جوشش ماسه (نشریه روانگرایی 525)
1-2-2- جوشش ماسه
پيش از وقوع تكانه اي شديد زمين، آب زيرزمينی يك لايه ی خاک سست اشباع در شرايط ايستابی قرار دارد. تنش موثر وارد بر جزء خاك قرار گرفته در هر تراز برابر با مجموع تنش موثر ناشي از وزن كل خاك در بالاي سطح آب زيرزميني و وزن غوطه وري خاك در زير آن است. حركات شديد زمين موجب بالا رفتن فشار منفذي در زير سطح آب زيرزميني مي شود. فشار منفذي ناشي از حركات لرزه اي، با جريان يافتن آب منفذي به سمت بالا و كناره ها درحين لرزش و پس از اتمام آن، پراكنده مي شود. در شرايطي كه زمين مسطح و يا تقريبا مسطح باشد، جريان رو به بالاي آب سبب ايجاد گراديان هيدروليكي ميشود كه با رسيدن اين گراديان به مقدار بحراني، تنش موثر قائم صفر خواهد شد. درصورت برقراري شرايط لازم، كه در ادامه به آنها اشاره خواهد شد، سرعت آب براي حمل مخلوط آب و ذرات معلق خاك به سطح زمين كافي خواهد بود. مخلوط آب و ماسه ي خارج شده روي سطح زمين مي تواند به صورت ستون هاي مخروطي شكل ماسه اي و يا به صورت برجستگي هاي خطي ماسه اي كه از ترک هاي موجود در سطح زمين بيرون می آيند، ظاهر شود.
اگرچه اين پديده از آن جهت كه به تنهايی سبب تغييرشكل زمين نمی شود، دقيقا نوعی از گسيختگي زمين بهحساب نمی آيد؛ اما به عنوان مدركي براي تشخيص اضافه فشار آب منفذي در عمق و نشانه اي از وقوع روانگرايی شناخته مي شود. هرچند جوشش ماسه معمولا باعث ايجاد آسيب نمي شود، اما جريان آب و ماسه و تهنشيني رسوبات مي تواند باعث تلفات اقتصادي و برخي آسيب هاي ديگر شود.
شرايط محلي مورد نياز براي شكل گيري جوشش ماسه پيچيده و تا حدي تصادفي هستند (Kramer, 1996). نخستين شرط لازم براي تشكيل جوشش ماسه، وجود اضافه فشار آب منفذي كافي است كه توسط تكانه اي شديد زمين ايجاد ميشود. چنانچه اين اضافه فشار منفذي باعث ايجاد گراديان هيدروليكي كافي- به قدر كافي زياد- شود، آنگاه جريان آب ذرات خاك را به سطح زمين حمل خواهد كرد. شرط دوم، وجود حجم كافی آب منفذي به منظور توليد جريان لازم براي رساندن مصالح به سطح زمين است. اين مساله به نوبه ي خود به عمق، تراكم، ضخامت و پيوستگي ناحيه ي اضافه فشار منفذي بستگي دارد. همچنين ضخامت، نفوذپذيري و پيوستگي هر يك از لايه هاي رويي، مي تواند به عنوان مسير يا مانع جريان آب منفذي عمل كرده تاثير زيادي بر شكلگیری جوشش ماسه خواهد داشت. به علاوه، ترک هایی كه از قبل در خاك وجود دارند مانند ،فضاهاي خالي حفره ی ريشه ي درختان و غيره ميتوانند يك مسير ترجيحي از پيش تعيين شده را براي جريان آب ايجاد نمايند. در صورت برقراري شرايط شكلگيري جوشش ماسه، اين پديده در قالب الگوهاي مختلف بر روي سطح زمين ظاهر ميشود. اين الگوها را كه وسيله ي جزييات نهشته ی خاك كنترل ميشوند، ميتوان به چهار گروه كلي زير دسته بندي نمود:
الف- خاك غيرچسبنده و نسبتا نفوذپذير بر روي مصالح روانگراشده موجب نشست كلي زمين ميشود؛ بهطوري كه يكنواختي نشست بستگي به ميزان همگني مصالح دارد. هنگامي كه لايه ي رويي مواد روانگراي غيرچسبنده و با نفوذپذيري پايين باشد، اين لايه بر روي منطقه ي سيال شكل معلق شده هو ب صورت غيريكنواخت نشست ميكند. اين نشست نامتقارن حفراتي را ايجاد ميكند كه با ماسه ي سست پر ميشود؛ چنانچه اين حفرات به سطح زمين نزديك شوند، مخلوط آب و خاك تحت فشار موجود در حفرات ميتواند با فوران لايه را شكافته و حالتي شبيه به يك گرداب يا آتشفشان ماسهاي شكل دهد. اين جريان، ماسهي موجود در لايهي روانگراشده را با خود به بيرون حمل ميكند. هرچه ضخامت لايهي بالايي بيش- تر باشد جوششهاي با تعداد كمتر ولي با وسعت بيشتري روي ميدهد؛ چرا كه پيشروي مجاري اوليه از ايجاد حفرات همزمان جلوگيري ميكند. همچنين با افزايش ضخامت لايه ي روي ناحيه ي روانگرا، حفرات كمتري به سطح زمين مي رسند.
ب- هنگامي كه مصالح موجود درروي ناحيهي روانگراشده چسبنده باشد، گسترش روانگرايي و احتمالا ادامه ی حركات لرزه اي منجر به ايجاد ترك در لايه ي بالايي ميشود. مواد روانگراشده از بين تركها خارج شده و جوشش ماسه بهشكل نامنظم و خطي شكل ميگيرد.
پ- هنگامي كه جريان آب و خاك در نزديكي سطح زمين به پي ساختمان، جاده و يا هر سطح روكشدار ديگري برخورد كند،اين جريان منحرف شده و جوشش ماسه در كنارههاي سازه ظاهر ميشود. وجود سوراخها و حفرات زيرزمينيِ طبيعي يا ترانشهها و گودال هاي ايجاد شده به دست بشر ميتواند بر روي مسير خروج خاك روانگراشده تاثير گذارد. مسير عبور مخلوط آب و ماسه بهطرف سطح زمين، بسته به ناهمگني و ناهمسانی خاك، معمولا پيچ در پيچ بوده و قائم نيست.
ت- حجم ماسه ي تهنشين شده بر روي سطح زمين در اثر وقوع جوشش ماسه، بستگي به عمق لايهي روانگرا شده دارد. اگر يكلايهي درشتدانهتر مثل شن بر روي منطقهي روانگراشده قرار داشته باشد، ممكن است مخلوط ماسه و آب از سطح زمين خارج نشده و تنها صرف پركردن حفرات موجود در داخل خاك درشتدانه شود.
آخرین پروژه ها
مطالب بیشتر
