حدود أتربرج ، والتي يمكن الاستهداء بها للتعرف على هذا النوع من التربة .
جدول رقم (15)
حد الانكماش
دليل اللدونة
نسبة الانتفاخ
درجة الانتفاخ
أقل من 11
أكثر من 35
أكثر من 30
عالية جداً
7 – 12
25 – 41
20 –30
عالية
10 – 16
15 – 28
10 –20
متوسطة
أكثر من 15
أقل من 18
أقل من 10
قليلة
وهناك طرق أخرى مباشرة أكثر دقة لمعرفة قابلية التربة للانتفاخ تم ايضاحها ضمن الاختبارات الحقلية والمعملية .
وللتقليل من قابلية التربة للانتفاخ هناك العديد من الخطوات التي يلزم اتباعها ومنها :
- إزالة طبقة التربة الانتفاخية .
- التحكم في وصول الماء إلى التربة بإيجاد شبكة جيدة لتصريف المياه الأرضية والسطحية واستخدام الطرق الحديثة لري المزروعات .
- استخدام اللبشة الخرسانية على كامل مسطح المبنى في تصميم الأساسات .
- تحسين خواص التربة بإضافة مواد كيميائية مثل الجير والأسمنت لتقوية ترابط جزيئاتها وزيادة قوتها .
- التحكم في اتجاه انتفاخ التربة بتصميم أساسات لها تجاويف تسمح بالانتفاخ دون الإضرار بالمبنى Waffle Slab .
- تحميل التربة بأحمال مساوية أو أكثر من ضغط الأحمال التي ستقام عليها بردميات ثم إزالتها بعد فترة زمنية محددة .
14 – 2 – التربة الانهيارية Collapsing Soils :
التربة الانهيارية هي تربة قوية ومتماسكة وكثيفة تتكون من مواد محببة محاطة أو مغلفة بكمية صغيرة من الطين والطمي والملح والتي تعمل على تماسك هذه الحبيبات مع بعضها ، وعند وصول الماء إليها فإن هذه الطبقة تضعف ويحصل للتربة تغير مفاجئ في حجمها وانهيار بمجرد وزنها ، وتسبب هذه الانهيارات مشاكل للمباني المقامة عليها ، وتعتمد كمية الانهيار هذه على عوامل كثيرة منها نسبة الماء الطبيعية والكثافة وقيمة الضغط ، ويمكن التعرف على التربة الانهيارية بطرق غير مباشرة باستخدام الكثافة وحدود أتربرج وفقاً للمعادلة التالية والجدول رقم (16) .
معامل الانهيار k = ( نسبة الرطوبة الطبيعية – حد اللدونة ) ÷ دليل اللدونة .
جدول رقم (16)
وصف التربة بمعرفة معامل الانهيار لها
وصف التربة
معامل الانهيار k
تربة انهيارية
أقل من صفر
تربة غير انهيارية
أكبر من 0.5
تربة انتفاخية
أكبر من 1
ويمكن أيضا تحديد ما إذا كانت التربة انهيارية عن طريق معرفة الوحدة الوزنية الجافة للتربة حيث إن التربة التي كثافتها أقل من 1.28 جرام / سم3 يكون مقدار الهبوط فيها عالياً أما إذا كانت الكثافة أكبر من 1.44جرام/سم3 فيكون مقدار الهبوط قليلاً .
وهناك أيضا طرق مباشرة لاختبار التربة في المعمل والحقل لمعرفة قابلية التربة للانهيار تم إيجازها ضمن الاختبارات المعملية .
وللتقليل من قابلية التربة للانهيار هناك العديد من الخطوات التى يلزم اتباعها ومنها :
- إزالة طبقة التربة الانهيارية .
- التقليل من وصول الماء إلى التربة بايجاد شبكة جيدة لتصريف المياه واستخدام الطرق الحديثة لري المزروعات .
- استخدام الخوازيق للوصول إلى الطبقات الغير انهيارية في تصميم الأساسات .
- تحسين خواص التربة بإضافة مواد كيميائية لتقوية ترابط جزيئاتها وزيادة قوتها وتغيير خصائصها الفيزيائية .
- غمر التربة بالماء قبل البناء للتقليل من مقدار هبوط التربة .
- دك التربة للحصول على تربة أكثر كثافة بطرق الدك المختلفة .
14 – 3 – السبخة Sabkha :
السبخة هي ترسبات ملحية مختلطة بتربة رملية أو طميية مع قليل من الطين ، توجد في المناطق الساحلية الحارة على ساحل البحر الأحمر والخليج العربي ، وتكونت هذه الترسبات بفعل تشبع التربة بمياه البحر المالحة مع سرعة تبخر المياه السطحية منها بفعل أشعة الشمس والحرارة الزائدة تاركة الترسبات الملحية ، وتمتاز تربة السبخة بضعفها وقابليتها للانضغاط والهبوط لاحتوائها على نسبة عالية من الفراغات ونسبة رطوبة عالية ، كما تمتاز بتميعها في حالة حدوث هزات أرضية ، ولقد تسبب هذا النوع من التربة في العديد من المشاكل الجيوتقنية والتي منها الهبوط الغير منتظم والانهيارات ، ويستحسن في حالة البناء على هذا النوع من التربة اتباع مايلي :
– تحميل التربة بأحمال مساوية أو أكثر من الأحمال المفترضة عليها لفترة زمنية محددة حتى يتم الحصول على أعلى نسبة من الهبوط ثم إزالة هذه الأحمال .
– دك التربة بإحدى الطرق الفنية المتعددة .
– تحسين خواص التربة بإضافة المواد الكيميائية لتقوية ترابط جزيئاتها وزيادة قوتها وتغيير خصائصها الفيزيائية .
– استخدام اللبشة الخرسانية على كامل مسطح المبنى في تصميم الأساسات .
– الأخذ في الاعتبار عند تصميم المبنى مقاومة أخطار الزلازل في المناطق النشطة زلزالياً .
14 – 4 – تكهفات الحجر الجيري Cavities in Lime Stone :
التكهفات هي فجوات داخل الحجر الجيري يصل حجمها من بضع سنتيمترات إلى عدة أمتار، وتحتوي هذه الفجوات على مواد متحللة من الصخر ترجع أسبابها إلى التحليل الكيميائي في بعض أجزاء الصخر الضعيف نتيجة لارتفاع منسوب المياه الجوفية التي تحتوي على الكبريتات والكلوريدات وتفاعلها مع مادة الصخر المحتوية على كربونات الكالسيوم ، وبالتالي يضعف من قوة إجهادها . وتكمن مشكلة هذه التكهفات في أنه يصعب التنبؤ بمكانها ، ويمكن إغفالها في أعمال حفر الجسات حيث قد تكون بين حفرتين متقاربتين ويحدث نتيجة لذلك انهيارات مفاجئة عند تنفيذ الأساسات لعدم تحملها للاجهادات المفروضة ، ويمكن اكتشاف مواقع هذه التجويفات باتباع إحدى الخطوات التالية :
- أهمية إجراء الاختبارات الجيوفيزيائية على تربة الموقع قبل إعداد برنامج حفر الجسات .
