Transcript Site Investigation

‫بسم هللا الرحمن‬
‫الرحیم‬
Site Investigation
Planning ang procurement
Ilya.aghasizadeh
‫مقدمه‬
‫‪• Terzaghi1936‬‬
‫• متاسفانه خاک ساخته دست طبیعت است ‪،‬نه‬
‫بشر“ و محصوالت طبیعت همیشه پیچیده‬
‫هستند!‬
‫• خاک و سنگ ‪ :‬فرایندهای طبیعی‬
‫• عدم یکنواختی‪ :‬خواص نا مطلوب ساختمانی‬
‫• مسائل ژئوتکنیکی‪:‬راه حل ژئوتکنیکی‬
‫• ‪ :Site investigation‬متخصصین مکانیک خاک(مهندس‬
‫ژئوتکنیک‪ ،‬زمین شناس ی مهندس ی)‬
‫• تعریف خاک‪:‬‬
‫• ماده نرم ‪،‬چسبنده و بدون سمان پوشاننده سنگهای پوسته زمین‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫رومی ها‬
‫قرن ‪18‬‬
‫مقاله کلمب ‪1773‬‬
‫قرن ‪ :19‬تلفورد ‪،‬کانال ‪caledoniom‬‬
‫قرن ‪:20‬عصر صنعت‪‬شمع کوبی و پیش بار گزاری‪ ،‬تراکم و زه‬
‫کش ی‬
‫قرن ‪ :21‬شکست ها و درس ها ‪‬شبیه سازی‬
‫– کانال پاناما‬
‫– راه آهن سوئد‬
‫اهداف‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫انتخاب محل مناسب‬
‫طراحی فونداسیون‬
‫طراحی سازه های موقت‬
‫مطالعه اثرات زیست محیطی پروژه‬
‫بررس ی عملکرد سازه های موجود‬
‫طرح عالج بخش ی سازه های آسیب دیده‬
‫کنترل ایمنی‬
‫فلسفه کلی کاوشهای صحرایی‬
‫• جزو الینفک ساخت و ساز‬
‫• دست و پا گیر و مزاحم‬
‫• عدم تجربه و توانایی مجری؟؟؟‬
‫• مشاوره با مهندس ژئوتکنیک‪ :‬ابتدا ی کار ‪‬تعیین ریسک‬
‫حین کار ‪ ‬کاهش ریسک‬
‫•‬
‫• ریسک عمده‪:‬تنوع طبیعی خاک و وضعیت زیر زمین‬
‫رویکردهای کاوش های صحرایی‬
‫رویکرد ‪.1‬مطالعات دفتری و مشاهده ژئوتکنیکی‬
‫• ‪( Walk-over survey‬میدانی)‬
‫رویکرد ‪ .2‬بررس ی استاندارد خاک‬
‫• کمی پخته تر از قبلی‪:‬اکثر پروژه ها‬
‫رویکرد ‪:3‬بررس ی محدود همراه با نظارت و کنترل‬
‫رویکرد ‪: 4‬روش مشاهده ای‬
‫رویکردهای کاوش های صحرایی‬
‫رویکرد ‪.1‬مطالعات دفتری و مشاهده ژئوتکنیکی‬
‫• ‪( Walk-over survey‬میدانی)‬
‫– اهداف‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫بررس ی نقشه های ژئوتکنیکی و رکورد های گذشته‪ :‬وضعیت مورد انتظار‬
‫چیست؟‬
‫میزان تنوع خاک زیرین چقدر است؟‬
‫مشکالت احتمالی بالقوه ساختمانی چیست؟‬
‫وضعیت های محدود کننده ژئوتکنیکی چیست؟‬
‫خطرات احتمالی (خاک دست خورده‪،‬زمین آلوده ‪)..،‬چیست؟‬
‫رویکرد ‪ .2‬بررس ی استاندارد خاک‬
‫• کمی پخته تر از قبلی‪:‬اکثر پروژه ها‬
‫• مراحل‪:‬‬
‫‪.1‬مطالعات دفتری ومیدانی‬
‫‪.2‬تعیین جزییات دقیق پروژه‬
‫‪.3‬تعیین نوع فونداسیون بر اساس نوع سازه و نوع خاک‬
‫گسیختگی فونداسیون در اثربار گذاری‪ ،‬نشست های غیریکنواخت‬
‫فونداسیون‪،‬عدم ثبات شیروانی رس ی‪،‬حمله سولفاتی به بتن و‪......‬‬
‫‪.4‬تخمین پارامترها بر اساس اطالعات بدست آمده و تجربه”برای آنالیز وضعیت های‬
