٣ ٢ ١

:چكيده

بعلت وسعت اراضي قابل كشت در استان خوزستان، شبكه هاي عظيم آبياري و زهكشي در

در عين حال تشكيالت ساختاري . اين منطقه بوجود آمده است و يا در حال ساخت مي باشد . ده شده است خـاك بـه گونـه اي اسـت كـه همـه نوع خاك مسئله دار در سطح استان مشاه

خـاك هـاي مسـئله دار شـامل خـاك هـاي واگـرا، روانگـرا، رمبـنده، تورم زا و حاوي امالح .مي باشند ) …همچون گچ و (شيميايي مضر

متاسـفانه عـدم توجـه طـراحان يـا مجـريان به اهميت ساختار خاك در ساخت ابنيه فني و بكه هاي آبياري و سـازه هـا ي روي آن سـبب بوجـود آمـدن خسارات وسيعي در سطح ش

لذا در نظر گرفتن راهكارهاي ساخت سازه ها در خاك هاي مسئله دار . زهكشـي شـده است موجـب پيشـگيري از بوجـود آمـدن خسـارات احـتمالي و نيـز تـرميم و يا تثبيت سازه هاي

. موجود ساخته شده بر روي اينگونه خاك ها خواهد شد

وي امالح گچ پرداخته است زيرا بعلت ساده ايـن تحقيق به بررسي سازه ها در خاك هاي حا انگاشــتن خســارات ناشــي از ايــن گونــه خــاك هــا و وســعت زيــاد آنهــا در ســطح اســتان

رئيس بخش سازه دفتر فني سازمان آب و برق خوزستان - كارشناس ارشد مكانيك خاك و پي سازي -١

كارشناس ارشد معاونت طرح هاي توسعه منابع آب سازمان آب و برق خوزستان–يك دكتراي هيدرول-٢

دانشگاه آزاد اسالمي اراك- دانشجوي كارشناسي ارشد شيمي-٣

تخصصي ساخت كانال ها محدوديت ها وراه حلهاتخصصي ساخت كانال ها محدوديت ها وراه حلها ––كارگاه فني كارگاه فني

ساخت كانال ها ي آبياري در خاك هاي گچ دار،

محدوديت ها و راه حل ها

محمدتقي منصوري كيا حسن كيامنش– )١(

)٣( خ بهناز شاهر– )٢(

خوزسـتان، حجم قابل توجهي از خسارات موجود ناشي از وجود اينگونه خاك ها در شبكه .هاي آبياري و زهكشي است

هت ساخت يا ترميم سازه ها بر روي هـدف نهـايي از تحقيـق، ارائه پيشنهادات اجرايي در ج نهايتا افزودن يك تا سه .ايـنگونه خـاك هـا در مـنطقه عمومـي پـاي پـل يا بهببهان مي باشد

درصـد آهـك همـراه بـا افـزودن حداكثر هفت درصد روغن سوخته خودرو به خاك گچ دار .سبب بهبود خواص آن جهت ساخت كانال هاي آبياري شده است

روش تحقيق-١

پايان ” كتب تخصصي ”يـن راسـتا پـس از جمـع آوري اطالعات از گزارشات فني ذيربط در ا نامـه هـاي تحصيلي و تجارب شخصي افراد دست اندر كار اين مقوله، يك سري آزمايشات

جهت تعيين تاثير غلظت گچ بر روي خواص خاك و نيز (مكانيك خاك و آناليز هاي شيميايي .صورت گرفته است) اين خواص تاثير مواد پايدار كننده بر روي

راهكارهـاي اجرايي و پيشنهادات ضروري با در نظر گرفتن ابعاد اقتصادي روش " و نهايـتا .هاي مختلف ارائه شده است

بزرگـترين مشـكل موجود در انجام اين تحقيق، كمبود اطالعات مدون و اصولي در تجزيه و از آنجا كه مشكل گچ دار بودن . ه است تغيير رفتار فيزيكي و شيميايي خاك هاي گچ دار بود

روانگرا يا تورم زا يودن آن انگاشته شده است فلذا تحقيقات –خـاك كـم اهميت تر از واگرا .بعمل آمده در اين زمينه بسيار كمتر از ساير خاك هاي مسئله دار بوده است

را با همديگر پراكـنده بـوده و بـه سختي مي توان نتايج آنها " گزارشـات موجـود نيـز غالـبا علت اين موصوع پيچيدگي رفتار خاك هاي گچ دار بعلت تغيير ساير كاتيون . مقايسـه نمـود

به عبارت بهتر آزمايشات بعمل . هـاي موجـود در خـاك و تغييـر در ساختار خاك مي باشد آمـده نشـان مـي دهد كه اگر از سه منطقه مختلف سه نمونه خاك با درصد گچ يكسان تهيه

وجـه نمي توان انتظار داشت كه پارامترهاي مشخصه فيزيكي، شيميايي اين شـوند بـه هيـچ .يكسان باشند" خاك حتما

گذشته از آنكه كم و كيف گچ موجود در خاك بر اين پارامترها مؤثر است بايستي به عوامل : مهم ديگري نيز اشاره نمود كه از آن جمله اند

نوع و غلظت كاتيون هاي موجود در خاك -١

غـلظت كاتيون هاي موجود درآب منفذي و يا آبي كه توسط پديده نشست به نـوع و -٢ خاك وارد خواهد شد

درجه اشباع خاك -٣

درصد تراكم خاك -٤

درصد تحكيم خاك -٥

وضعيت تنش هاي اعمالي بر خاك و گراديان هيدروليكي اعمالي برآن -٦

٧- PHخاك و آب موجود در آن

مشكالت ساخت سازه ها در خاك هاي گچ دار-٢

در اغـلب مـوارد وجـود گـچ در خاك موجب مشكالت عمده اي در ساخت سازه ها بر روي . اينگونه خاك ها و نيز كاهش عمر مفيد آنها مي گردد