- إجراء اختبار قوة تحمـل الصخر Sounding Test والذى يتمثل في إدخال أنبوبة معدنية خلال الصخر بسرعة معينة ، وتعتمد هذه السرعة على قوة الصخر الموجود وملاحظة أي تغير مفاجئ في سرعة اختراق الأنبوبة ، والذي يعتبر مؤشراً على وجود تجويفات في الصخر .
وعند اكتشاف التجويفات يمكن اتباع مايلي للتقليل من خطرها :
- التكهفات الصغيرة والقريبة من منطقة الأساسات يمكن حفرها وإزالة مواد التجويف وتنظيفها وإعادة ملئها بالخرسانة أو دكها على طبقات بمواد مناسبة .
- التكهفات البعيدة من منطقة الأساسات يتم حقنها بالأسمنت لتغيير خواصها وزيادة قوة تحملها .
- وضع طبقة من الخرسانة المقاومة للكبريتات تحت الأساسات لحماية خرسانتها وحديد تسليحها وعزلها عن المياه الجوفية .
- محاولة وضع برنامج الحفر والجسات تحت مواقع الأساسات إن أمكن ذلك .
14 – 5 – ارتفاع منسوب المياه الجوفية GWT Rise :
ترجع أسباب ارتفاع المياه الجوفية إلى النهضة العمرانية الواسعة والتطور السريع في عملية البناء وانتشارها في مناطق كثيرة في المدن الكبيرة خلال العشرين سنة الماضية ، ولم يصاحب ذلك وجود شبكات كافية لتصريف المياه الصحية والسطحية والسيول تواكب هذا التوسع ، فنتج عن ذلك ارتفاع في مستوى هذه المياه ووجود مخازن للمياه قريبة من سطح الأرض من جراء الاستهلاك الزائد في المياه ووجود تسربات في حفر الامتصاص ( البيارات) واختلطت هذه المياه وسببت العديد من المشاكل الجيوتقنية نظراً لقربها من سطح الأرض وفي منطقة أساسات المباني ومنها :
- انتفاخ التربة نتيجة وصول الماء إليها وانخفاض قوة تحمل التربة .
- انهيار التربة عند تشبعها بالمياه .
- الهبوط الغير منتظم للمباني نتيجة انخفاض قوة تحمل التربة .
- تحلل مواد صخور ووجود التكهفات بها .
- تأثير المياه الملوثة على خرسانة الأساسات وعلى حديد التسليح .
- تأثر الأقبية وبلاطات الأرضية بقوة ضغط الماء إلى أعلى Uplift Pressure .
- وجود صعوبة في عمليات الحفر والأعمال المؤقتة نتيجة ارتفاع منسوب المياه .
- سحب حبيبات التربة الناعمة مع المياه في عمليات نزح المياه والتي تسببت في وجود هبوطات .
وللتقليل من هذه المشاكل ينصح باتباع ما يلي :
- عزل الأساسات بمواد عازلة لحمايتها من المياه الجوفية .
- عمل تصريف للمياه السطحية والسيول والصرف الصحي .
- عمل أنابيب صرف أرضية للمياه لصرفها لطبقات تحتية في حالة وجود خزانات مياه بين طبقات التربة .
- استخدام الطرق الحديثة في ري المزروعات وعدم زراعة أشجار قريبة من أساسات المباني .
- ملاحظة أية تسربات من حفر الامتصاص ومعالجتها .
- استخدام اللبشة والجدران الخرسانية في الأقبية .
14 – 6 – المخاطر الزلزالية Seismicity :
تعتبر الزلازل من أخطر الظواهر الطبيعية على حيـاة الإنسان والممتلكات ، فعند حدوث هزة أرضية تتعرض المنشآت إلى قوى أفقية ورأسية كبيرة تكون سبباً في تصدعها أو انهيارها ، وخصوصا إذا كانت هذه المنشآت غير مصممة ومنفذة لتقاوم أخطار الزلازل .
وعندمـا تحدث هزة أرضية فإن التربة الرملية تتصرف تصرفاً مختلفاً عما إذا كانت محملة أفقياً، ويكمن هذا الاختلاف في أن الأحمال الزلزالية تحدث في اتجاهات معاكسة لقوى القص ويؤثر هذا على الرمل بحيث يصبح أكثر كثافة ، وهذه الظاهرة تسبب ازدياداً في كمية ضغط المياه الزائدة Excess Pore Water Pressure حتى يصبح عندها الضغط الفعلي Effective Stress مساوياً للصفر ، وتسمى هذه الظاهرة بظاهرة تميـع التربـة الرملية Liquefaction of Sand لأن قوتها أصبحت ضعيفة ، وإذا كان الرمل غير كثيف فإنه يتصرف كالسائل الكثيف ، والرمل المشبع بالماء تكون قوة مقاومته أضعف ، أما الرمل الكثيف فهو أكثر مقاومة في حالة حدوث الهزة الأرضية .
ولقد قامت مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية بتدعيم العديد من البحوث العلمية في مجال هندسة الزلازل ، وتمثل الخارطة المرفقة نتيجة أحد الأبحاث التي قام بها مجموعة من الباحثين بجامعة الملك سعود والتي يظهر بها تقسيم المملكة إلى مناطق حسب نشاطها الزلزالي ، ويمثل التقسيم ما يلي :
– منطقة متوسطة الشدة الزلزالية ويرمز لها بـ (2B) وتقدر قيمة العجلة الأرضيـة بمقـدار (0.2g) من عجلة الجاذبية الأرضية ، وتقع في المنطقة الشمالية الغربية والجنوبية للمملكة .
– منطقة متوسطة الشدة الزلزالية ويرمز لها بـ (2A) وتقـدر قيمة العجلة الأرضيـة بمقـدار (0.15g) من عجلة الجاذبية الأرضية ، وتقع في المنطقة المحاذية للمنطقة (2B) ومنطقة جدة .
– منطقة ذات شدة زلزالية منخفضة ويرمز لها بـ (1) وتقدر قيمة العجلة الأرضية بمقدار ما بين (0.05g) إلى (0.10g) من عجلة الجاذبية الأرضية ، وتقع في المناطق المحاذية لساحل البحر الأحمر وجزء صغير من المنطقة الوسطي وبعض المناطق في المنطقة الشرقية .
– منطقة غير نشطة ويرمز لها بـ (0.0) وتمثل بقية مناطق المملكة .
وهذه المناطق تعتبر مهمة جداً من حيث موقعها الجغرافي ، ويلزم تطبيق الشروط والمواصفات والتصاميم الفنية اللازمة لتفادي أخطار الزلازل .
ولقد أعدت الوزارة دليلاً بعنوان " الدليل الإنشائي لحساب الأحمال الزلزالية واشتراطات تصميم الأنظمة الإنشائية للمباني بالمملكة العربية السعودية " يحتوي الدليل على المعادلات والجداول والاشتراطات التي يحتاج إليها المهندس الإنشائي لإعداد الدراسات الإنشائية المقاومة للزلازل وتدقيقها . ويأتى إعداد هذا الدليل استكمالاً لواجبات الوزارة تجاه تقديم الخدمات والارشادات بهدف تعريف المهندس الإنشائي في البلدية بالعوامل والمعادلات التي يتعين اتباعها عند تصميم أو مراجعة وتدقيق المخططات الإنشائية للمباني .
Soil &Rock Classification
11 – 1 – الصخور :
تعرف الصخور بأنها مواد معدنية غير عضوية موجودة على الطبيعة متلاصقة ومتماسكة بصلابة ، وتحتاج إلى جهد كبير إلى تكسيرها وتفتيت أجزائها .
وتنقسم الصخور إلى ثلاثة أنواع حسب مصدرها الجيولوجي وهي :
– الصخور النارية البركانية : مثل الجرانيت والبازلت .
– الصخور الرسوبية : مثل الحجر الجيري .
– الصخور المتحولة : وهي صخور نارية أو رسوبية تحولت بعوامل التعرية مثل صخر الشست والنيس .
وصف الصخور :
يبنى وصف الصخور للعينات الظاهرة أو المستخرجة من الجسات وفقاً لما يلي :
1 – اللون : Color : تحديد لون الصخر .
2 – المتانة : Hardness : إذا كان الصخر قوياً أو متوسطاً أو ضعيفاً أو هشاً .
3 – المكونات Structure : متماسك أو متصفح .
4 – التعرية Weathering : توصف مقدار التعرية للصخر .
5 – التكهفات Cavities : يوضح سعة التكهفات وكمياتها .
6 – الفتحات Voids : توضح عدد الفتحات ومقدارها .
7 – نوع الصخور : وتوضح ما إذا كانت الصخور رسوبية أو نارية أو متحولة ونوع الصخر .
11 – 2 – التربة :
تتكون التربة من مجموعة من المعادن يتفاوت حجمها من أحجام مجهرية إلى حصى كبيرة جداً، وتكونت التربة القريبة من سطح الأرض عن طريق تحلل الصخور والنباتات كيميائياً وفيزيائياً بتأثير العوامل الجوية والتعرية على مدى عصور وأحقاب جيولوجية ماضية ، وتتكون عناصر التربة من ثلاثه جزئيات رئيسية هي الجسم الصلب Solid وهو مكونات التربة من المعادن ، والغاز Gas وهو الهواء ، والسائل Liquid وهو عادة الماء ، ويتم ربط هذه الجزئيات مع بعضها بثلاث علاقات حجمية هي :
– المسامية Porosity.n والتي تساوي حجم الهواء على الحجم الكلي للجزئيات .
– نسبة الفراغات Void Ratio,e والتي تساوي حجم الهواء على حجم التربة الجافة .
– درجة التشبع Degree of Saturation,S والتي تساوي حجم الماء على حجم الهواء .
ويمكن أيضاً تحديد العلاقات الوزنية للتربة مثل :
– نسبة الرطوبة Water Content ,wc والتي تساوي وزن الماء على وزن التربة الجافة .
– الوزن النوعي Specific gravity,SG والذي يساوى درجة التشبع × نسبة الفراغات ÷ نسبة الرطوبة ( e/wc× SG = S) .
– الوحدة الوزنية الجافة للتربة Unit Weight, gd والتي تساوي الوزن النوعي × الوحدة الوزنية للماء على نسبة الفراغات + 1 (gw/1+e ×gd = SG) .
وتعتبر هذه العلاقات من أساسيات الحسابات الهندسية للتربة .
1 - مجموعة التربة :
يمكن تقسيم التربة إلى ثلاثة مجموعات رئيسية مختلفة هي :
– التربة الحبيبية Granular Soils وتشمل الرمل والحصى .
– التربة الناعمة Fine – Grained Soils وتشمل الطين والطمي .
– التربة العضوية Organic Soils وتشمل الخث والطين والطمي العضوي .
وتمتاز التربة الناعمة بلدونتها وقابليتها للانضغاط وعدم نفاذيتها للماء وعدم تحملها ، وهذا النوع من التربة يستوجب دراسة مستفيضة .
2 - وصف التربة :
يتم وصف التربة عن طريق المعاينة البصرية لعينة منها وفحصها يدوياً عن طريق اللمس لتحديد مدى لدونتها وبنيتها ولونها وشكلها وفقاً للجدول رقم (
. جدول رقم (
طريقة وصف التربة الأساسية بالمعاينة البصرية
الوصف
التربة
م
يمكن معرفته عن طريق حجم الحبيبات وشكلها المدور وشبه المدور والمضلع .
Gravel
الحصى
1
حبيباتها متماسكة ولدنة عندما تكون رطبة وقاسية يصعب تفتيتها عندما تكون يابسة ، وعادة يكون الطين مختلطاً مع أنواع أخرى من التربة ، وعند دحرجتها إلى خط رفيع باليد وهى رطبة لا تنكسر .
Clay
الطين
2
حبيباتها غير لدنة وغير متماسكة ، ويمكن تفتيت التربة اليابسة منها إلى مسحوق ، وعند دحرجتها إلى خط رفيع باليد وهي رطبة تنكسر إلى قطع صغيرة .
Silt
الطمي
3
ذات ملمس خشن غير لدنة أو متماسكة ، ويتفاوت حجمها ما بين حجم الحصى والطمي .
Sand
الرمل
4
بقايا نباتات سوداء أو بنية غامقة اللون .
Peat
الخث
5
طين رمادي غامق اللون يحتوي على ألياف وأنسجة دقيقة أو صدفات ضعيف البنية وتوجد مقارنة قليلة عند عجنه .
Organic Clay
الطين العضوي
6
طمي رمادي غامق اللون يحتوي على ألياف وأنسجة دقيقة أو صدفات ضعيف البنية وتوجد مقارنة قليلة عند عجنه .
Organic Silt
الطمي العضوي
7
تربة تكون غالبيتها من الطمي أو الطين .
Fine – Grained
تربة حبيبية ناعمة
8
تربة تكون غالبيتها من الرمل أو الحصى .
Coarse – Grained
تربة حبيبية خشنة
9
تربة تتكون من خليط من التربة الحبيبية الناعمة والخشنة .
Mixed – Grained
تربة حبيبية مختلطة
10
جدول رقم (9)
وصف التربة المختلطة بالمعاينة البصرية
الوصف
التربة
م
تربة تكون غالبية محتوياتها من الحصى مع حبيبات صغيرة أو كبيرة من الرمل ، ويمكن أن تحتوي أيضاً على نسبة بسيطة من التربة الناعمة .
