بعض المشاكل الفنية للتربة الموجودة في ا لمنطقة العربية
– 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 ( 1) الطريقة غير المباشرة منها باستخدام حدود أتربرج ، والتي يمكن الاستهداء بها للتعرف على هذا النوع من التربة .
جدول رقم (1)
حد الانكماش دليل اللدونة نسبة الانتفاخ درجة الانتفاخ أقل من 11 أكثر من 35 أكثر من 30 عالية جداً7 – 12 25 – 41 20 –30 عالية10 – 16 15 – 28 10 –20 متوسطةأكثر 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 .
– 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 (2) .
معامل الانهيار k = ( نسبة الرطوبة الطبيعية – حد اللدونة ) ÷ دليل اللدونة .
جدول رقم (2)
وصف التربة بمعرفة معامل الانهيار لها
وصف التربة معامل الانهيار kتربة انهيارية أقل من صفر تربة غير انهيارية أكبر من 0.5تربة 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 .
– 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 .
– 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 .
– 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 .
