خاک مسلح (ژئوسنتتیک) چیست و چه فوایدی دارد ؟

مسلح کردن خاک چیست و چه کاربردی دارد؟ 

به گزارش دلگرم : یکی از روش های پایدارسازی گود روش خاک مسلح یا ژئوسنتتیک (Geosynthetict) می باشد. کلمه ژئوسنتتیک از دو قسمت “ژئو” (Geo) و “سنتتیک” (Synthetic) تشکیل گردیده است. از کلمه “ژئو” در جایی استفاده می شود که مربوط به زمین باشد و از “سنتتیک” در جایی استفاده می شود که ماده، مصنوعی و ساخته دست بشر باشد.

ژئوسنتتیک یا خاک مسلح به محصولاتی که مشکلات ژئوتکنیکی و خاکی را برطرف می کنند، اطلاق می گردد. چند محصول که به نام خاک مسلح نام برده می شود، عبارتند از:

1. ژئوتکستایل (geotextile)
2. ژئوگرید (geogrid)
3. ژئوممبران (geomembrane)
4. ژئونت (geonet)
5. جی سی ال یا ژئوسنتتیک کلی لاینر (geosynthetic clay liner)
6. ژئوفوم (geofoam)
7. ژئوسل (geocell)
8. ژئوکامپوزیت (geocomposite)

انواع مختلف خاک مسلح (ژئوسنتتیک)

طبیعت پلیمری محصولات نام برده شده باعث دوام زیادی در آنها می شود. ژئوسنتتیک ها در اشکال مختلف و مصارف مختلف ژئوتکنیکی، حمل و نقلی، زیست محیطی و هیدرولیکی در موارد زیر استفاده می گردند:

هنگامی که از ژئوسنتتیک ها در تماس با خاک، سنگ یا هر مصالح مهندسی دیگر استفاده می شود همواره یک یا چند عملکرد از عملکردهای زیر مورد انتظار می باشد:

• تسلیح
• جداکنندگی
• فیلتراسیون
• زهکشی
• آب بندی
• حفاظت

تاریخچه روش خاک مسلح (ژئوسنتتیک)

استفاده از خاک مسلح به هزاران سال پیش یعنی زمان رومیان باستان بر می گردد. آنها در ساخت جاده ها و لبه آنها از این روش استفاده می کردند. این نوع خاک مسلح ابتدایی از ترکیب خاک با فیبرهای طبیعی، پارچه یا گیاهان ساخته می شده است. با پیشرفت صنعت پلیمر، ژئوسنتتیک ها هم پیشرفت کردند تا جایی که در سال 1983 در پاریس انجمن بین‌المللی ژئوسنتتیک (IGS)شکل گرفت.

ابتدایی ترین تلاش ها جهت تقویت خاک، استفاده از شاخ و برگ درختان در باتلاق ها و شنزارها بوده است ولی خاک مسلح به شکل امروزی اولین بار در اواخر دهه ۴۰ و اوایل دهه ۵۰ میلادی در آمریکا استفاده شده است و در دهه ۷۰ در اروپا رواج یافته است. اخیراً در کشورهای آسیایی استفاده از این مصالح رایج شده گردیده است.

در کشور ایران هم پس از گذشت بیش از یک دهه از فعالیت گسترده جمع زیادی از مهندسین در قالب شرکت های پیمانکاری، مهندسین مشاور، شرکت های تجاری و شخصیت های حقیقی؛ جهت توسعه مهندسی ژئوسنتتیک در ایران و در راستای اقداماتی که پیش از این برای راه اندازی تشکیلاتی عمومی (مردم نهاد و بدون وابستگی تجاری) صورت گرفته بود، انجمن مهندسی ژئوسنتتیک ایران (www.iranigs.com) در قالب کنونی، از پاییز سال ۱۳۸۶ پایه‌گذاری شد.

خصوصیات و کاربردهای مصالح ژئوسنتتیک

ژئوسنتتیک ها به چند گروه کلی تقسیم می گردند:

۱) ژئوتکستایل ها: منسوجاتی نفوذپذیر هستند که در هنگام استفاده همراه با خاک، توانایی جداسازی، فیلتر کردن، تقویت، حفاظت یا تخلیه را دارند. ژئوتکستایل­ها در زمینه های مختلفی استفاده می گردند:

زهکشی (Drainage)
محافظت (Protection)
کنترل فرسایش (Erosion control)
جداسازی (separation)
فیلتراسیون (Filtration)
مقاوم‌سازی (Reinforcement)

به عنوان نمونه کاربردهای ژئوتکستایل عبارتند از: مسلح‌سازی، جداسازی، زهکشی مناسب، اضافه نمودن قدرت باربری آسفالت و خاک، افزایش عمر مفید آسفالت، حفاظت سازه ای از سواحل و بنادر، نشست همگون در سازه های دریایی نظیر موج شکن ها، حفاظت زمین‌های در حال فرسایش، حفاظت از لایه بالاست در راه آهن، افزایش قدرت باربری بستر راه و راه آهن، حفاظت از لایه های ژئوممبرین

۲) ژئوگریدها: جهت مسلح‌سازی و پایدارسازی خاک استفاده می گردد. ژئوگرید صفحه ای مشبک است که در مقایسه با ژئوتکستایل خاصیت قفل شدگی بیشتری دارد یعنی با ذرات خاک درگیر شده و مقاومت طولی و عرضی بالایی به بستر خود می دهد. این محصول بیشتر در دیوارهای حائل و راهسازی کاربرد دارد و از موادی مانند پلی اتیلن، پلی استر، فایبر گلاس و با پو شش های مختلف تولید می گردد.

۳) ژئوممبران ها: ژئوممبران ورقی از جنس پلی اتیلن، پی وی سی و … است که نسبت به انواع سیالات (برای مثال آب، مواد شیمیایی و نفتی) نفوذناپذیر است. ژئوممبران جهت آب‌بند کردن، ساخت دریاچه های مصنوعی، استخرهای پرورش ماهی و استخرهای صنعتی، لاگون‌های فاضلاب و لوله های انتقال آب و فاضلاب کاربرد دارد. ژئوممبرین یا ژئوممبران می تواند به تنهایی یا با انواع پوشش ها، چون صفحات بتنی یا سنگ ریزه نصب شود. از جمله کاربردهای این محصول:

بهبود کیفیت سدهای قدیمی و ایزولاسیون و  جلوگیری از نشت در کف مخازن  می باشد. عمر ژئوممبرین های بدون پوشش به دلیل اینکه در معرض اشعه ماوراء بنفش قرار می گیرند اندکی کمتر از ژئوممبرین های پوشش دار می باشد ولی در مقابل، تعمیر آن ها از نوع پوشش دار آسان تر است. از طرفی ژئوممبرین های پوشش دار بیشتر در معرض خطر سوراخ شدگی قرار دارند.

معمولاً در زیر و روی ژئوممبرین، ژئوتکستایل قرار می دهند تا آن را در مقابل سوراخ شدگی محافظت کند. همچنین باعث تقویت قدرت تحمل بار سازه و ژئوممبرین می شود. در این حالت، ژئوتکستایل همچون ضربه‌گیری عمل می کند که از تمرکز فشارهای وارده بر لایه ژئوممبرین می کاهد.

۴) ژئونت‌ها: ژئونت ها جهت جلوگیری از فرسایش شیب ها و زهکشی مناسب می باشند. وجود فاصله در بین رشته های این نوع از ژئوسنتتیک شرایط بسیار مناسبی را برای استفاده در عملیات زهکشی به وجود آورده است.

بدین صورت که ژئونت ها با اندازه حفره های متفاوت موجود می باشند و با توجه به اندازه ذرات خاک به صورتی انتخاب می شوند که بدون جابجایی ذرات خاک، امکان زهکشی را به وجود آورند. از این رو، عملکرد عمده ژئونت زهکشی است. اما با توجه به قیمت پائین‌تر ژئوتکستایل برای عمل زهکشی، ژئوتکستایل ها کاربرد بیشتری نسبت به ژئونت ها دارند.

۵) ژئوکامپوزیت‌ها: ترکیبی از ورقه های مختلف ژئوسنتیک مانند:

• ژئوتکستایل- ژئونت
• ژئوتکستایل- ژئوگرید
• ژئوتکستایل- ژئوسل

ساخته شده و در بسیاری از موارد به عنوان فیلتر زهکش مورد استفاده قرا می گیرند. انواع معروف آن معمولاً جهت زهکشی زمین های ورزشی و دیوارهای حائل و سقف تونل ها استفاده می گردد.

۶) جی سی ال: جی سی ال یا ژئوسنتتیک کلی لاینر طبق تعریف ژئوکامپوزیت، در واقع نوعی ژئوکامپوزیت است اما به دلیل کاربرد گسترده و عملکرد مشابه ژئوممبران به صورت جداگانه نیز در نظر گرفته می شود و متشکل از ورقه های ژئوسنتیک با میان لایه های رسی (بنتونیتی) بوده و برای جلوگیری از نشت آب و آب بندی مورد استفاده قرار می گیرند. نوع متداول آن متشکل از یک لایه بنتونیت در میان دو ورقه ژئوتکستایل یا در میان یک لایه ژئوتکستایل و ژئوممبران می باشد، مزیت ویژه جی سی ال، خاصیت خود ترمیمی و همجوشی است.

۷) ژئوسل: ژئوسل ها جهت پایدارسازی شیب ها مورد استفاده قرار می گیرند. ژئوسل از جنس اتیلین سنگین می باشد و دارای ساختاری مانند لانه زنبور می باشد. عمده ترین کاربرد ژئوسل:

رفع مشکلات نگهداری از خاک و پایداری خاک و کنترل کردن فرسایش خاک می باشد.

۸) ژئوفوم ها:  ژئوفوم ها از مواد پلیمری یا از ترکیب مواد معدنی تولید می شوند. به علت قابلیت تحمل فشار، ضربه گیر لرزه ای، کاهش تأثیر فشار تورمی ایجاد شده در اثر خاک های منبسط شونده، کاهش وزن توده خاکریز در امر سبک سازی، پایدارسازی شیب ها، محافظت از لوله های مدفون و سازه های زیرزمینی و …. به نفع چشمگیری در پروژه های مختلف عمرانی مورد استفاده قرار می گیرند.

همچنین بخوانید:

خاک کوکوپیت چیست؟ خاک کوکوپیت برای چه گیاهانی استفاده می شود؟

خاک کوکوپیت نوعی بستر کاشت تهیه شده از الیاف پوست و پوشش میوه نارگیل است که می‌تواند به عنوان بستر کاشت مناسب و جایگزین خاک یا مخلوط با آن استفاده…

مبانی طراحی خاک مسلح (ژئوسنتتیک)

طراحی دیوارهای خاک مسلح ژئوسنتتیکی به صورت مرسوم و با استفاده از تحلیل‌های ساده شده و کلاسیک یا روش های تجربی صورت می گیرد.

روش اجرای خاک مسلح (ژئوسنتتیک)

خاکریزی در ساز‌ه های خاک مسلح به صورت لایه لایه اجرا شده و مشابه خاکریزهای معمول متراکم می شود. اعضای مسلح کننده در فاصله بین این لایه ها قرار می گیرند.

مزایای خاک مسلح (ژئوسنتتیک)

کمتر حوضه ای از مهندسی عمران را می توان نام برد که در طول بازه زمانی کوتاهی شاهد چنین رشد و تحولی بوده باشد. دلایل فراوانی برای این رشد عظیم وجود دارد که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

1. اشغال فضای کمتر

2. کنترل کیفیت مصالح در کارخانه

3. قیمت مناسب

4. سرعت بالای اجرا

5. سهولت اجرا

6. فراوانی مصالح

7. کاهش استفاده از منابع طبیعی

8. عدم زنگ زدگی

9. مقاومت بالا در برابر تجزیة بیولوژیک و تجزیة شیمیایی

10. پایایی دراز مدت پس از مدفون شدن در داخل خاک

11. انعطاف پذیری بالا

12. حجم بسیار کم

13. سبکی

14. راحتی حمل و نقل و انبار نمودن