Sandy Gravel
حصوية مع قليل من الرمل
1
تربة تكون غالبية محتوياتها من الرمل مع كميات صغيرة أو كبيرة من الحصى ، ويمكن أن تحتوي أيضاً على نسبة بسيطة من التربة الناعمة .
Gravel Sandy
رملية مع قليل من الحصى
2
تربة تكون غالبية محتوياتها من الرمل مع كميات صغيرة من التربة الناعمة الغير لزجة .
Silty Sand
رملية مع قليل من الطمي
3
تربة تكون غالبية محتوياتها من الرمل مع كميات صغيرة من التربة الناعمة اللزجة ويمكن أن تحتوي على قليل من الطمي.
Clayey Sand
رملية مع قليل من الطين
4
تربة تكون غالبية محتوياتها من الحصى مع كميات صغيرة من التربة الناعمة الغير لزجة .
Silty Gravel
حصوية مع قليل من الطمي
5
تربة تكون غالبية محتوياتها من الحصى مع كميات صغيرة من التربة الناعمة اللزجة ويمكن أن تحتوي على قليل من الرمل والطمي .
Clayey Gravel
حصوية مع قليل من الطين
6
تـربة تكون غالبية محتوياتها من الطين مع كميات صغيرة من الطمي ، وهذه التربة عالية اللزوجة .
Silty Clay
طينية مع قليل من الطمي
7
تربة تكون غالبية محتوياتها من الطمي مع كميات صغيرة مـن الطين ، وهذه التربة قليلة اللزوجة .
Clayey Silt
طميية مع قليل من الطين
8
ولا بد أيضاً أن يحتوي وصف التربة على اللون ودرجة الرطوبة وشكل العينات وبنيتها وأية ملاحظات يمكن أن تساعد في التعرف على التربة ووصفها .
ويمكن أيضاً التعرف على أنواع التربة عن طريق معرفة حد السيولة ودليل اللدونة لها ويوضح الشكل رقم (15) أنواع التربة حسب رموزها باستخدام حد السيولة ودليل اللدونة لها ، ولأهمية تمييز وتصنيف التربة في التعرف على خصائصها من حيث استقرارها وقوة تحملها وتصريفها للمياه ومقدار التغير في حجمها ، ولتحديد نوع التربة ووصفها يتم استخدام رموز التربة الواردة في الأنظمة الدولية للتصنيف والتي منها النظام الموحد USC ونظام آشتو AASHTO ونظام الجمعية الأمريكية للاختبارات
والمواد ASTM وجمعية الإدارة الفدرالية FAA ونظام وزارة الزراعة الأمريكية USDA وسيتم إيضاح طرق التصنيف الواردة في النظام الموحد USC ونظام آشتو AASHTO .
شكل رقم (15)
رسم يوضح رموز أنواع التربة حسب حد السيولة ودليل اللدونة لها
1 – نظام تصنيف التربة الموحد Unified Soil Classification,USC :
حيث تم تقسيم التربة في النظام حسب مقاساتها طبقاً للجدول رقم (10)
جدول رقم (10)
تقسيم التربة حسب المقاس ( النظام الموحد)
مجال المقاس
التربة
أكبر من 300 مم
صخور كبيرة جداً Boulders
أكبر من 75 إلى 300 مم
صخور كبيرة Cobbles
1 – تربة حبيبية خشنة Coarse –Grained
من 75مم إلى منخل رقم
4 حصى Gravel
من 75 مم إلى 19مم
- خشن
من 19 مم إلى منخل رقم 4
- ناعم
من منخل 4 إلى منخل رقم 200 رمل Sand
من منخل 4 إلى منخل رقم 10
- رمل خشن
من منخل 10 إلى منخل رقم 40
- رمل متوسط
من منخل 40 إلى منخل رقم 200
- رمل ناعم
2 – تربة حبيبية ناعمة Fine – Grained
التربة المارة من منخل رقم 200
- مواد ناعمة Fines
باستخدام حدود أتربرج
- طمي Silt
باستخدام حدود أتربرج
- طين Clay
حسب المعاينة البصرية
3 – التربة العضوية Organic Soils
يوضح الجدول الآتي رقم (11) طريقة تصنيف التربة باستخدام النظام الموحد :
وصف التربة في الحقل
الاسم المتعارف عليهTypical Names
الرمز Symbols
الأقسام الرئيسية Major Divisions
طريقة الوصف Iden. Procedure
(على أجزاء أقل من منخل رقم 40)
مقدار اللدونة Toughness
قابلية التمددDilatancy
قوة القص Strength
لا شيء
سريع إلى بطيء
لا شيء إلى قليل
طمي غير عضوي مع رمل ناعم ،رمل ناعم مع طين أو طمي مع طين بلدونة قليلة
ML
طمي وطين حد السيولة < من 50 Silts & Clays 50> LL
تربة
ناعمة
Fine
GrainedSoils
أكثر
من
نصف العينة
أقل
من
منخل
رقم 200more than half of the material is smaller than #200 sieve
متوسط
لاشيء إلى بطيء جداً
متوسط إلى عالي
طين غير عضوي قليل أومتوسط اللدونة ،طين مع رمل أوحصى أوطمي
CL
قليل
بطيء
قليل إلى متوسط
طمي عضوي وطين مع طمي عضوي قليل اللدونة
OL
قليل إلى متوسط
بطيء إلى لاشيء
قليل إلى متوسط
طمي عضوي ، رمل أو طمي ناعم
MH
طمي وطين حد السيولة > من 50 Silts & Clays 50< LL
عالي
لا شيء عالي
إلى عالي جداً
طين غير عضوي ذو لدونة عالية
CH
قليل إلى متوسط
لا شيء إلي بطيء جداَ
متوسط إلى عالي
طين عضوي بلدونة متوسطة إلى عالية
OH
اللون والرائحة والملمس الأسفنجي
الخث والتربة العالية العضوية
PT
حبيبات التربة متعددة المقاسات وتظهر المقاسات المتوسطة بشكل أكبر
حصى متدرج تدرجاً مناسباً مختلط مع الرمل ويحتوي على قليل من التربة الناعمة
GW
حصى نظيف
Clean Gravel
حصى Gravelsأكثر من نصف الجزء الخشن أكبر من منخل رقم (4) More than half of the coarse fraction is larger than #4 sieve
تربة خشنة Coarse Grained Soilsأقل من نصف العينة أقل من منخل رقم 200Less than half of the material is smaller than #200 sieve
الغالبية العظمى من مقاس واحد مع فقدان بعض المقاسات المتوسطة منها
حصى متدرج تدرجاً مناسباً مختلط مع الرمل ويحتوي على قليل من التربة الناعمة
GP
حبيبات ناعمة غير لدنة أو ذات لدونة قليلة (انظر أيضاً طريقة الوصف ML)
حصى مع طمي خليط من الحصى والرمل والطمي
GM
حصى مع حبيبات ناعمة GravelWith Fines
حبيبات ناعمة لدنة (انظر أيضاً طريقة الوصف CL)
حصى مع طمي خليط من الحصى والرمل والطمي
GC
حبيبات التربة متعددة المقاسات مع توفر المقاسات المتوسطة بشكل أكثر
رمل متدرج تدرجاً مناسباً مختلط مع الحصى ويحتوي على قليل من التربة الناعمة
SW
رمل نظيف Clean Sands
رمل Sandsأكثر من نصف الجزء الخشن أكبر من منخل رقم (4)More than half of the coarse fraction is larger than #4 sieve
الغالبية العظمي مقاس واحد أو عدة مقاسات مع فقدان بعض المقاسات المتوسطة منها
رمل متدرج تدرجاً مناسباً مختلط مع الحصى ويحتوي على قليل من التربة الناعمة
SP
حبيبات ناعمة غير لدنة أو ذات لدونة قليلة (انظر طريقة الوصفML)
رمل مع طمي ، خليط من الرمل والطمي
SM
رمل مع حبيبات ناعمةSandsWith Fines
حبيبات ناعمة لدنة (انظر طريقة الوصف CL)
رمل مع طين ، خليط من الرمل والطين
SC
2 – نظام آشتو لتصنيف التربة AASHTO Soil Classification :
وهو النظام المعتمد لتصنيف أنواع التربة لأعمال الطرق ، ولقد تم تقسيم التربة فيه إلى سبع مجموعات رئيسية إضافة إلى المجموعات الجزئية ، ويتم تقدير التربة بناء على دليل المجموعة Group Index,GI والذي يمكن الحصول عليه بالمعادلة التالية :
دليل المجموعة GI = (F-35) {0.2+0.005 (LL-40)}+0.01(F-15) (PI-10)
حيث إن :
F = نسبة التربة الماره من منخل رقم (200) .
