Աշխատանքային ցանցերի կիրառումը թեքությունների պաշտպանության մեջ

Ինչ են երկրապատվածքները և ինչպես են աշխատում դրանք լանջերի կայունացման մեջ

Երկրապատվածքների սահմանումն ու կազմը

Եո ցանցերը կազմված են հզոր պոլիմերային նյութերից, սովորաբար՝ պոլիէթիլենից կամ պոլիպրոպիլենից, որոնք ձևավորված են այն հստակ ցանցային ձևավորումների, որոնք շատ հաճախ ենք տեսնում: Այդ ցանցերի անցքերի չափսը սովորաբար տատանվում է 20-ից մինչև 40 միլիմետր: Դրանց արդյունավետության գաղտնիքը կայանում է նրանում, թե ինչպես է հողը բռնվում այդ բացվածքներում՝ ստեղծելով մեխանիկական կապ, որն ամրապնդում է ամբողջ համակարգը: Տարբեր տեսակների դեպքում կան միաառանցք եո ցանցեր, որոնք իրենց հիմնական ամրությունը տալիս են մեկ առանցքով՝ իդեալական լուծում են հանդիսանում շատ рут լանջերի հողը պահելու համար: Իսկ երկայնական տարբերակները ուժը տարածում են երկու ուղղություններով, ուստի դրանք հիանալի ընտրություն են ավտոմայրուղիների բլուրներ կառուցելիս կամ այն պահանջային պատերը ստեղծելիս, որոնք կանխում են հողի սահումը:

Մեխանիկական կապը և լարվածության թիթեղի էֆեկտը հողի ամրապնդման մեջ

Եո ցանցերով լանջի կայունացումը հիմնված է երկու հիմնարար մեխանիզմների վրա՝

1. Մեխանիկական փոխադարձ կապ : Հողի մասնիկները խցանվում են ցանցի բացվածքների մեջ՝ շփման լարվածություններ հաղորդելով գեոցանցի կառուցվածքին: 2019 թվականի ԱՄՆ-ի շահագործման ճանապարհների վարչության (FHWA) ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ այս փոխազդեցությունը 60% -ով ավելացնում է թեք հարթության կայունությունը համեմատած անամրացված հողի հետ:
2. Լարված թաղանթի էֆեկտ : Բեռի ներքո գեոցանցը ճկուն ձգվում է՝ վերաբաշխելով լատերալ ուժերը և սահմանափակելով հողի շարժումը: ASTM-ի փորձարկումները հաստատում են, որ այս էֆեկտը 45–70% -ով կրճատում է լատերալ տեղաշարժը ամրացված թեք հարթություններում:

Գեոցանցերի դերը քաղաքացիական շինարարության և շրջակա միջավայրի պահպանման մեջ

Երկրապատվաստակները կարևոր դեր են խաղում քաղաքացիական ենթակառուցվածքների նախագծերում՝ կանխելով ճոպան ճյուղերի վթարները համայնքային ճանապարհների բլուրներում և հանքավայրերի սահմաններում: Կառուցապատման ընկերությունները 2021 թվականի ՆԿՄԱ հետազոտության համաձայն այդ նախագծերում տնտեսում են 20-ից 35 տոկոսի չափով: Ինչ վերաբերում է շրջակա միջավայրի օգուտներին, այս ցանցերը օգնում են կանխել էրոզիան՝ պահելով բույսերը արմատակալած և հողը միասին պահելով այն տեղերում, որտեղ դա ամենակարևորն է: Ծովափներում PET-ի հիման վրա հիմնված երկրացանցերը դիմադրում են աղի ջրի վնասատար ազդեցությանը կես դարից ավելի ժամանակով: Դրանք ժամանակի ընթացքում տևում են մոտ 40%-ով ավելի երկար, քան հին ձևի բետոնե պատերը, ինչը նշանակում է, որ ինժեներներին, ովքեր աշխատում են ափամերձ պաշտպանության վրա, պետք է ավելի քիչ փոխարինումներ կատարեն և ավելի քիչ խնամքի կարիք ունենան:

Երկրացանցային ամրապնդման հիմնական սկզբունքները բլուրների պաշտպանության մեջ

Բեռի փոխանցման մեխանիզմները երկրացանցով ամրապնդված հողում

Երկարաչափագիտական ցանցերը օգնում են լանջերի կայունությունը ապահովել շառավղային լարվածությունները հողում բաշխելով: Երբ ծանրության ուժը ձգում է լանջը ներքև կամ ջուրը ճնշում է, ցանցի պոլիմերային ձողերը դիմադրում են կողային ուժերին և դրանք փոխանցում են ամրացված տարածքով: Ինչպես նշված է անցյալ տարվա «Տեխնիկական երկրաբանություն» ամսագրում հրապարակված հետազոտության մեջ, այդպիսի ամրացումը կարող է անհավասար նստման ռիսկը նվազեցնել մինչև 60%-ով՝ համեմատած սովորական անամրացված լանջերի հետ: Այն, ինչ սկսվում է որպես պարզապես շուղ հող, վերափոխվում է ավելի ամուր կառուցվածքի, որը կարող է ճիշտ կերպով կրել ծանրություն:

Երկարաչափագիտական ցանցերի և հողի մասնիկների միջև ամրանոցման մեխանիզմ

Երկարաչափագիտական ցանցերի բաց կառուցվածքը թույլ է տալիս մեխանիկական ամրանոցում 0,2–25 մմ չափերով հողի հատիկների հետ: Անկյունավոր մասնիկները լարվածության տակ ամրանոցվում են ցանցի ձողերին, ինչը մեծացնում է շփման դիմադրությունը: Դաշտային ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ այդ փոխազդեցությունը կավի հողերում լանջի կայունությունը բարելավում է 30–45%՝ առանց ջրահեռացման խանգարման, և կանխում է մակերևույթային սահումը:

Լարման լարվածություն, տևողականություն և շրջակա միջավայրի վնասակար ազդեցության դիմադրություն

Այսօր PET աշխարհագրական ցանցերը կարող են դիմակայել 80 կՆ-ից բարձր լարվածության և դիմադրում են ՈՒՖ ճառագայթմանը, 2-ից 13 սահմաններում գտնվող չափազանց ցածր կամ բարձր pH ցուցանիշներին, ինչպես նաև ջերմաստիճանային տիրույթին՝ մինուս 50 աստիճան Ցելսիուսից մինչև 120 աստիճան: Երբ այս նյութերի վրա կատարվում են արագացված ծերացման փորձարկումներ, արդյունքները ցույց են տալիս հետաքրքիր տվյալ. խոնավ պայմաններում 75 տարի գտնվելուց հետո լարվածության նվազումը կազմում է 12 տոկոսից պակաս: Եվ եթե համեմատենք երկու ուղղությամբ (biaxial) և մեկ ուղղությամբ (uniaxial) ցանցային կառուցվածքները, կրկնվող բեռի ցիկլների դեպքում դրանց միջև արդյունավետության տարբերությունը կազմում է մոտ 22 տոկոս: Սա նշանակում է, որ երկու ուղղությամբ ցանցերը տեղադրումից ուշադիր տասնամյակներ անց պահպանում են իրենց նախագծված լարվածության առնվազն 90 տոկոսը, ինչը շենքային ցանկացած նյութի համար բավականին հիանալի ցուցանիշ է:

Էրոզիայի կանխարգելում և աշխարհագրական ցանցերի երկարաժամկետ արդյունավետությունը տարբեր կլիմայական պայմաններում

Գեոցանցերի և գեոտեքստիլների օգտագործումը թեքություններում հողի էրոզիայի նվազեցման համար

Գեոցանցերը կանխում են հողի տեղաշարժը, քանի որ աշխատում են որպես լրացուցիչ ամրապնդման միջոց: Նման ցանցերը զուգակցելով գեոտեքստիլների հետ՝ մենք միաժամանակ ստանում ենք երկու առավելություն: Ցանցի մասը կառուցվածքային առումով ամրացնում է ամբողջ համակարգը, իսկ գործվածքային մասը պահում է փոքր մասնիկները ֆիլտրված և կարգավորում է ջրի ճնշման խնդիրները: 2023 թվականին «Geosynthetics International» հրատարակության մեջ հրապարակված որոշ հետազոտություններ նույնպես ցույց տվեցին շատ հպարտանքի առարկա արդյունքներ: PET գեոցանցերով փորձարկումները ցույց տվեցին, որ 12 ամսվա ընթացքում էրոզիան նվազեց 62-ից գրեթե 80 տոկոսի չափով՝ արհեստական անձրևի պայմաններում ենթարկվելուց հետո: Միաառանցք գեոցանցերի յուրահատկությունը նրանց շերտապատված կառուցվածքն է, որը նպաստում է ջրի անմիջական ներծծմանը հողում, ինչը նվազեցնում է հողի անցքերում ճնշման կուտակումը և իրական պայմաններում սահող անկման հավանականությունը:

Գեոսինթետիկների համեմատական արդյունավետությունը թեքությունների կայունացման մեջ

Երկրապատվածքները լավագույն ցուցանիշներ են ցուցաբերում լարվածության դիմաց, համեմատած սովորական գործվածքային երկրատեքստիլների հետ։ Թվերը ևս պարզ պատկեր են ներկայացնում՝ երկրացանցերը կարող են դիմակայել 40 կՆ/մ-ից ավելի բեռի, մինչդեռ հին նյութի դեպքում այն ընդամենը 15 կՆ/մ է։ Բացի այդ, նրանք 35% ավելի լավ դիմադրում են սահող ուժերին՝ իրենց 3D կառուցվածքի շնորհիվ, ըստ անցյալ տարվա Երկրատեխնիկական Ուժեղացման Խորհրդի։ Իհարկե, երկրատեքստիլներն անցյալ չեն դարձել, հատկապես այն դեպքերում, երբ գործ ունենք փոշու և կավի հողերի հետ, որտեղ ֆիլտրացիան առաջնային նշանակություն ունի։ Սակայն, երբ ինժեներները երկու նյութերն էլ միասին օգտագործում են՝ այնպես կոչված հիբրիդային համակարգերում, տեղի է ունենում հետաքրքիր երևույթ։ Օդային փորձարկումները ցույց են տվել, որ այս համադրումները նույնիսկ ափերի այն դժվարամատչելի հատվածներում, որտեղ ալիքները շարունակական հարձակվում են հողի վրա, մակերեսային էրոզիան 90%-ով կրճատում են։

Վաղկոտ և չոր շրջակա միջավայրերում PET երկրացանցերի օգտագործումը երկարաժամկետ էրոզիայի կանխարգելման համար

Պոլիէթիլեն տերեֆտալատը (PET) երկցանցուղիները նույնիսկ տասը տարի պահվելուց հետո ծովափնյա տարածքներում՝ ուժեղ ՈՒՖ ճառագայթման պայմաններում, պահպանում են իրենց սկզբնական ամրության մոտ 95%-ը՝ ըստ ASTM D7238 ստանդարտների: Վերցրեք Հարավարևելյան Ասիան, որտեղ խոնավությունն ամենաբարձր մակարդակի է հասնում: Այնտեղ հինգ տարի տևած ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, որ էրոզիային պայմանավորված թեքությունների անկման դեպքերը կրճատվել են մոտ 85%, հենց որ տեղադրվեցին այս ցանցերը: Իսկ ինչ վերաբերում է չափազանց տաք տարածաշրջաններին, այս ցանցերը նաև լավ են դիմադրում ջերմային ընդարձակմանը: Դիտարկենք Արիզոնայի ավտոմայրուղիները՝ այնտեղ ամբարձիչները դեֆորմացվել են ընդամենը 2-ից 4% սահմաններում, նույնիսկ այն դեպքում, երբ ջերմաստիճանները բարձրացել են մինչև 50 աստիճան Ցելսիուս: Բազմամոլեկուլային խառնուրդում հակաօքսիդանտ ավելացուցիչներ պարունակող վերջին սերնդի ցանցերը ծառայում են ավելի քան 25 տարի, ինչը ցույց է տալիս նրանց հզոր դիմադրությունը դեմ միջավայրի դժվար պայմաններին:

Իրական կիրառություններ. Ուսումնասիրություններ քաղաքացիական և շրջակա միջավայրի ենթակառուցվածքներում