بعبارت بهتر . مي دانيم كه ترميم خاك هاي سديمي جهت اهداف كشاورزي صورت مي گيرد در جانشيني كاتيون جهـت بهـبود خواص خاك هاي شور با اضافه نمودن گچ به آنها سعي

+ Ca2 SO4با توجه به اينكه فرمول شيميايي گچ . در خاك داريم + Naبجاي ++ Caهـاي

2H2O مي باشد، فرآيند اين واكنش به شرح زير خواهد بود:

] ] 424 SoNaCaرسCaSoرستبادلىکاتيون NaNa +⇒+

تبادلي آن است بوجود مي يون Ca ، كلوئيدي كه + Na بجاي ++Caبـنابراين با جايگزيني . خاك بهبود مي يابدESPآيد و سولفات سديم از خاك خارج مي شود و

كه بدترين حالت قليائيت در خاك قليايي (اگـر در خـاك كربنات سديم نيز وجود داشته باشد واكنش شيميايي انجام مي شود،كه اين سديم نيز از خاك خارج شده و كربنات كلسيم ) است

:يعني. ي گرددجايگزين آن مNa2CO3 + CaCO4 CaCO3 + Na2SO4

نتيجه اينكه .البـته كربـنات كلسـيم رسـوب نمـوده و سـولفات سديم از خاك خارج مي گردد

.يي خواهد شداضافه نمودن گچ به دو شيوه سبب بهبود خاك قليا

و طبق واكنش (از ديدگاه كشاورزي بي ضرر % ) ٢٥حتي تا (بـنابراين وجـود گـچ در خـاك " گچ در خاك عمدتا % ٤اما از ديدگاه سازه اي بيش از . مي باشد ) هـاي ذكـر شده گاهي مفيد

.سبب تخريب هاي سازه اي خواهند شد

مقدار گچ موجود در خاك گـرچه اكـثر محققيـن معـتقد هسـتند كـه ميزان خسارات وارده با امـا توجـه بـه ايـن نكته ضروري است كه اكثر تحقيقات بعمل آمده در مورد . تناسـب نـدارد

تخـريب سـازه هـاي سـاخته شـده بـر روي خـاك هـايي با ساختارهاي متفاوت و تركيبات بعبارت بهتر ايشان به محض مشاهده هر . مختلف عناصر سازنده خاك، صورت گرفته است

بـه انجـام آزمايشات فيزيكي و ) كانـال هـاي آبيـاري و زهكشـي "عمدتـا (ه اي تخـريب سـاز مكـانيكي و شـيميايي خـاك پرداخـته و بعـنوان معيـاري شـاخص، درصد گچ در محل هاي

غافل از اينكه اين مقايسه ها مبناي درستي ندارد و ما . تخـريب شـده را مقايسـه نمـوده انـد ا نسبت به درصد تخريب سازه اي، مورد مـي توانيـم درصـد گـچ موجـود در خاك ر زمـاني

) …پتاسيم، سديم، منيزيم، ( ارزيـابي صـحيح قـرار دهيم كه كليه عناصر در نمونه مفروض . هر دو خاك يكي بوده و تنها درصد گچ آنها فرق كندStructureساختار

البـته بـا فرض برابر بودن ساير . صـحيح نمـي باشـد " لـذا ايـن نـتيجه گيـري محـلي ظاهـرا ، نحـوه ) پودر يا بلور بودن آن ( صـه هـاي خـاك همچـون شكل گچ موجود در خاك مشخ

ابعاد اكثر دانه ها ( ، دانه بنـدي گچ )بصورت متمركز يا مخلوط با خاك ( پخـش آن در خاك .خاك تغييرايجادميكنـد مشخصه هاي نيزدركم وكيف…و) به رس نزديكتر باشد يا ماسه

جود يون كلسيم و جايگزين شدن آن بجاي سديم موجود در در اكـثر تحقيقـات بعمل آمده و كـاني هـاي خـاك بعنوان راه حلي جهت كاهش پتانسيل تورم يا واگرايي خاك مثبت ارزيابي

.شده است

كـه يون كلسيم نيز وجود، بعلت امكان انحالل آن در آب، خطر پوك ) CaSO4(ليكـن در گـچ Ca و در اينگونه خاك ها باال بودن .شـدن خـاك و شسـته شـدن ذرات خاك بوجود مي آيد

.به تنهايي بيانگر بهتر بودن شرايط خاك نمي باشد

PH تاثير -٣

روي نفوذ پذيري خاك مؤثر است يا خير، بستگي به پارامترهايي همچون PHاينكه تغييرات كـاني هـاي تشـكيل دهـنده خاك ، ساختار فيزيكي آن ، كم و كيف مواد شيميايي موجود در

با اين حال براي يك . دارد… خـاك و آب بيـن ذرات آن و نيـز آب عـبور كنـنده از خـاك و

از آنجائكه : آن تغيير يابد مي توان نتيجه گرفتPHخـاك بـا مشخصـه هـاي ثـابت كه تنها سبب افزايش حد خميري،افزايش " PH دارند افزايش مقدار PH>8" خـاك هـاي گچي عموما .مي گردد وذ پذيريحد رواني و افزايش نف

ممكن است حد خميري ١١ تا ٧ از PHمالحظـه شـده اسـت كه در يك خاك رس با افزايش البته تغييرات دقيق اين . افـزايش يابد % ٢٢٠ تـا ٠و نفـوذ پذيـري از % ١٥و حـد روانـي % ٢٥

پارامـترها مـدون نشـده اسـت زيرا پارامترها دخيل در تغيير مقدار حد رواني،حد خميري و . نمي باشدPH پذيري بسيار بوده و تنها تابع نقوذ