LL = حد السيولة ( ٪ ) .
PI = دليل اللدونة ( ٪ ) .
ملاحظة : عندما يكون 35> F استخدام F –35 = 0
والاختبار الوحيد المستخدم في تصنيف التربة حسب نظام آشتو هو اختبار حدود أتربرج (حد السيولة ودليل اللدونة ) ولقد تم تقسيم التربة في النظام حسب مقاساتها طبقاً للجدول رقم (12) .
جدول رقم (12)
تقسيم التربة حسب المقاس ( نظام آشتو )
مجال المقاس
التربة
أكبر من 75 مم
صخور كبيرة Boulders
من 75 مم إلى
منخل رقم 10 حصى Gravel
من منخل 10 إلى منخل 40
رمل خشن Coarse Sand
من منخل 40 إلى منخل 200
رمل ناعم Fine Sand
التربة المارة من منخل رقم 200
طمي مع طين Silt – Clay
ويمثل الجدول رقم (13 ) طريقة تصنيف التربة حسب نظام آشتو .
ويوضح الجدول رقم (14) المعادلة التقريبية للرموز الخاصة بالتربة بين نظام آشتو ونظام تصنيف التربة الموحد :
نظام آشتو AASHTO
النظام الموحدUSC
A – 1- b
SW, SP , GM , SM
A3
SP
A –2 – 4
GM , SM
A – 2 – 5
GM , SM
A – 2 - 6
GC , SC
A – 2 –7
GM , SM , SC , GC
A – 4
ML , OL
A- 5
OH , MH , ML , OL
A – 6
CL
A – 7 – 5
OH , MH
A – 7 – 6
CH , CL
12 - دك التربة
Soil Compaction
12-1- عمليات الدك :
الدك هي الطريقة التي يتم بها زيادة كثافة التربة بطرق ميكانيكية بهدف إزالة كمية كبيرة من فقاعات الهواء الموجودة بالتربة ، وقد تتضمن بعض عمليات الدك تغير نسبة الرطوبة وتحسين تدرج حبيباته ، وتتم عملية دك التربة الغير متماسكة كالتربة الرملية بواسطة الهـزازة Vibrating Plates أو المعدات ذات الكفرات المطاطية Rubber – Tired ويمكن استخدام الطرق الديناميكية كإسقاط وزن ثقيل من ارتفاع عال ، وفي التربة الناعمة واللزجه تتم عملية الدك بواسطة المداحل الثقيلة مثل مداحل أرجل الغنم Sheepsfoot Rollers أو مرور المعدات الثقيلة على الطريق .
وتهدف عملية الدك إلى تحسين الخواص الفيزيائية للتربة مثل :
– التقليل من هبوط التربة .
– زيادة قوة التحمل .
– التحكم في ثبات الحجم للتربة الانتفاخية أو الانهيارية .
– التقليل من قيمة معامل النفاذية .
– التقليل من انكماش التربة .
ويعتمد دك التربة على أربعة عوامل هي :
– الوحدة الوزنية الجافة للتربة gd .
– نسبة الرطوبة wc .
– الجهد المبذول في الدك .
– نوع التربة .
وتتم عملية الدك في المعمل بواسطة اختبار الدك الذى يسمى باختبار " البروكتور" نسبة إلى العالم " بروكتور" الذي اكتشف عملية الدك قبل حوالي 70 سنة ، ويتمثل الاختبار بدك عدة عينات من نفس التربة بجهد ثابت وبنسب رطوبة مختلفة ، ثم يتم تحديد الوحدة الوزنية الرطبة g wet ونسبة الرطوبة الطبيعية wc لكل عينة والتي منها يتم تحديد الوحدة الوزنية الجافة gd بالمعادلة التالية :
الوحدة الوزنية الجافة = الوحدة الوزنية الرطبة / ( 1 + نسبة الرطوبة) .
ويتم بعد ذلك تمثيل نسبة الرطوبة مع الوحدة الوزنية الجافة على رسم بياني على شكل منحنيات تسمى منحنيات الدك حيث تمثل أعلى نقطة في هذا المنحنى الوحدة الوزنية الجافة العظمى وهي أقصى كثافة يمكن الحصول عليها في اختبار الدك ، ويقابلها نسبة الرطوبة القصوى Optimum Moisture Content ,OMC للتربة المختبرة .
12 – 2- معدات الدك :
يعتمد دك التربة على عدة عوامل منها :
- مميزات معدات الدك من حيث وزن المعدات وحجمها وشكل الجزء الملامس للتربة من المدحلة .
- مميزات التربة من حيث الكثافة الطبيعية لها ونوع التربة وحجم وشكل حبيباتها ونسبة الرطوبة الطبيعية .
- طريقة الدك من حيث عدد مرات مرور المدحلة فوق التربة المدكوكة وسماكة الطبقات المراد دكها وسرعة المدحلة وتكرار عملية الهزاز .
والمعدات الشائعة الاستعمال والمستخدمة في عملية الدك هي كما يلي :
1 – مداحل ذات الأسطح الملساء Smooth –Wheel Roller
يتم في عملية الدك بهذه المعدة تغطية ما نسبته 100 ٪ من التربة تحت المدحلة ويصل مقدار الضغط إلى 380كيلو باسكال ، وتستخدم المدحلة في دك التربة السفلية لجميع أنواع التربة ماعداً التربة التي بها نسبة كبيرة من الصخور .
2 – مداحل بكفرات مطاطية Rubber – Tired Roller
وتتكون من جسم المدحلة الثقيل الوزن محمل على عدة خطوط مكونة من 4 إلى 6 كفرات ويتم في عملية الـدك بهـذه المعـدة تغطيـة مـا نسبته 80 ٪ مـن التربة تحت المدحلة ، ويصل مقدار الضغط إلى 700كيلو باسكال ، وتستخدم المدحلة في دك التربة السفلية لجميع أنواع التربة .
3 – مداحل أرجل الغنم Sheepsfoot Roller
تتكون من العديد من البروزات الدائرية أو المربعة التي تشبه أرجل الغنم على إسطوانة دائرية ، ويتم في عملية الدك بهذه المعدة تغطية ما نسبته 12٪ من التربة تحت المدحلة ويصل مقدار الضغط من 700 إلى 1400كيلو باسكال حسب سعة الاسطوانة وعما إذا كانت مملوءة بالماء ، وتستخدم هذه المدحلة في دك التربة اللزجة .
4 – مداحل بأرجل Tamping Foot Roller
تتكون من العديد من البروزات وتشبه مداحل أرجل الغنم ، ويتم في عملية الدك بهذه المعدة تغطية ما نسبته 40٪ من التربة تحت المدحلة ، ويصل مقدار الضغط من 1400إلى 8400كيلو باسكال حسب حجم المدحلة وعما إذا كانت الإسطوانة مملوءة لزيادة وزنها ، وتستخدم المدحلة في دك التربة الناعمة .
5 – المداحل الشبكية Grid Roller
تتكون من العديد من البروزات مثبتة على إسطوانة دائرية ، ويتم في عملية الدك بهذه المعدة تغطية ما نسبته 50 ٪ من التربة تحت المدحلة ويصل مقدار الضغط من 1400إلى 6200كيلو باسكال وتقوم البروزات عند مرورها بسرعة بتكسير وهز ودك التربة ، وتستخدم المدحلة في دك التربة الصخرية والرملية .
6 – مدحلة بإسطوانة هزازة Vibrating Drum Roller
تتكون من مدحلة ذات سطح أملس أو مدحلة بأرجل ومركب عليها هزازات أفقية لدك التربة الحبيبة ، وتستخدم المداحل في المناطق الضيقة التي لا تصل إليها المعدات الثقيلة الأخرى .
7 – استخدام الكمبروسر وصفيحة معدنية
تستخدم في دك المناطق الصغيرة والضيقة .
13 – تثبيت التربة
Soil Stabilization
عند عدم توفر المواد الجيدة للردم يحتاج الأمر في بعض الأحيان إلى إضافة بعض المواد المثبتة للتربة ، وذلك لتحسين خواصها وزيادة درجة استقرارها وقوة تحملها وثبات حجمها ونفاذيتها للماء ، وطرق التثبيت الشائعة هي :
– التثبيت الميكانيكي Mechanical Stabilization
– التثبيت بإضافة بعض المواد المحسنة Admixture Stabilization
13-1 – التثبيت الميكانيكي :
يتم في هذه الطريقة دراسة المواد المتوفرة ومن ثم تعديل بنية التربة الأساسية إما بإضافة مواد ناعمة أو مواد خشنة من أجل الحصول على تدرج حبيبـي مناسب واختيار نسب خلط مناسبة للوصول إلى أعلى كثافة ، ويعتبر التدرج الحبيبـي والكثافة وحد السيولة ودليل اللدونة ودرجة الاستقرار من أهم العوامل التي تؤخذ في الاعتبار عند تصميم الخليط ، ويتم بعد ذلك دك التربة بالطرق المختلفة للوصول إلى أعلى نسبة كثافة ( لا يقل عن 95٪ ) .
13-2 – التثبيت بإضافة بعض المواد المحسنة :
يعتبر الأسمنت والجير والبيتومين السائل أو القار من أفضل المواد المحسنة التي يمكن إضافتها للتربة ، وتعتمد كمية المواد المضافة على نوع التربة المراد معالجتها ، ويتم تصميم الخلطة المناسبة في المعمل بأخذ عينات من التربة وإضافة نسب مختلفة من المواد المحسنة ودكها حتى يتم الوصول إلى أنسب خلطة كما يتم تثبيت التربة في بعض الأحيان باستخدام الأنسجة Geotextiles or Fabrics والتي تستخدم كعازلات ومرشحات أو لتصريف المياه ، أو استخدام مواد بلاستيكية لتسليح التربة .
14 – المشاكل الفنية للتربة الموجودة في المملكة
14 – 1 – التربة الانتفاخية Expansive (Swelling ) Soils :
التربة الانتفاخية هي التربة التي يتغير حجمها بالزيادة أو النقص في حالة وصول الماء إليها أو الجفاف ، ومعظم أنواع التربة الطينية قابلة للانتفاخ أو الانكماش عند تغير درجة الرطوبة ، وتعتمد كمية الانتفاخ على عوامل عديدة منها التكوينات المعدنية للتربة والكثافة ودرجة الرطوبة الطبيعية وحالة الضغط ، وتكون التربة أكثر قابلية للانتفاخ في المناطق الحارة والجافة، وعند وصول الماء إليها يزداد حجمها ، ونتيجة لهذه الزيادة تتأثر المباني والطرق المقامة عليها . وتنتشر التربة الانتفاخية في مناطق كثيرة في المملكة منها تبوك وتيماء والهفوف والغاط والمدينة المنورة والقصيم والجوف وحائل . وهناك عدة طرق لمعرفة قابلية التربة للانتفاخ ، ويمثل الجدول رقم ( 15) الطريقة غير المباشرة منها باستخدام حدود أتربرج ، والتي يمكن الاستهداء بها للتعرف على هذا النوع من التربة .
جدول رقم (15)
حد الانكماش
دليل اللدونة
نسبة الانتفاخ
درجة الانتفاخ
أقل من 11
أكثر من 35
أكثر من 30
عالية جداً
7 – 12
25 – 41
20 –30
عالية
10 – 16
15 – 28
10 –20
متوسطة
أكثر من 15
أقل من 18
أقل من 10
قليلة
وهناك طرق أخرى مباشرة أكثر دقة لمعرفة قابلية التربة للانتفاخ تم ايضاحها ضمن الاختبارات الحقلية والمعملية .