‫محدود کننده‬
‫مثال‪ :‬پارامتر های مورد نیاز برای طراحی فونداسیون در رس‬
‫وزن توده رس‬
‫استحکام زه کش ی نشده رس‬
‫قابلیت فشرده سازی‬
‫تنوع موارد باال در بعد طرفی و عمودی‬
‫سطح ومحتوای سولفات آبهای زیر زمینی‬
‫اسیدیتی آبهای زیر زمینی‬
‫‪ .5‬تعیین تمام راههای ممکن برای تعیین پارا مترهای مورد نیاز بر اساس‬
‫وضعیت خاک و نوع پارامتر های مورد نیاز‬
‫•تخمین‬
‫•بر اساس اطالعات منتشر شده سایر‬
‫•دقت نسبی‬
‫سایت ها‬
‫•قیمت تقریبی‬
‫•و اطالعات قبلی همان سایت‬
‫•دسترس ی‬
‫•آنالیز عقب گرد‬
‫‪ Back-analysis‬سازه های مجاور‬
‫•ارتباط با مشکل‬
‫•آنالیز عقب گرد‬
‫‪ Back-analysis‬مشاهدات حین‬
‫ساخت و ساز‬
‫•آزمایش های البراتواری نمونه های گرفته‬
‫شده‬
‫•آزمایشات در جا‬
‫‪.6‬تصمیم گیری‬
‫• جزییات ارزیابی زمین حاال مشخص است و زمان تصمیم گیری است‬
‫• گمانه ها باید عمق کافی داشته باشند و به اندازه کافی گسترش یابند تا حد‬
‫فاصل انواع مختلف خاک را نشان دهند(داخل منطقه ای که احتماال سازه‬
‫را تحت تاثیر قرار می دهد)‬
‫• آزمایشات درجا و نمونه برداری خاک میتواند انجام شود تا بتوانیم خاک را‬
‫گروه بندی نماییم(سنگ‪،‬ماسه ‪،‬رس ‪،‬مواد آلی‪)...،‬‬
‫• رویکرد ‪:3‬بررس ی محدود همراه با نظارت و کنترل‬
‫• طراحی مجدد طی ساخت ‪:‬کاهش هزینه‬
‫• تنوع طبیعی زمین‪:‬مهندسان ‪‬نیمه محافظه کارانه(نه چندان بد‬
‫بینانه)‬
‫• مثال ‪:‬میدان ترافلگار‬
‫• اصالح طرح تخریب و باز سازی حین کار و مشاهده حرکات‬
‫زمین ضمن کار‬
‫• برس ی با روش املانهای محدود وشرایط مرزی‬
‫میدان ترافلگار‬
‫• رویکرد ‪: 4‬روش مشاهده ای‬
‫• پک (‪)1969‬‬
‫• سه روش‪:‬‬
‫– کاوش محدود ‪+‬ضریب اطمینان‬
‫‪Ralph B Peck‬‬
‫– کاوش محدود ‪ +‬تطبیق طراحی با تجربه‪The Godfather of Soil Mechanics‬‬
‫– جزییات ریز‬
‫اجزا روش مشاهده ای از نظر پک‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫کاوش کافی تا حد تعیین کلیات طبیعی ‪ ،‬رسوبات ‪،‬الگوها و خواص خاک‬
‫بررس ی محتمل ترین و بحرانی ترین حالت محتمل‬
‫ارائه یک فرضیه برای رفتار خاک در محتمل ترین حالت‬
‫انتخاب کمیت ها و محاسبه ارزش آنها‬
‫محاسبه همان مقادیر در بد ترین حالت(با توجه به خاک زیرین)‬
‫آماده باش بودن برای وضعیت های بحرانی مورد انتظار و در دست داشتن راه حل و‬
‫تغییرات الزم‬
‫اندازه گیری مقادیر و بررس ی وضعیت های واقعی طی ساخت و ساز‬
‫• اصالح طراحی برای انطباق با واقعیت‬
‫اجرای بررس ی سایت‬
‫•‬
‫توالی ‪:‬‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫مطالعات دفتری و بررس ی های حقیقت یابی‬
‫تفسیر عکس های هوایی‬
‫بررس ی صحرایی(میدانی)‬
‫اکتشافات زیر سطحی مقدماتی‬
‫طبقه بندی خاک‬
‫بررس ی جزئیات زیر سطحی‬
‫بررس ی فیزیکی(آزمایشات)‬