در خاك مي تواند ناشي از بارش باران هاي PHذكـر ايـن نكـته ضروري است كه تغييرات تبديل مي SO2درصـد حجـم نفـت در تصـفيه خانه ها به گاز /. ٥قـريب بـه . اسـيدي باشـد

با آب موجود SO2 هنگام بارندگي در برابر كاتاليزور مناسبي همچون رعد و برق گاز .شود CO2 , COو يا .در هـوا واكـنش شـيميايي انجام داده و به اسيد سولفوريك تبديل مي شود

به بخار آب تبديل و آنگاه با آب واكنش " ناشي از سوخت مواد فسيلي در هواي سرد سريعا .نشان داده و اسيد بوجود مي آورند

بنابراين . باشد ٥/٥ و حتي ٦برابر PHممكـن اسـت بـاران هاي حاوي اينگونه اسيدها داراي خاك مناطق مختلفي از PHنـتيجه مـي گيـريم كـه اوليـن بـارش هـاي سـاالنه مي تواند در

.خوزستان تاثير گذار باشد

كاني هاي خاك-٤

گـرچه مسـلم اسـت كـه كـاني هاي تشگيل دهنده خاك بر رفتار آن تاثير مستقيم دارند ولي درصد (نوع كاني ها،درصد گچ و مشخصه هاي اساسي خاك تابحـال هيچ رابطه دقيقي بين

.ارائه نشده است) … تورم،ضريب نفوذ پذيري،تحكيم پذيري و

درصد جذب آب و دانه بندي خاك-٥

متغير ٩٢/٢٣ تا ١٤/١٥در اين تحقيق،درصد رطوبت مورد استفاده نمونه ها ثابت نبوده و از دي كليه نمونه ها ثابت و درصد رطوبت هاي اشاره الزم به ذكر است كه دانه بن .بـوده اسـت

.شده درصد رطوبت اپتيمم در آزمايش برش مستقيم براي هر نمونه بوده اند

سرعت انحالل-٦

اگـر حفـرات خاك يا درزه هاي موجود در سنگ گچ دار تحت گراديان هيدروليكي ثابت قرار ن آب موجب افزايش حفرات يا گيـرند انحـالل گـچ موجـود آغاز شده و در طول مسير جريا

همچنين .درزه هـا گـرديده و ايـن افزايش از قسمت ورودي به سمت خروجي كاهش مي يابد در طـول مسـير جـريان آب در جاهـايي كـه ژيپس خالص باشد، افزايش قطر نسبت به نقاط

در حـالت آب غيـر اشباع،گسـترش درزه بغير از درزه هايي كه .اطـراف بيشـتر خواهـد بـود اين در حالتي است كه درزه ها در حالت آب . دارنـد رخ نمـي دهد ١/٠ mmتر از عـرض كمـ

٥/٠ – ٢/٠حتي اگر (اشـباع از يـون سولفات كلسيم، افزايش آبگذري از خود نشان مي دهند جيمز .سرعت انحالل گچ در آب تابع متغيرهاي زيادي است ). عـرض داشـته باشند ١ mmو

:ا براي اين فرآيند تعريف نموده اندفرمول هاي زير ر) ١٨٧٨(و لوپتون dm/dt = KA (Ca – C ) , dm/dt = KA ( Ca –C )2

t جرم ماده حل شده در زمان mدر اين فرمول

A :سطح جريان محلول

Ca :غلظت اشباع

C : غلظت در زمانt

اين روابط بر اساس آزمايش سيركوالسيون جريان از نمونه . بت انحـالل مـي باشد ثـا Kو گچ دار بدست آمده اند،بدين ترتيب كه با عبور جريان از نمونه و عبور مجدد آب رد شده از

مي توان ميزان ) SO4 يا Ca++(نمونـه بـه سيسـتم و ثـبت تغييـرات غلظت ماده حل شده .انحالل را بدست آورد

جريان

ونه پمپ نم

براي كاليبره نمودن سيستم20cc كنداكتومتر محلول سير كوله ) ١( شكل

.هر چه سطح انحالل و سرعت جريان آب بيشتر شود مقدار انحالل بيشتر خواهد بود

K 6-10 * 1.067 ثابت انحالل بين < K < 3.095 * 10-5 m/s مي باشد . ⇒Ln ( Ca / (Ca – C )) = ( K * A/ V) * t

mmجاد شده به قطر با سوراخ اي١٠ cmتحقيقـاتي در ايـران بر روي صخره هايي به طول : در آن صورت گرفته و نتايج زير بدست آمده است٣

Kبا افزايش سرعت جريان،زمان رسيدن به حد اشباع خاك كاهش يافته و -١

.فزايش مي يابدا

ميزان انحالل

m3/s V=0.9 m/s

V=0.75m/s V=0.5

V=0.2 m/s 0 20 40 60 80

زمان رسيدن به حد اشباع خاك ) ٢(شكل

هـر چه طول مسير جريان در نمونه بيشتر باشد، قطر ثانويه سوراخ ايجاد شده كمتر خواهد

گرم ٩/١حالليت گچ حدود . اين موضوع در شكل به نحو بهتري نمايش داده شده است .بـود

.ت گرم در ليتر اس٠١٣/٠در ليتر و حالليت آهك بسيار كمتر و در حدود

٥ ٤ K Pore Water آب خالص قطر لوله ٢

١٨m

mراخ

سوطر

ق ٢٥/٠ ٠ ٤٠ ١٥ ١٠ ٠

) ٤( و ) ٣( شكل

و تناسب آن با درصد گچ موجود در خاكEC مقدار -٧

.يم در آب موجود در خاك مي باشد بطور تقريبي جدول زير بيانگر غلظت سولفات كلس

Ec mmoh/ cm ْغلظت سولفات كلسيم 25 درmeq / l ١ ١٢١/٠ ٢ ٢٢٦/٠ ٥ ٥/٠ ١٠ ٩/٠ ٢٠ ٥٨٤/١ ٥/٣٠ ٢٠٥/٢