وللتقليل من قابلية التربة للانتفاخ هناك العديد من الخطوات التي يلزم اتباعها ومنها :
- إزالة طبقة التربة الانتفاخية .
- التحكم في وصول الماء إلى التربة بإيجاد شبكة جيدة لتصريف المياه الأرضية والسطحية واستخدام الطرق الحديثة لري المزروعات .
- استخدام اللبشة الخرسانية على كامل مسطح المبنى في تصميم الأساسات .
- تحسين خواص التربة بإضافة مواد كيميائية مثل الجير والأسمنت لتقوية ترابط جزيئاتها وزيادة قوتها .
- التحكم في اتجاه انتفاخ التربة بتصميم أساسات لها تجاويف تسمح بالانتفاخ دون الإضرار بالمبنى Waffle Slab .
- تحميل التربة بأحمال مساوية أو أكثر من ضغط الأحمال التي ستقام عليها بردميات ثم إزالتها بعد فترة زمنية محددة .
14 – 2 – التربة الانهيارية Collapsing Soils :
التربة الانهيارية هي تربة قوية ومتماسكة وكثيفة تتكون من مواد محببة محاطة أو مغلفة بكمية صغيرة من الطين والطمي والملح والتي تعمل على تماسك هذه الحبيبات مع بعضها ، وعند وصول الماء إليها فإن هذه الطبقة تضعف ويحصل للتربة تغير مفاجئ في حجمها وانهيار بمجرد وزنها ، وتسبب هذه الانهيارات مشاكل للمباني المقامة عليها ، وتعتمد كمية الانهيار هذه على عوامل كثيرة منها نسبة الماء الطبيعية والكثافة وقيمة الضغط ، ويمكن التعرف على التربة الانهيارية بطرق غير مباشرة باستخدام الكثافة وحدود أتربرج وفقاً للمعادلة التالية والجدول رقم (16) .
معامل الانهيار k = ( نسبة الرطوبة الطبيعية – حد اللدونة ) ÷ دليل اللدونة .
جدول رقم (16)
وصف التربة بمعرفة معامل الانهيار لها
وصف التربة
معامل الانهيار k
تربة انهيارية
أقل من صفر
تربة غير انهيارية
أكبر من 0.5
تربة انتفاخية
أكبر من 1
ويمكن أيضا تحديد ما إذا كانت التربة انهيارية عن طريق معرفة الوحدة الوزنية الجافة للتربة حيث إن التربة التي كثافتها أقل من 1.28 جرام / سم3 يكون مقدار الهبوط فيها عالياً أما إذا كانت الكثافة أكبر من 1.44جرام/سم3 فيكون مقدار الهبوط قليلاً .
وهناك أيضا طرق مباشرة لاختبار التربة في المعمل والحقل لمعرفة قابلية التربة للانهيار تم إيجازها ضمن الاختبارات المعملية .
وللتقليل من قابلية التربة للانهيار هناك العديد من الخطوات التى يلزم اتباعها ومنها :
- إزالة طبقة التربة الانهيارية .
- التقليل من وصول الماء إلى التربة بايجاد شبكة جيدة لتصريف المياه واستخدام الطرق الحديثة لري المزروعات .
- استخدام الخوازيق للوصول إلى الطبقات الغير انهيارية في تصميم الأساسات .
- تحسين خواص التربة بإضافة مواد كيميائية لتقوية ترابط جزيئاتها وزيادة قوتها وتغيير خصائصها الفيزيائية .
- غمر التربة بالماء قبل البناء للتقليل من مقدار هبوط التربة .
- دك التربة للحصول على تربة أكثر كثافة بطرق الدك المختلفة .
14 – 3 – السبخة Sabkha :
السبخة هي ترسبات ملحية مختلطة بتربة رملية أو طميية مع قليل من الطين ، توجد في المناطق الساحلية الحارة على ساحل البحر الأحمر والخليج العربي ، وتكونت هذه الترسبات بفعل تشبع التربة بمياه البحر المالحة مع سرعة تبخر المياه السطحية منها بفعل أشعة الشمس والحرارة الزائدة تاركة الترسبات الملحية ، وتمتاز تربة السبخة بضعفها وقابليتها للانضغاط والهبوط لاحتوائها على نسبة عالية من الفراغات ونسبة رطوبة عالية ، كما تمتاز بتميعها في حالة حدوث هزات أرضية ، ولقد تسبب هذا النوع من التربة في العديد من المشاكل الجيوتقنية والتي منها الهبوط الغير منتظم والانهيارات ، ويستحسن في حالة البناء على هذا النوع من التربة اتباع مايلي :
– تحميل التربة بأحمال مساوية أو أكثر من الأحمال المفترضة عليها لفترة زمنية محددة حتى يتم الحصول على أعلى نسبة من الهبوط ثم إزالة هذه الأحمال .
– دك التربة بإحدى الطرق الفنية المتعددة .
– تحسين خواص التربة بإضافة المواد الكيميائية لتقوية ترابط جزيئاتها وزيادة قوتها وتغيير خصائصها الفيزيائية .
– استخدام اللبشة الخرسانية على كامل مسطح المبنى في تصميم الأساسات .
– الأخذ في الاعتبار عند تصميم المبنى مقاومة أخطار الزلازل في المناطق النشطة زلزالياً .
14 – 4 – تكهفات الحجر الجيري Cavities in Lime Stone :
التكهفات هي فجوات داخل الحجر الجيري يصل حجمها من بضع سنتيمترات إلى عدة أمتار، وتحتوي هذه الفجوات على مواد متحللة من الصخر ترجع أسبابها إلى التحليل الكيميائي في بعض أجزاء الصخر الضعيف نتيجة لارتفاع منسوب المياه الجوفية التي تحتوي على الكبريتات والكلوريدات وتفاعلها مع مادة الصخر المحتوية على كربونات الكالسيوم ، وبالتالي يضعف من قوة إجهادها . وتكمن مشكلة هذه التكهفات في أنه يصعب التنبؤ بمكانها ، ويمكن إغفالها في أعمال حفر الجسات حيث قد تكون بين حفرتين متقاربتين ويحدث نتيجة لذلك انهيارات مفاجئة عند تنفيذ الأساسات لعدم تحملها للاجهادات المفروضة ، ويمكن اكتشاف مواقع هذه التجويفات باتباع إحدى الخطوات التالية :
- أهمية إجراء الاختبارات الجيوفيزيائية على تربة الموقع قبل إعداد برنامج حفر الجسات .
- إجراء اختبار قوة تحمـل الصخر Sounding Test والذى يتمثل في إدخال أنبوبة معدنية خلال الصخر بسرعة معينة ، وتعتمد هذه السرعة على قوة الصخر الموجود وملاحظة أي تغير مفاجئ في سرعة اختراق الأنبوبة ، والذي يعتبر مؤشراً على وجود تجويفات في الصخر .
وعند اكتشاف التجويفات يمكن اتباع مايلي للتقليل من خطرها :
- التكهفات الصغيرة والقريبة من منطقة الأساسات يمكن حفرها وإزالة مواد التجويف وتنظيفها وإعادة ملئها بالخرسانة أو دكها على طبقات بمواد مناسبة .
- التكهفات البعيدة من منطقة الأساسات يتم حقنها بالأسمنت لتغيير خواصها وزيادة قوة تحملها .
- وضع طبقة من الخرسانة المقاومة للكبريتات تحت الأساسات لحماية خرسانتها وحديد تسليحها وعزلها عن المياه الجوفية .
- محاولة وضع برنامج الحفر والجسات تحت مواقع الأساسات إن أمكن ذلك .
14 – 5 – ارتفاع منسوب المياه الجوفية GWT Rise :
ترجع أسباب ارتفاع المياه الجوفية إلى النهضة العمرانية الواسعة والتطور السريع في عملية البناء وانتشارها في مناطق كثيرة في المدن الكبيرة خلال العشرين سنة الماضية ، ولم يصاحب ذلك وجود شبكات كافية لتصريف المياه الصحية والسطحية والسيول تواكب هذا التوسع ، فنتج عن ذلك ارتفاع في مستوى هذه المياه ووجود مخازن للمياه قريبة من سطح الأرض من جراء الاستهلاك الزائد في المياه ووجود تسربات في حفر الامتصاص ( البيارات) واختلطت هذه المياه وسببت العديد من المشاكل الجيوتقنية نظراً لقربها من سطح الأرض وفي منطقة أساسات المباني ومنها :
- انتفاخ التربة نتيجة وصول الماء إليها وانخفاض قوة تحمل التربة .
- انهيار التربة عند تشبعها بالمياه .
- الهبوط الغير منتظم للمباني نتيجة انخفاض قوة تحمل التربة .
- تحلل مواد صخور ووجود التكهفات بها .
- تأثير المياه الملوثة على خرسانة الأساسات وعلى حديد التسليح .
- تأثر الأقبية وبلاطات الأرضية بقوة ضغط الماء إلى أعلى Uplift Pressure .
- وجود صعوبة في عمليات الحفر والأعمال المؤقتة نتيجة ارتفاع منسوب المياه .
- سحب حبيبات التربة الناعمة مع المياه في عمليات نزح المياه والتي تسببت في وجود هبوطات .
وللتقليل من هذه المشاكل ينصح باتباع ما يلي :
- عزل الأساسات بمواد عازلة لحمايتها من المياه الجوفية .
- عمل تصريف للمياه السطحية والسيول والصرف الصحي .
- عمل أنابيب صرف أرضية للمياه لصرفها لطبقات تحتية في حالة وجود خزانات مياه بين طبقات التربة .
- استخدام الطرق الحديثة في ري المزروعات وعدم زراعة أشجار قريبة من أساسات المباني .
- ملاحظة أية تسربات من حفر الامتصاص ومعالجتها .
- استخدام اللبشة والجدران الخرسانية في الأقبية .
14 – 6 – المخاطر الزلزالية Seismicity :
تعتبر الزلازل من أخطر الظواهر الطبيعية على حيـاة الإنسان والممتلكات ، فعند حدوث هزة أرضية تتعرض المنشآت إلى قوى أفقية ورأسية كبيرة تكون سبباً في تصدعها أو انهيارها ، وخصوصا إذا كانت هذه المنشآت غير مصممة ومنفذة لتقاوم أخطار الزلازل .
وعندمـا تحدث هزة أرضية فإن التربة الرملية تتصرف تصرفاً مختلفاً عما إذا كانت محملة أفقياً، ويكمن هذا الاختلاف في أن الأحمال الزلزالية تحدث في اتجاهات معاكسة لقوى القص ويؤثر هذا على الرمل بحيث يصبح أكثر كثافة ، وهذه الظاهرة تسبب ازدياداً في كمية ضغط المياه الزائدة Excess Pore Water Pressure حتى يصبح عندها الضغط الفعلي Effective Stress مساوياً للصفر ، وتسمى هذه الظاهرة بظاهرة تميـع التربـة الرملية Liquefaction of Sand لأن قوتها أصبحت ضعيفة ، وإذا كان الرمل غير كثيف فإنه يتصرف كالسائل الكثيف ، والرمل المشبع بالماء تكون قوة مقاومته أضعف ، أما الرمل الكثيف فهو أكثر مقاومة في حالة حدوث الهزة الأرضية .
ولقد قامت مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية بتدعيم العديد من البحوث العلمية في مجال هندسة الزلازل ، وتمثل الخارطة المرفقة نتيجة أحد الأبحاث التي قام بها مجموعة من الباحثين بجامعة الملك سعود والتي يظهر بها تقسيم المملكة إلى مناطق حسب نشاطها الزلزالي ، ويمثل التقسيم ما يلي :
– منطقة متوسطة الشدة الزلزالية ويرمز لها بـ (2B) وتقدر قيمة العجلة الأرضيـة بمقـدار (0.2g) من عجلة الجاذبية الأرضية ، وتقع في المنطقة الشمالية الغربية والجنوبية للمملكة .
– منطقة متوسطة الشدة الزلزالية ويرمز لها بـ (2A) وتقـدر قيمة العجلة الأرضيـة بمقـدار (0.15g) من عجلة الجاذبية الأرضية ، وتقع في المنطقة المحاذية للمنطقة (2B) ومنطقة جدة .
– منطقة ذات شدة زلزالية منخفضة ويرمز لها بـ (1) وتقدر قيمة العجلة الأرضية بمقدار ما بين (0.05g) إلى (0.10g) من عجلة الجاذبية الأرضية ، وتقع في المناطق المحاذية لساحل البحر الأحمر وجزء صغير من المنطقة الوسطي وبعض المناطق في المنطقة الشرقية .
– منطقة غير نشطة ويرمز لها بـ (0.0) وتمثل بقية مناطق المملكة .
وهذه المناطق تعتبر مهمة جداً من حيث موقعها الجغرافي ، ويلزم تطبيق الشروط والمواصفات والتصاميم الفنية اللازمة لتفادي أخطار الزلازل .
ولقد أعدت الوزارة دليلاً بعنوان " الدليل الإنشائي لحساب الأحمال الزلزالية واشتراطات تصميم الأنظمة الإنشائية للمباني بالمملكة العربية السعودية " يحتوي الدليل على المعادلات والجداول والاشتراطات التي يحتاج إليها المهندس الإنشائي لإعداد الدراسات الإنشائية المقاومة للزلازل وتدقيقها . ويأتى إعداد هذا الدليل استكمالاً لواجبات الوزارة تجاه تقديم الخدمات والارشادات بهدف تعريف المهندس الإنشائي في البلدية بالعوامل والمعادلات التي يتعين اتباعها عند تصميم أو مراجعة وتدقيق المخططات الإنشائية للمباني .