‫ارزیابی اطالعات‬
‫طراحی ژئوتکنیکی‬
‫آزمون های عرصه‬
‫تعامل مهندس ژئوتکنیک و مدیر سایت حین ساخت و ساز‬
‫دالیل طراحی حفاری های اولیه‬
‫دالیل‪:‬‬
‫•تعیین طبیعت رگه های زیرین‬
‫•تعیین تنوع خاک زیرین(عمودی و کناری)‬
‫•تفسیر بررس ی های ژئوفیزیکی‬
‫•تامین نمونه های آزمایشگاه‬
‫•انجام آزمایشات درجا‬
‫•جایگذاری ابزار(پیزومتر و اکستنسو متر)‬
‫فاکتور های اساس ی‬
‫ارتباط بین سازه‪ ،‬الگوی گمانه ها ‪ ،‬تکرار و عمق‬
‫کیفیت و کمیت مورد نیاز ‪:‬پارامتر های ژئوتکنیکی‬
‫نوع خاک و تنوعات آن‬
‫نظارت بر خاک ‪:‬کسب استاندارد‬
‫توصیف نمونه ‪:‬اصالح برنامه حین کار‬
‫ارتباط بین سازه‪ ،‬الگوی گمانه ها ‪ ،‬تکرار و عمق‬
‫• انواع پروژه ها ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫سازه های جدا و کوچک‪ :‬دکل ‪،‬خانه ‪،‬ایستگاه رادیو ‪:‬یک گمانه کافی است‬
‫پروژه های فشرده ‪:‬ساختمان ها ‪ ،‬سد ‪ ،‬پل ‪:‬حداقل ‪ 4‬گمانه عمیق و نزدیک بهم‬
‫پروژه های وسیع‪:‬مخازن ‪،‬راهها ‪،‬راه آهن و احیای اراض ی‪ :‬گمانه های کم عمق و با‬
‫فاصله ‪:‬تعیین عمق خاک خوب(مثال در مورد مخازن رسیدن به خاک غیر قابل‬
‫نفوذ)‬
‫ترکیبی از انواع‪ :‬مانند پروژهای فشرده عمل شود‬
‫• توالی گمانه ها‪:‬‬
‫• بزرگراه ‪60-30:‬متر تا ‪160‬متر و ‪ 300‬متر در خاک های یکنواخت‬
‫• ‪:UK‬هر ‪ 150‬متر ‪ 10-5‬متر عمق در مسیز جاده و ‪ 30-25‬متر نزدیک‬
‫پل ها‬
‫موارد استفاده از آزمایشات درجا‬
‫(‪)In Situ Testing‬‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫نمونه برداری با کیفیت امکان پذیر نیست(خاک گرانولر ‪،‬توده های‬
‫سنگی ترک خورده‪،‬رس خیلی نرم و حساس‪،‬خاک سنگی)‬
‫پارامتر های مورد نیاز از طریق آزمایشات البراتواری بدست نمی آید مثل‬
‫تنش افقی درجا‬
‫آزمایشات درجا نسبت به نمونه برداری و تستهای البراتواری ارزان و‬
‫سریع هستند(مثل استفاده از ‪SPT‬در رس لندن برای تعیین استحکام‬
‫برش ی زهکش ی نشده)‬
‫از همه مهمتر برای پروفایل خاک و گروه بندی آن‬
‫مراحل آزمایشات ژئوفیزیکی‬
‫‪.1‬نشست مقدماتی ژئوفیزیست و ژئوتکنیسین‬
‫‪.2‬مطالعات دفتری‬
‫‪ .3‬طراحی ”ارزیابی ژئوفیزیکی“‬
‫‪.4‬انجام آزمون های ژئوفیزیکی‬
‫‪.5‬آزمایشات اصلی ژئوفیزیکی‬
‫‪.6‬تفسیر در عرصه(‪)On-Site‬‬
‫‪.7‬گمانه های تطابقی‬
‫‪.8‬تفسیر نهایی‬
‫‪.9‬گزارش‬
‫‪.10‬بازخورد‬
‫توصیه هاي باولز ‪2‬‬
‫)‪Bowles (1996‬یپرامون تعداد گمانه الزم براي كاوش هاي صحرایي ساختمانها ابراز عقیده‬
‫كرده است كه هیچ معیار صریحي براي برآورد تعداد و عمق گمانه هاي یك پروژه وجود ندارد و‬
‫باید در هر پروژه اي براساس وضعیت سازه و ساختگاه طرح الزم براي جانمایي گمانه ها ارائه‬
‫گردد‪ .‬با این حال معیارهاي كلي زیر را براي راهنمایي معرفي كرده است‪:‬‬