:جهت محاسبه درصد گچ در خاك توسط روابط زير )١( جدول شماره ميلي ليتر محلول ٢٠ سولفات كلسيم در meq/l = سولفات كلسيم meq/l× ميلي ليتر آب مقطر

١٠٠٠

١٠٠ ×meq ميلي ليتر محلول اوليه ٢٠ سولفات كلسيم در = meq/l گرم خاك١٠٠سولفات كلسيم در

نسبت خاك به آب × ٢٠

meq درصد گچ = ٠٨٦١/٠* گرم خاك ١٠٠ سولفات كلسيم در

:در كل تخريب هاي ناشي از وجود گچ در خاك به اشكال زير صورت مي گيرد -٨

در مـناطقي كه سطح آب هاي زيرزميني باالست و يا به علت جريان آب، خاك پيرامون ١-٨و خاك سولفات بـا انجام واكنش هاي شيميايي بين آب، گچ . سـازه اشـباع مـي گـردد

.هاي جديدي توليد مي شوند كه سبب تشديد تخريب هاي شيميايي در بتن مي گردد

در اثـر اشـباع شدن خاك، كاتاليزور مناسب آب سبب افزايش فعل و انفعاالت شيميايي ٢-٨ .بين كاتيون هاي موجود در خاك مي گردد

افذ خاك يا آب در حال بسـته به نوع و كميت امالح خاك يا امالح محلول در آب بين من درصورتيكه آب " مثال. جـريان از خـاك، مـي تـوان انتظار واكنش هاي متفاوتي داشت

خـالص در خـاك جـريان يـابد يـا سـبب اشـباع آن شود، خطر حل شدن گچ در خاك امـا اگـر آب حـاوي امالح زيادي باشد، تبادل كاتيوني به سختي . بيشـتر خواهـد بـود

.ه حل شدن گچ در آب بسيار كمتر خواهد بودصورت صورت گرفته و در نتيج

در هـر حـال نوع دوم تخريب بواسطه گچ،بعلت حل شدن گچ در آب و خارج شدن آن پوك " كـه ايـن خود موجب افزايش تخلخل خاك و متعاقبا . از محيـط انجـام مـي شـود

افزايش نشست پذيري و در كل ضعف استراكچر – كـاهش مقـاومت برشـي –شـدن .خاك مي گردد

اثرات مكانيكي ايجاد سوراخ و گودال در خاك هاي مجاور سازه ها٣-٨

ايـن اثـرات بيشـتر از اثـرات شيميايي ناشي از انحالل گچ در آب موجود در خاك مي تبديل آنها به تخريب هاي " و ايـن بعـلت استمرار تخريب هاي شيميايي و نهايتا . باشـد

.فيزيكي و متمركز مي باشد

بتـني در شـيب جـداره كانالهـا كـه بعـلت مرطوب شدن و در نتيجه بـاالزدگي پوشـش ٤-٨ .صورت مي گيرد) حاوي انيدريد(افزايش حجم خاك گچ دار خشك

ايجـاد نشست هاي موضعي در زير پوشش بتني كانالها و در نتيجه فرورفتگي پوشش ٥-٨ موجب افزايش نفوذ آب بدرون خاك مي " بتـني و ايجـاد تـرك در سـطح بتن كه نهايتا

كـه با افزايش وسعت اينگونه تخريب ها ممكن است حفره هايي در زير پوشش . گـردد و يا حتي در ) در برم ها (بتني در كف يا جداره كانالهاي آبياري و يا خاك پشت كانال

اين حفره ها مي توانند محل تمركز آب وافزايش . كـنار پـي سـاير سازه ها ايجاد شود . وسيع آينده باشندتخريب هاي" انحالل گچ و نهايتا

ايجاد ترك هاي طولي يا عرضي در مقطع كانالهاي بتني ٦-٨

البـته اكـثر تـرك هـاي طولي بتن كانالها در خط مركزي خاك خشك و اشباع به وقوع چرا كه در . مي پيوندد و اين به تغيير فشار اعمالي بر پوشش بتني از سوي خاك دارد

پوكي آن افزايش يافته و نشست " اك و نهايتا خـاك اشـباع بعـلت انحالل گچ، تخلخل خ . پذيري آن نسبت به خاك خشك افزايش يافته و باربري آن كاهش مي يابد

)بعلت تغييرات موضعي در تخلخل خاك زير پوشش بتني( اعوجاج سطح بتن كانالها ٧-٨

تخريب كامل مقطع٨-٨

،كالورت ها، كيپ شدن عمـلكرد نامطـلوب تاسيسـات هيدروليكـي همچون سيفون ها ١-٨-٨ سبب باال آمدن آب از آنها شده، حجم قابل توجهي از آب وارد خاك …آشغالگيرها و

.مي گردد

)بصورت جويباري چه در سطح و چه در عمق(اگـر ورود آب به خاك با شارش آب با . همـراه باشـد، امكـان انحالل سريع گچ در آب و شسته شدن خاك افرايش مي يابد

اك، شـبار ايجـاد شـده در محـل تـراوش، عميق تر شده و اليه هاي شسـته شـدن خـ .جديدتري از خاك گچ دار در معرض خطر انحالل و شسته شدن قرار مي گيرد

اگـر جـريان آب قطـع نشده و سرعت انحالل گچ در خاك زياد بوده و حجم قابل موجهي از ايت مي تواند بقدري خـاك حـاوي گچ دار در حال انحالل باشد، روند خارج شدن خاك از س

بنابراين سازه هاي متكي به اينگونه . سـريع باشـد كـه موجـب تخليه عمده خاك باربر گردد تخريب موضعي و سرانجام تخريب كامل مي " خـاك هـا دچـار شكسـت سـازه اي و نهايـتا

توجـه شـود كـه آشـفته شدن جريان آب در خاك ها باعث بهم ريختن بافت خاك و . گـردند فلذا نمي توان از . تـوده خـاك شـده و شرايط قانون دارسي نقض مي گردد جابجـايي ذرات

. محاسبات متداول نفوذ آب در خاك جهت محاسبه زمان تخريب ساختار خاك استفاده نمود فـرار آب از درز بيـن پـانل ها بعالوه عدم آب بندي مناسب آنها و عبور آب از ترك ٢-٨-٨

عث تمركز تراوش آب گرديده و مي تواند روند هـاي ايجـاد شـده در سـطوح بـتن كانالهـا با . تخريبي مورد اشاره را بوجود آورد

روند انجام آزمايشات-٩

بـا توجـه بـه تغييرات وسيع بافت،دانه بندي تشكيل دهنده خاك هاي گچ دار در مناطق تحت هيه شود تصميم گرفته شد كه كليه نمونه هاي خاكي از يك نقطه ت ) پاي پل و بهبهان (مطالعه

آن ثابت فرض شود و بدين ترتيب بتوان تغيير )بجز درصد گچ (تـا سـاير ويژگـي هاي خاك البته نحوه قرارگيري واقعي .رفـتاري خـاك گچ دار تحت اثر درصد گچ را بهتر بررسي نمود

و تنوع در كيفيت ) …بصورت ژيپس، مخلوط كامل يا مخلوط موضعي و (گـچ در خاك محل گــچ درون خــاك و انجــام آزمــايش بــر روي آن تفــاوت هــايي گــچ هــا بــا پخــش مقــداري

بـنابراين تـالش شـده است كه نتايج بدست آمده از آزمايشات اين تحقيق و آزمايشات .داردمشـابه توسـط ساير محققين،تطبيق داده شده و موارد اختالف بخوبي بررسي و مو شكافي

.شوند

تايج بدسـت آمده در مراحل اوليه البـته بعـلت پـاره اي مشـكالت اجـرايي و بـا توجـه بـه نـ .آزمايشات تعداد و نوع آزمايشات انجام يافته تغييراتي نموده اند

بعبارت .نكته قابل توجه ديگر اين است كه افزودن گچ داراي تناسب وزني مستقيم نمي باشد گرم خاك بدون گچ سبب پيدايش خاكي صد ٩٨بـه ) سـاختماني ( گـرم گـچ ٢بهـتر افـزودن

خالص نبوده و ) چه فله و چه پاكتي (زيرا پودر گچ هاي موجود . گـچ نمي شود %٢گـرمي بـا بنابراين افزايش درصد گچ در خاك وابسته .مقدار قابل توجهي ناخالصي در آنها وجود دارد

.به درصد خلوصي گچ نيز مي باشد

ا گرم از آن ر ٤باشد بايستي قريب به % ٥٠بعـنوان مثال اگر درصد خلوص گچ در مثال فوق .گچ بدست آيد% ٢به خاك افزود تا خاكي با

انجـام هـر كـدام از آزمايشات در نظر گرفته شده براي خاك هاي گچ دار نكاتي را در برمي در مورد آزمايش تحكيم، پاسخ هاي بدست آمده در اين آزمايش براي خاك گچ " مثال. گيـرد

حت سربار ثابت و دسترسي به زيرا تورم معموالً ت .دار مناسب تر از خاك تورم زا مي باشد ليكـن خـاك در آزمايشگاه با شرايط دسترسي به آب ثابت . آب مـتغيير صـورت مـي گيـرد

قـرارداد و اين از شرايط خاك تورم زا در محل بدور بوده ليكن با شرايط خاك هاي گچ دار .در زير سازه اي آبي همخواني بهتري دارد

بت به تغيير درصد اختالط مصالح ترميم كنندهتغييرات كاتيون هاي اصلي نس ) ٥(شكل

نسبت به تغيير درصد اختالط مصالح ترميم كنندهECتغييرات ) ٦(شكل

05

101520253035

a d e j p q r w g1 h1 i1

درصدگچدرصد سيماندرصدآهکروغن سوختهسولفات آلومينيمکاتيونهاى اصلى

0

10

20

30

40

50

a b c d e j p q r w b1 g1 h1 i1

درصدگچدرصد سيماندرصدآهکروغن سوختهسولفات آلومينيمec

نسبت به تغيير درصد اختالط مصالح ترميم كنندهPIتغييرات ) ٧(شكل

نسبت به تغيير درصد گچ در خاكPHتغييرات ) ٨(شكل

نسبت به تغيير درصد آهك و گچ PHتغييرات ) ١٠(شكل

02468

101214

a b c d e f g h I j

درصدگچدرصد سيماندرصدآهکpi

0

5

10

15

20

25

a b c d y i1

درصدگچph

0

5

10

15

20

25

a b c d h j b1 j1

درصدگچد رصداهکph

نسبت به تغيير درصد روغن سوخته و گچPHتغييرات ) ١١(شكل

نسبت به تغيير درصد سولفات آلومنيوم و گچPHتغييرات ) ١٢(شكل

تغييرات ضريب چسبندگي نسبت به تغيير درصد سيمان ،گچ ،روغن سوخته ) ١٣(شكل ،آهك و سولفات آلومينيوم

0

5

10

15

20

25

a b c d k I p q r d1 e1 i1

درصدگچ درصدروغنph

0

5

10

15

20

25

a b c d m n s t u f1 g1 i1

درصدگچد رصدزآجph

0

5

10

15

20

a b c e k m p r s u w* a1 d1 f1

درصدگچدرصد سيماندرصدآهکروغن سوختهسولفات آلومينيمضرىب چسبندگى

تغييـرات زاويـه اصـطكاك داخـلي نسـبت بـه تغييـر درصـد سيمان ،گچ ،روغن ) ١٤(شـكل

سوخته ،آهك و سولفات آلومينيوم روش هاي كاهش پتانسيل تخريب سازه -١٠

فلذا كليه روش هاي . بـدون شـك جهـت انحـالل گـچ در خاك بايستي آب وجود داشته باشد

اهش امكان دسترسي آب به خاك و حتي المقدور ايجاد تـرميم خـاك گـچ دار در برگيرنده ك كانال ها، زهكش ها و يا (نفوذ آب هاي سطحي . اليـه نفـوذ ناپذير بين آب و خاك مي باشند

به خاك، وجود و حركت آب هاي زيرزميني و هر چه خالص تر بودن اينگونه آب ) آب باران .ها مي تواند پتانسيل انحالل را افزايش دهد

كـاهش پتانسـيل تخريب سازه بر روي خاك گچ دار شامل چهار دسته كلي مي روش هـاي :باشند كه عبارتند از

تعويض خاك-الف

ترميم خاك–ب

تثبيت خاك–ج

استفاده از غشاء نفوذ ناپذير و بكارگيري شگرد هاي مهندسي–د

010203040506070

a b c e k m p r s u w* a1 d1 f1

درصدگچدرصد سيماندرصدآهکروغن سوختهسولفات آلومينيمزاوىه اصطکاک داخلى

تعويض خاك-١-١٠

ه هاي سطحي خاك گچ دار، جايگـزين كـردن خـاك مناسـب بـا نفـوذ پذيـري كـم بجـاي الي در مـناطقي كـه سـطح آب زيرزمين پايين بوده و زهكش هاي مناسب براي جمع " خصوصـا

.آوري آب هاي سطحي بوجود آيد، بسيار مناسب خواهد بود

بتازگي در بازه هايي از (البـته اسـتفاده از ايـن روش در سـازه هـاي خطـي مفيد خواهد بود پل كه جزء شبكه هاي آبياري و زهكشي كرخه مي كانـال هـاي اصـلي قطعـه دو دشت پاي

تعويض خاك بايستي تا رسيدن به خاك هاي خوب ). باشند اين روش بكار گرفته شده است ســانتيمتر مــي ١٠٠ تــا ٥٠بيــن " عمــق عمــلي تعويــض معمــوال. و مناســب صــورت پذيــرد

زه هاي ايستگاه پمپاژ، سا(اسـتفاده از ايـن راهكـار جهـت سـاخت سـازه هاي متمركز .باشـد اصلي ترين .بعـلت بـاال بـودن ميـزان نشسـت هاي تحكيمي توصيه نمي شود ) …سـنگين و

.عامل تعيين كننده ضخامت خاك تعويض نفوذ ناپذير كردن اليه سازه مي باشد

ترميم خاك-٢-١٠

دربخش نتيجه گيري به راهكارهاي ترميم خاك اشاره شده است

تثبيت خاك-٣-١٠ درصد ٦/٠ الي ١/٠ با سولفات آلومينيوم با درصد وزني تثبيت خاك-١-٣-١٠

كه سبب جايگزيني كاتيون با ظرفيت ١.خصوصـاًيكي از راه هـاي عملي ولي گران قيمت است بوده و تاثير Naليكن اين شيوه در برگيرنده كاهش . باالتـر بجـاي سديم در خاك مي گردد

دار به گونه اي باشد كه وجود لـذا اگـر طبيعت خاك گچ . انـدك مـي باشـد SO4آن بـر روي مي توان شاهد Na باعث ايجاد ضعف هايي در خاك شده باشد با حذف Na و SO4" توامـا

.بهبود خواص خاك بود درصد٤ الي ١ با درصد وزني Ca (OH)2 استفاده از شيره آهك -٢-٣-١٠

با آهك-٣-٣-١٠

با يكديگر و تشكيل ذرات بزرگتر در اثـر اختالط رس با آهك،ذرات رس تمايل به جفت شدن

و افزايش حد خميري ) PI(و نشانه خميري ) LL(اين فرآيند سبب كاهش حد رواني .دارنـد )PL ( حد انقباض و كارايي خاك گرديده و در كل خواص مقاومتي خاك بهبود مي يابد.

دار مي تجـربه نشـان مـي دهـد كـه رس هـاي كلسيم دار براحتي با اضافه كردن سيمان پاي شـوند ليكـن رس هـايي كـه داراي يـون هـاي سـديم و هيـدروژن بيشتري هستند و طبيعت

.دارند،با آهك بهتر تثبيت مي گردند) تورمي ( آماسي

با سيمان-٤-٣-١٠

و نشاني خميري كمتر از ٥٠ تا ٤٥تثـبيت بـا سـيمان بـراي رس هايي كه حد رواني كمتر از .اهد داشت داشته باشند، عملكرد بهتري خو٢٥

استفاده از غشا نفوذ ناپذير-٤-١٠ در خاك هاي رس سبب كاهش )… همچـون ساقه هاي برنج و ( اسـتفاده از اليـاف كششـي -١-٤-١٠

اين كاهش تا (وزن مخصـوص خشك شده،همچنين درصد تورم نمونه ها را كاهش مي دهد ). درصد به نصف كاهش مي يابد١٢ تا ٣ درصد اختالط چشمگير و از ٣

" مثال(هنوز تجربه اي در رابطه با اختالط الياف طبيعي كششي و يك ماده نفوذ ناپذير كننده كه سبب باال بردن مشخصه هاي مقاومتي خاك وكاهش نفوذ پذيري " توامـا ) مـواد روغـني

.گردد،وجود ندارد

ل نفوذ فـلذا در ايـن تحقيـق تصميم گرفتيم تا از مواد ارزان قيمت روغني براي كاهش پتانسي الياف + روغن سوخته ماشين (بـتوانيم امكان تركيب هر دو سيستم " ونهايـتا .اسـتفاده كـنيم