Ուժեղացված թեք լանջեր ավտոմայրուղիների ամբարձիչներում

Եօ ցանցերը հնարավորություն են տվել կառուցել կայուն ավտոմայրուղիներ 45°-ից բարձր թեքությամբ, որը սովորական մեթոդներով հնարավոր չէր: Մոնտանայում եօ ցանցով ամրացված թեք հարթակները սառչել-հալչելու պայմաններում հողի կողային շարժումը կրճատել են 72%-ով (Ֆեդերալ ավտոմայրուղիների վարչություն, 2023): Այս լուծումը կանխում է թանկարժեք վերակառուցումները և պահպանում կառույցի կայունությունը ծանր երթևեկության պայմաններում:

Եօ ցանցերի կիրառումը հանքավայրերի թեք հարթակների կառավարման մեջ

Բաց հանքերում եօ ցանցերն օգտագործվում են վերածածկի թեք հարթակների ամրացման համար՝ մինչև 60 մետր բարձրությամբ: Չիլիի պղնձի հանքում PET եօ ցանցի շերտերը թեք հարթակների փլուզումները կրճատել են 41%-ով, խնայելով մոտ 12 միլիոն դոլար հնարավոր կանգնած աշխատանքի պատճառով (Հանքարդյունաբերական ինժեներիայի ամսագիր, 2023): Դրանց բարձր ձգման դիմադրությունը կանխում է ապարների կույտերում անկման շղթայակից փլուզումները:

Եօ ցանցերի կիրառումով ծովափի պաշտպանության նախագծեր

Երկրացանցերով ամրացված ափերը իրականում դիմադրել են որոշ բավականի սրտաճայթյուններ, ներառյալ 4-րդ կարգի հրաբխային փոթորիկներ, և կառուցվածքային որևէ խնդիր չի հայտնվել: Վերցրեք, օրինակ, Լուիզիանայի ափամերձ գոտու վերականգնման ջանքերը, որտեղ աշխատողները այդ ցանցերը համակցել են աճող բույսերի հետ: Ինչպես նշվում է անցյալ տարվա WorldXO Geosynthetics Case Studies զեկույցում, նրանք տեսել են, որ էրոզիան տարեկան նվազել է մոտ 58%: Այս մոտեցման մասին այն է, ինչը իսկապես առանձնանում է, այն է, թե ինչպես է այն հաղորդակցվում աղի ջրի հետ, ինչը նշանակում է, որ այս կառույցները հատկապես լավ են աշխատում այն տարածքներում, որոնք կանոնավոր հարված են հասցվում ծովային տատանումներով և ալիքներով:

Տվյալների վերլուծություն՝ երկրասողանքների դեպքերի նվազում երկրացանցերի տեղադրումից հետո

427 երկրապատվաստի համակարգով ամրացված թեքությունների գլոբալ տվյալները ցույց են տալիս սղոցումների 83% նվազում 10 տարվա ընթացքում՝ համեմատած ամրացված չլինելու դեպքի հետ (Տեխնիկական անվտանգության տվյալների բազա, 2023): Մուսոնային շրջաններում, ինչպիսին Հարավարևելյան Ասիան է, ձախողման դեպքերի հաճախադեպությունը նվազել է 12,7%-ից մինչև 2,3%՝ հնարավորություն ընձեռելով ավելի անվտանգ շինարարություն կատարել խոցելի թեքությունների վրա:

Երկրապատվաստի համակարգի տեղադրման և ինտեգրման լավագույն պրակտիկաներ

Թեքությունների վրա երկրապատվաստի համակարգի տեղադրման քայլ առ քայլ գործընթաց

Ճիշտ տեղադրումը սկսվում է տեղամասի պատրաստմամբ՝ մաքրելով բուսածածկը, թեքությունները մշակելով ≤45° անկյան տակ և ենթաշերտի հողը սեղմելով՝ հասնելով ≥95% ստանդարտ Պրոկտորի խտության (ASTM D698): Արդյունաբերության առաջատար ստանդարտներին համապատասխան՝ պայմանագրային կազմակերպությունները իրականացնում են ութ կարևորագույն քայլ.