‫‪ .1‬بطوركلي براي هر ساختمان باید حداقل ‪ 3‬گمانه حفاري گردد ‪ .‬در شرایطي كه سطح زمین‬
‫هموار نباشد و یا در حالتي كه پیش بیني مي شود ساختار زمین شناسي پي وضعیت همگني‬
‫نداشته باشد‪ ،‬ترجیح دارد كه ‪ 5‬گمانه ( ‪ 4‬گمانه در گوشه زمین و یك گمانه در وسط) حفاري‬
‫گردد‪.‬‬
‫‪ .2‬در حالتي كه تغییرات جنس خاك پي در جهت افقي بیش از تغییرات آن در جهت‬
‫قائم است الزم است تعداد گمانه ها افزایش یابد‪.‬‬
‫‪ .3‬براي سازه هاي نقطه اي مثل دكل ها یا سازه هایي كه بر روي سطحي كوچك بنا مي‬
‫شوند مي توان صرفا ً یك گمانه حفاري نمود‪.‬‬
‫توصیه هاي داس)‪Das (1990‬‬
‫تاكید كرده است كه یك قانون كلي برا ي در نظر گرفتن فاصله گمانه ها وجود‬
‫ندارد و برحسب میزان یكنواختي خاك منطقه و شرایط سازه‪ ،‬در هر پروژه‬
‫جانمایي گمانه ها‬
‫طراحي مي شود‪ .‬توصیه هاي كلي زیر براي شناخت حدود فواصل گمانه ها مفید‬
‫است‪:‬‬
‫‪ .1‬ساختمانهاي چند طبقه‪ 10 ،‬تا ‪ 30‬متر‪.‬‬
‫‪ .2‬سازه هاي صنعتي‪ ،‬سوله ها‪ 20 ،‬تا ‪ 60‬متر‪.‬‬
‫‪ .3‬بزرگراهها‪ 250 ،‬تا ‪ 500‬متر‪.‬‬
‫‪.4‬شهرك هاي متشكل از مجتمع و ساختمانهاي مسكوني متعدد‪ 250 ،‬تا ‪ 500‬متر‪.‬‬
‫‪ .5‬سدها و بندهاي انحرافي‪ 40 ،‬تا ‪ 80‬متر‪.‬‬
‫توصیه هاي كالیتون ‪2‬‬
‫)‪Clayton et al. (1997‬توصیه كرده اند كه عمق گمانه ها با توجه به میزان بارهاي وارده به‬
‫پي و توزیع تنش ها در عمق و همچنین وضعیت فشار آب تعیین گردد‪ .‬در پروژ ههاي مختلف‬
‫از موارد زیر مي توان استفاده كرد‪:‬‬
‫‪ .1‬مخازن ذخیره آب ‪ :‬عمق گمانه ها در مخازن ذخیره آب به نحوي تعیین شود كه حتي المقدور تا‬
‫الیه نفوذ ناپذیر ادامه یافته و یا حداقل عمق گمانه ها بیش از ‪ 2‬برابر ارتفاع آب مخزن باشد‪.‬‬
‫‪ .2‬پي سازه ها‪ :‬حفاري گمانه تا جایي ادامه یابد كه افزایش تنش قائم به خاطر احداث سازه در پي‬
‫حداكثر معادل ‪ % 10‬تنش در زیر پي باشد ‪ .‬همچنین به عنوان یك راهنماي ُكلي مي توان از‬
‫شكل براي تخمین عمق گمانه ها استفاده كرد‪.‬‬
‫‪ .3‬راهها‪ :‬در پروژه هاي راهسازي معموالً عمق گمانه محدود به ‪ 2‬تا ‪ 4‬متر است‪ .‬با این حال در‬
‫مواردي كه طرح راه با خاكبرداري یا خاكریزي حجیم و ضخیم مواجه مي شود‪ ،‬توصیه مي‬
‫شود كه حداقل ‪ 5‬متر زیر سطح تمام شده راه در خاكبرداري و حداقل ‪ 5‬برابر ارتفاع خاكریز‬
‫در خاكریزي توسط گمانه ها شناسایي شود‪.‬‬
‫‪ .4‬خاكریزها‪ :‬براي شناسایي خاكریزها و دایك ها‪ ،‬عمق شناسایي حداقل باید به اندازة ارتفاع‬
‫خاكریز باشد ‪.‬‬
‫مشخصات فنی(‪)Specification‬‬
‫‪ .1‬ورود ‪،‬دسترس ی و باز گرداندن به حالت اول‬
‫‪ .2‬خدمات(انشعابات)‬
‫‪ .3‬حفرات آزمایش ی‬
‫‪ .4‬حفاری‬
‫با تشکر از توجه شما‬
‫آخرین روز های سال ‪92‬‬