.را بررسي نماييم) كششي

استفاده از غشاء نفوذ ناپذير و شگردهاي مهندسي-٢-٤-١٠

:توصيه هاي استفاده از اين روش ها عبارتند از

و خارج ساختن خاك هاي ) اكريزيبجاي خ ( قـرار دادن كانـال هـا تـا حد ممكن در برش - مازاد تا حد امكان

مرطوب " مسـير كانـال هـاي برشـي كـه بـراي كانال سازي داده شده است بايد مقدما - .شوند

در . كـليه حفـره هـا وگـودال هاي موجود در خاك بايستي با مصالح مناسب پر شوند -است، بهتر است صـورت ساخت سازه اي هيدروليكي كه امكان نفوذ آب به خاك بيشتر

) Cntalenia Araganمشابه تجربه اسپانيا در كانال( مخـلوطي از سـيمان و مالت رس .و يا شفته آهك مورد استفاده قرار گيرد

،پلي اتيلن، Polymeric,PVCپوشـش نفـوذ ناپذيـر مـي توانـد از نـوع مواد پالستيكي، - .باشد… الينينگ و بتن مسلح پيش ساخته،بتن غير مسلح… ژئومبراين،ژئوكمپوزيت و

مقاومتر و عريض تر و گران تر از محصوالت پلي اتيلن PVCتوجـه شـود كـه محصـوالت ليكن .ليكـن تعميـر آنهـا راحـت تـر بوده و با چسب مايع بخوبي بهم چسبيده ميشوند بـوده،

بـرخالف پـلي اتيـلن،در شـرايط قرار گيري زير خاك با گذشت زمان سفت و انعطاف ناپذير .مي شوند

اسـتفاده از پلي اتيلن در كانال هاي آبرساني آمريكا توسط سازمان اصالح ) ١٩٦٩(در سـال .اراضي توصيه گرديده است

ميليمـتر در پروژه كركوك عراق و شبكه هاي آبياري و ١٠ بـا ضـخامت PVCاسـتفاده از .زهكشي اصفهان بيانگر توصيف هاي ارائه شده مي باشد

مثل سيمان هاي ضد (ري كلسـيم آلومينات كمتري دارند اسـتفاده از سـيمان هـايي كـه تـ - .مفيدتر از ساير سيمان هاست ) ٥سولفات تيپ

كـاهش سطح آب هاي زيرزميني نيز راهي مفيد جهت كاهش پتانسيل تخريب ساختار خاك -در مـناطقي كـه سـطح آب هـاي زيرزميـني باالسـت،با جايگزيـني سـولفات هاي .مـي باشـد

لذا تعبيه زهكش هاي مناسب يا .سريعتر صورت مي گيرد ) ا كانال ي(جديد،تخـريب بتن سازه .تخليه آب هاي زيرزميني به هر روش ممكن بسيار مهم خواهد بود

كانال هاي بتني كوشاريك و دالوازين روسيه بعلت نفوذ آب به خاك ١٩٣٠در سـال .يه گرديد از كانال ها به خاك تخل١٠ m3/sدبي " گچ دار آسيب ديدند،بطوريكه نهايتا

استفاده از فلوم هوايي بجاي كانال هاي آبرساني رو سطحي - نتيجه گيري-١٠ .مقدار گچ ته نشين شده با ميزان واقعي گچ در خاك تطبيق نمي نمايد -١

.ميزان خسارات وارده با مقدار گچ در خاك در تناسب نمي باشد -٢

بصورت ( پخش آن و نحوه ) پـودر يـا بـلور مانند (شـكل گـچ موجـود در خـاك " ظاهـرا -٣ .از عوامل مهم پتانسيل تخريب بشمار مي روند) متمركز يا مخلوط يا با خاك

اثـرات مكـانيكي توليـد سـوراخ و گـودال در كانال هايي كه در خاك هاي گچ دار ساخته -٤شــده انــد بيــش از اثــرات شــيميايي ناشــي از انحــالل مــواد در آبهــاي مــورد آبيــاري مــي

) Ebroكال رودخانه ابرو گزارش هيدروگرافي.(باشد

.فعاليت انيدريد بيشتر از ژيپس است -٥

اگـر در سـايت گنگـلومرا بـا رگـه هـايي از ژيبس يا انيدريد داشته باشيم، خطر شكست -٦ .فراوان خواهد بود) گسيختگي سنگ(سنگ

بعبارت بهتر . تـنها بـا تغيير درصد اختالط سيمان قابل مالحظه خواهد بود ECتغييـرات -٧ از پنج به چهل ميكرو موس ECصـد سـيمان از صـفر به پنج درصد سبب رشد افـزايش در ١٠ را از ECدرحاليكه افزايش درصد روغن سوخته از صفر به ده درصد مقدار .خواهد شد

ECليكن افزيش آهك از صفر به هفت درصد سبب كاهش . ميكرو موس ترقي مي دهد ٣٠به نخواهد EC تاثير چنداني بر تغييرات درصد زاج و گچ . ميكـرو مـوس مي شود ١٠ بـه ٤٠از

.داشت

نداشته PHتغييـر درصـد گـچ از صـفر تا بيست درصد تاثير قابل مالحظه اي بر ميزان -٨ليكن افزايش درصد سيمان از . نداشته اند PHروغن و زاج نيز تاثير قابل توجه اي بر . است

PHهمين تغيير . است افزايش داده٥/١٢ به ٥/٧ را از PHصـفر درصد تا ده درصدميزان .با افزايش آهك از صفر به هفت درصد صورت گرفته است

از Pi داشته و تنها افزودن يك درصد آن سبب كاهش Pi آهـك تاثيـر مهمـي بـر تغيير -٩اين نرخ كاهش براي افزودن سيمان در محدوده باالي چهار درصد . بـه صـفر شده است ١٢

از ده به چهار كاهش Piاز صفر به چهار درصد،امـا در اثـر افـزايش سيمان . رخ داده اسـت . نداشته اندPiساير مصالح تاثير مهمي بر تعيين .يافته است

افزايش .حساسـيت تغيير مقدار كاتيون هاي اصلي به سيمان و روغن محدود شده است -١٠ ميلي گرم در ٣٢٥ به ٥٠روغـن از صفر تا هفت و نيم درصد،مقدار كاتيون هاي اصلي را از

.رافزايش داده استليت

زاويـه اصـطكاك داخـلي بـه تغييـر ميـزان گچ حساسيت مهمي نشان نداده و با افزايش -١١افزايش زاج از صفر تا هفت . مالحظه نشده استCدرصـد گـچ كاهشي قابل توجهي درمقدار

تغييرات گچ و روغن .و نيـم درصـد سـبب افـزايش ضريب چسبندگي از پنج به نه شده است .يار اندكي بر ضريب چسبندگي اعمال نموده اندسوخته كاهش بس

٥٠ تا ٣٥ از ¢افـزايش گـچ از صـفر تا پنج درصد سبب افزايش زاويه اصطكاك داخلي -١٢يعني در صورت عدم امكان انحالل گچ در آب حضور گچ سبب افزايش .درجـه گرديده است

¢اندكي بر روغـن سـوخته و سولفات آلومينوم تاثير .مقـاومت برشـي خـاك گـرديده اسـت ٥/٧اندكـي محسوس تر بوده بنحوي كه وجود ) زاج(البـته تاثيـر سـولفات آلوميـنيوم .دارنـد

. درجه گرديده است٤٨ به ٥٥ از ¢درصد آن سبب كاهش

آزمـايش بـرش مستقيم بر روي نمونه هايي كه در درصد رطوبت بهينه متراكم شده اند -١٣كه افزودن حدود دو درصد آهك سبب در كـل مـي توان نتيجه گرفت .صـورت گرفـته اسـت

درحاليكه براي تامين همان بهبود توسط سيمان به .بهـبود مقـاومت برشـي خـاك شده است .حدود پنج درصد سيمان تيپ يك نياز خواهيم داشت

نهايـتا افـزودن يـك تـا سـه درصـد آهـك همـراه بـا افزودن حداكثر هفت درصد روغن -١٤ود خواص آن جهت ساخت كانال هاي آبياري شده سوخته خودرو به خاك گچ دار سبب بهب

ايـن نوع طرح اختالط گذشته از اجرايي بودن و صرفه اقتصادي داشتن موجب كاهش .اسـت .نفوذ پذيري خاك و بهبود خواص مقاومتي آن مي گردد

البـته بعـلت كيفيـت باالي نمونه هاي ساخته شده درآزمايشگاه نسبت به اختالط مصالح در صيهشرايط محلي تو

ــي(ميگــرددكه نســبت اخــتالط در ســايت اجــرائي شــش درصــد شــيره آهــك وهفــت )وزن .درصدروغن سوخته باشد

منابع الـرفاعي ، نورالديـن، مسائل ايجاد شبكه – ١٣٥٣كـنفرانس آبيـاري و زهكشـي تاشـكند -١

.آبياري در زمين هاي گچ دار حوزه رودخانه فرات در سوريه

وعي ، رامين مجرد ، پايان نامه دانشگاه آزاد اراك تسـليح خاك رس بوسيله الياف مصن -٢ .٧٥تابستان

تسـليح خاك رس توسط پوسته برنج ، فرهنگ صورتگر ، پايان نامه دانشگاه آزاد اراك -٣ .٧٥تابستان

روي بـرش بـرخي از پارامـترهاي مكانيكي رس ، محمد PH بررسـي تاثيـرات تغييـرات -٤ .٧٦دانشگاه آزاد اراك زمستان مهدوي ، پايان نامه كارشناسي ارشد،

مطالعه موردي ( مقالـه حسـن رحيمـي، مسـائل سـازه هاي آبي در خاك هاي شور گچي -٥، اوليـن مجمـع فـني ژئوتكنيك در سد سازي و منابع آب ، كميته ملي )شـبكه آبيـاري گـتوند

.١٣٦٨سدهاي بزرگ ايران ، آذر ماه

ها و اثر آن بر تحكيم پذيري خاك ، تهيـه مـدل فيـزيكي و رياضـي انحـالل گـچ در خاك -٦پايـان نامـه كارشناسـي ارشد رشته خاك شناسي، دانشگاه تهران، نژاد هاشمي، اميرپويان،

.١-١٦٠، شماره ١٣٧٦استاد راهنما حسن رحيمي

بررسي عوارض و جزئيات تخريب سازه هاي آبي در ارتباط با مقدار و نوع گچ ، حسين -٧شماره (ناسي ارشد دانشگاه تهران، استاد راهنما حسن رحيمي، آذيـن فـر، پايـان نامه كارش

١-١٨٠.(

بررسـي عـلل تخـريب پوشـش بتـني كانـال هـاي آبيـاري در اسـتان خوزستان، شهرام -٨ ).١-١٢٦( ، استاد راهنما حسن رحيمي، شماره١٣٧٤باروتكوب،

اسي ارشد بررسـي رفتار خاك هاي گچي در مجاورت سازه هاي آبي، پايان نامه كارشن -٩ .، سياوش تاتالري،استاد راهنما حسن رحيمي١٣٧٥دانشگاه تهران

بررسي اثرات خاكستر پوسته برنج بر خواص مكانيكي و فيزيكي بتن معمولي و -١٠ ).واحد كرج(بتن غلطكي، جمشيد روانشادي، دانشگاه تهران

بي با بررسي خواص مهندسي و انحالل پذيري ژيپس و انيدريد در پي سازه هاي آ -١١" نگـرش بـر سـد سـهند، محمـد باقررنجـبر باغميشه، استاد راهنما همايون صيفي ظاهرا

١٣٧٦. 12- Technical Committee On Expansive Soils (TC6) Of Issmfe.