1. Երկրապատվաստի համակարգերը տեղադրել ուղղահայաց թեքության կոնտուրներին
2. Կողք կողքի փաթաթումները ծածկել 12–24 դյույմով
3. Ամրացնել եզրերը U-ձև պողպատե անկյունանիշերով յուրաքանչյուր 3 ֆուտից
4. Տեղադրել 6–8 դյույմ ագրեգատային լցանյութ հատակի սարքավորումների օգնությամբ
   Այս կառուցվածքային մոտեցումը հողի փոխկապակցման արդյունավետությունը բարելավում է 30%-ով՝ համեմատած չստանդարտացված մեթոդների հետ:

Տեղադրման ընթացքում հաճախ հանդիպող սխալներ և որակի վերահսկում

2024 թվականի ուսումնասիրությունը բարձրացման կառույցների անհաջողությունների 62%-ը կապում է տեղադրման սխալների հետ, հիմնականում՝ անբավարար ծածկույթի (որն առաջացնում է 18% կորուստ արդյունավետության մեջ) և սխալ լարման հետ (որն իջեցնում է լարվածության կրող ունակությունը 22%-ով): Այս ռիսկերը նվազեցնում են արդյունավետ որակի վերահսկողության միջոցառումները.

• Լազերային հարթադիր համակարգն ապահովում է, որ անկյունային շեղումը մնա ≤2°
• Լարվածության չափիչները հաստատում են 1–3% նախնական լարվածություն յուրաքանչյուր թերթի մեջ
• Խտության փորձարկումը հաստատում է 90–95% խտացում յուրաքանչյուր լցանյութի շերտից հետո

Երկրացանցերի համատեղումը բուսականության և էրոզիան կանխարգելող ծածկոցների հետ

PET երկրացանցերի (≥40 կՆ/մ լարվածության ամրությամբ) համատեղումը կենսաքայքայվող էրոզիան կանխարգելող ծածկոցների հետ ավելացնում է թեքության կայունությունը 45%-ով սիմուլյացված անձրևի պայմաններում (NRC 2023): Ինտեգրված համակարգը գործում է փուլերով.

• Երկրացանցերը կառուցվածքային աջակցություն են տրամադրում 10–15 տարի ընթացքում
• Բուսականությունը ձևավորվում է երկու աճման սեզոնի ընթացքում, մակերեսային էրոզիան նվազեցնելով 85%-ով
• Հասուն արմատային համակարգերը երկրացանց-հողային կապն ավելացնում են 25%-ով
  Վերջեկան փորձարկումները ցույց են տվել, որ այս մոտեցումը հաղթահարում է 50 տարին մեկ անգամ տեղի ունեցող ծունյան պայմանները՝ հողի տեղաշարժով, որը չի գերազանցում 0,5 դյույմը՝ 45% լավ ցուցանիշ, քան եթե օգտագործվեն միայն աշխարհագրական ցանցեր:

Հաճախ տրվող հարցեր

Ո՞ր հիմնական նյութերն են օգտագործվում աշխարհագրական ցանցերի համար:

Աշխարհագրական ցանցերը հիմնականում պատրաստված են պոլիէթիլենից և պոլիպրոպիլենի նման ամուր պոլիմերային նյութերից:

Ինչպե՞ս են աշխարհագրական ցանցերը նպաստում թեք մակերևույթների կայունացմանը:

Աշխարհագրական ցանցերը աշխատում են՝ մեխանիկորեն միաձուլվելով հողի մասնիկների հետ և բաշխելով լայնական ուժերը, որը բարելավում է թեք մակերևույթի կայունությունը և կանխում է հողի տեղաշարժը:

Արդյոք աշխարհագրական ցանցերը արդյունավետ են տարբեր կլիմայական պայմաններում:

Այո, աշխարհագրական ցանցերը լավ աշխատում են տարբեր կլիմաներում, ներառյալ խոնավ, անապատային և ծովափնյա շրջակայքում՝ իրենց ամրության, տևողականության և շրջակա միջավայրի վատթարացման դիմադրության շնորհիվ:

Կարո՞ղ են աշխարհագրական ցանցերը ինտեգրվել այլ նյութերի հետ՝ ավելի լավ ազդեցություն ստանալու համար:

Այո, աշխարհագրական ցանցերը երկրաֆաբրիկաների կամ բուսականության հետ ինտեգրելը կարող է զգալիորեն բարելավել էրոզիայի կանխարգելումը և թեք մակերևույթների կայունացումը: