Მიწის სიმტკიცის გაძლიერება მყარი საფუძვლის პირობებში გეოსიტით ამაგრების საშუალებით

Სუსტი ნიადაგის პირობების გაგება ნაღმი გეომექანიკური პირობებში

Სუსტი და ნაღმი ნიადაგების მახასიათებლები, რომლებიც ზემოქმედებს ტვირთის გამძლეობაზე

Ის ნიადაგები, რომლებიც მაგარი არ არის, როგორიცაა თიხა და ორგანული მასალები, მიდრეკილები არიან იყვნენ ძალიან ხსნარი და საკმაოდ სუსტი წონის მაჩვენებლის შესაბამისად. ეს მათ საკმაოდ არასაიმედოს ხდის საფუძნების აშენებისთვის. აიღეთ მაგალითად მარგი თიხა – ასეთი სახეობების შეკუმშვის ინდექსი შეიძლება იყოს 1.0-ზე მეტი, ხოლო სინამდვილეში ზოგჯერ აღწევს 10-ს სველი პირობების დროს, რაც ნაჩვენებია Nature-ში გამოქვეყნებულ კვლევაში ღრმა გათხრებთან დაკავშირებული პრობლემების შესახებ. როდესაც ვხედავთ იმ ძალას, რომელსაც ისინი არღვევენ დაზიანებამდე, ამ ნიადაგების უმეტესობას აქვს 30 kPa-ზე ნაკლები წვრილი მიმდებარე სიმტკიცე, როდესაც სინამდვილეში მოციმციმე ტენიანობაა. ასეთი სისუსტე იწვევს საფუძნების სრიალს ან დროთა განმავლობაში არათანაბარ ნესტობას.

Გეოტექნიკური ჩამორევები სუსტი ნიადაგის გამო

Როდესაც ნიადაგი საკმარისად მტკივნეული არ არის, შენახვის კედლები მიმართულებას ცვლიან, შენობები არათანაბრად ისვენებენ, ხოლო მთელი დანაგრევები შეიძლება დაინგროს. აიღეთ სტრუქტურები, რომლებიც ცუდად დატკეპილ თიხაზე ან იასამნის ქვიშაზე მდგარნი არიან, მაგალითად, ისინი ხშირად კარგავენ წონის დაჭერის უნარის 15-დან 25 პროცენტამდე, როდესაც მრავალჯერ გადიან სველი და მშრალი მდგომარეობების ციკლებს. ასეთი სიმყარის დაქვეითება დროთა განმავლობაში ყველაფერს ბევრად ნაკლებად სტაბილურს ხდის. სხვადასხვა სამრეწველო კვლევის მიხედვით, დაახლოებით სამი მეორედი ყველა საფუძვლის პრობლემისა მაგრი ნიადაგზე ხდება იმიტომ, რომ ინჟინრები არ არიან სწორად გათვალისწინებული იმ გზაზე, თუ როგორ არის წარმოშობილი სიმტკივნე ნიადაგიდან სითბოს გამო. აქ გაკვეთილი ნათელია — სწორი ნიადაგის მომზადება არ არის ვარიანტი, ეს აუცილებელია ნებისმიერი სამშენი პროექტისთვის, რომელიც იმედი აქვს, დროს გაუძლოს.

Ტენიანობის ცვალებადობის გავლენა გაფართოებად ნიადაგებზე და სტაბილურობაზე

Როდესაც გაფართოებადი თიხები წყლით იშრება, ისინი შეიძლება გაფართოდეს დაახლოებით 10%-ით, რაც ქმნის საფუძვლის წნევას, რომელიც აღემატება 500 კილოპასკალს. მეორე მხრივ, გრძელი მშრალი პერიოდების განმავლობაში იგივე ნიადაგი იკუმშება და კვეთს, ხანდახან ქმნის 5 სანტიმეტრამდე ღრმა სიმკვრივეს ქვემოთ მდებარე მიწაში. ეს ნაკვეთები სერიოზულად ასუსტებს ქვემოთ არსებულ ნაწილს. ადგილებში, სადაც წვიმა წლის განმავლობაში მოდის და წადის, ამ წინ-უკან გაფართოების/შეკუმშვის ციკლი საათში ჩასვლის ყველა შემთხვევის დაახლოებით 40%-ს. უარესი იმაში მდგომარეობს, რომ ნიადაგზე, რომელიც არ არის დამუშავებული, პირდაპირ აშენებული გზები მოგვიანებით ორჯერ მეტი ღირებულების შემონახვას მოითხოვს მიწის მუდმივი ცვლილებების გამო.

Როგორ აძლიერებს გეომეშის არმირება ნიადაგის სიმტკიცეს

Გეომეშის არმირება სუსტ ნიადაგებს გარდაქმნის შენაერთ სისტემებად, რომლებსაც აღემატება ტვირთის მატარებლობა სამი მექანიზმის საშუალებით: მექანიკური შებლოკვა, დაჭიმვის არმირება და გვერდითი შეზღუდვა.

Ნიადაგისა და გეომეშის ურთიერთქმედების მექანიზმები და შებლოკვის მექანიზმი

Გეომიზანებს აქვთ ღია მილაკების დიზაინი, რომლებიც ჩვეულებრივ დამზადებულია HDPE-ს ან პოლიესტერისგან, რაც საშუალებას აძლევს მათ მექანიკურად დაუკავშირდნენ ნიადაგის ნაწილაკებს. როდესაც ნიადაგი ავსებს ამ მილაკების ღიობებს, იქმნება გარკვეული გამაგრებული ზონა, რომელიც ვრცელდება დატვირთვის სტრესის წერტილებში. გამოცდების მიხედვით, ეს შეიძლება 30-დან 50 პროცენტამდე გაზარდოს გაჭიმვის წინააღმდეგობა იმ ჩვეულებრივი ნიადაგის შედარებით, რომელიც არ არის გამაგრებული, ASTM-ის სტანდარტების მიხედვით წლის ბოლოს. რაც ხდება, საკმაოდ მარტივად აიხსნება. ამ მილაკების მუშაობის პრინციპი ხელს უწყობს უთანასწორო ჩაძირვის თავიდან ასაცილებლად, რადგან წონა გადაეცემა მასალაში არსებულ რებრირებულ შეერთებებს. საინჟინრო სფეროში ამას განსაკუთრებით მნიშვნელოვან მნიშვნელობას ანიჭებენ გზების საფუძვლებისა და დახრილი ზედაპირების სტაბილიზაციის პროექტებში, სადაც სტაბილურობა ყველაზე მეტად მნიშვნელოვანია.

Მილაკების ზომისა და ნიადაგთან ინტერლოკინგის ოპტიმიზაციის როლი

Აპერტურის ზომა (2,5–15 სმ) აძლიერების ეფექტურობაში მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. პატარა აპერტურები (≤5 სმ) უმჯობესია ხვრელიანი ნიადაგებისთვის, ხოლო უფრო დიდი ბადეები (≥10 სმ) უფრო მეტად შეესაბამება ქვიშიან და ჩვეულებრივ ქვიან სავსებს. საველე გამოცდები აჩვენებს, რომ სწორად შერჩეული აპერტურისა და ნიადაგის კომბინაცია ამაღლებს მასივის მაჩვენებელს 40%-ით თიხნარ თიხებში და 60%-ით ქვიშიან საფუძვლებში (2023 წლის გეოსინთეტიკური კონფერენცია).

Გეობადის თანმიმდევრული სიმტკიცის წვლილი ნარევი ნიადაგის ქცევაში

Გეომრეჟები სიმტკიცის სხვადასხვა დონეს უზრუნველყოფს, დაახლოებით 20-დან 400 კნ/მ-მდე, რაც ხელს უწყობს იმ ფაქტის აღმასწორებაში, რომ ნიადაგი იშია დაძაბულობის ძალების გასაჩივრად. ამ მრეჟების ჰორიზონტალურად დაყენება იმას ქმნის, რასაც ინჟინრები "ბალიშის ეფექტი" ჰქვია. 2024 წლის ინფრასტრუქტურის ანგარიშის მიხედვით, ეს ტექნიკა ასევე მნიშვნელოვნად ამცირებს დიფერენციული ნესტების პრობლემებს — დაახლოებით 65%-ით ნაგებობებში და შესანიშნავი 85%-ით გზის ქვედა საფარებში, როდი რომ შედარებულია ტრადიციულ მიდგომებთან. მიღებული კომბინაცია საშუალებას აძლევს მიუხედავად მარად მარგი ნიადაგებს გაუმკლავდნენ მძიმე სატრანსპორტო დატვირთვებს 10 მპა-ზე მეტი, რის შედეგადაც არ წარმოიქმნება ის ჭაობები, რომლებიც ყველას ვხედავთ გზებზე.

Გეომრეჟის მუშაობის შეფასება: ლაბორატორიიდან ველურ პრაქტიკამდე

Ნიადაგ-გეომრეჟის ურთიერთქმედების მექანიზმების შესაფასებლად გამოყენებული ტესტირების მეთოდები

Სტანდარტიზებული ტესტები, როგორიცაა 3-წერტილიანი სამაგრის გამოხრა (3PBB) and ASTRA-ს ინტერფეისული გადამოწმების ტესტები შეაფასეთ გეომრეჟის მუშაობა კონტროლირებადი პირობების ქვეშ. ახალგაზრდა კვლევები (Springer 2024) ასახავს მათ ეფექტურობას ინტერფეისური ხახუნისა და დატვირთვის განაწილების შესახებ მონაცემების შეგროვებაში, რაც საჭიროა საფლავის სიმტკიცის ოპტიმიზაციისთვის.

Მონაცემები სუსტი საფუძნის საფლავების ატვირთვის მაჩვენებლის გაუმჯობესების შესახებ

Საველე მონაცემები აჩვენებს, რომ გეომრეჟით არმირება ზრდის ატვირთვის მაჩვენებელს 27–53%მინის თიხის საფლავებში, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც გამოიყენება მინის ბოჭკოს მრეჟები, რომლებიც აღწევენ საწყის მოდულს ზემოთ 400 kN/m (ScienceDirect 2024). მრეჟის უჯრის ზომის შეფარდება საფლავის ნაწილაკის დიამეტრთან საკმაოდ მნიშვნელოვანია — მრეჟები 19–19 მმ უჯრებით შეამცირებს გვერდით წანაცვლებას 38%პატარა ვარიანტებთან შედარებით.

Შემთხვევის ანალიზი: არმირებული საფლავის ატვირთვის მაჩვენებელი მოდელირებულ პირობებში

2024 წლის ავტომაგისტრალის ტვირთის მოდელირებაზე დაფუძნებულმა კვლევამ გამოავლინა 62%-ით ნაკლები ზედაპირის დეფორმაცია 10,000 ტვირთის ციკლის შემდეგ გეომეშის მიერ გამაგრებულ საფარზე. კვლევის ავტორები ამ გაუმჯობესების მიზეზად ასახელებენ ურთიერთჩაკიდების მექანიკის გაუმჯობესებას, რასაც მხარს უჭერს სასრული ელემენტების მოდელირება, რომელიც ასახავს დატვირთვის ეფექტურ გადანაწილებას.

Კონტროვერსიის ანალიზი: ლაბორატორიული და საველე მაჩვენებლების განსხვავება

Მიუხედავად იმისა, რომ ლაბორატორიული გამოცდები მუდმივად აღნიშნავს 1.5–2-ჯერ უფრო მაღალ სიმტკიცეს , საველე შედეგები განსხვავდება ±25%კონტროლის გარეშე მყოფი ფაქტორების გამო, როგორიცაა ტენიანობის შეღწევა და მონტაჟის ხარისხი. ეს განსხვავება ხაზს უსვამს გეომეშის დიზაინში ადგილობრივი კალიბრაციის მნიშვნელობას.

Გეომეშის გამოყენება გზების მშენებლობაში და მინაღობებში მყიფე საფარებზე

Მინაღობის მშენებლობაში გეომეში საშუალებას აძლევს სტაბილურად აშენდეს ისეთ საფარზე, რომლის კალიფორნიის მატარებლობის ინდექსი (CBR) ქვემოთ მდებარეობს 4, რაც ამცირებს აგრეგირებული საფუძვლის სისქეს 30–50%. სწორად დამონტაჟებული სისტემები აღწევენ 1:1 დახრის სტაბილურობას კოჰეზიურ ნიადაგებში, რომლებიც ადრე უსტაბილურად ითვლებოდა.

Ნაგვებში ნაგვის შემცირება და დიფერენციული მოძრაობის კონტროლი გამაგრებულ სისტემებში

Გეომების ფენები ამცირებს დიფერენციულ ნაგვს 44–68%ორგანული თიხის საფუძვლებში შეზღუდვის გზით. 2024 წლის რკინიგზის კვლევამ დაფიქსირა 9,2 მმ მაქსიმალური დეფორმაცია გამაგრებულ სარკინიგზო საწყობებში, მიმართ 21,7 მმ მძიმე ღერძის დატვირთვის პირობებში არაარმირებულ ზონებში.

Გრძელვადიანი მადა და სველის შემცირება გეომეშით არმირებულ ნიადაგებში

Გეომეშის გავლენა სველების განაწილებაზე და სიღრმეზე გაფართოებად ნიადაგებში

Გაფართოებად ნიადაგებთან მუშაობისას გეომეშები ნამდვილად ხელს უწყობს ზღვრების წარმოქმნის შეჩერებაში, რადგან ისინი ამცირებენ ჭკვიანურ თანდაპირდაპირობას და ახერხებენ გადაადგილების შეზღუდვას. მაგალითად, პოლიმერული გეომეშები დადგენილია, რომ 40-დან 60 პროცენტამდე ამცირებს ზღვრების სიღრმეს ისეთ ნიადაგებში, რომლებიც მთლიანად შეიცავს თიხას, იმ ადგილებთან შედარებით, სადაც არ გამოიყენება არანაირი ამაგრება. ამ ეფექტის დასადგენად ახლახან ჩატარდა სამწლიანი კვლევა ამაგრებული ნაპირების შესახებ. რა ხდის მათ იმდენად ეფექტურებს? ამ მცირე ხვრელებს ბადეში ინჟინრები მექანიკური შებლოკვა ჰქვიან. ძირეულად, ეს ახერხებს იმას, რომ დატვირთვა არ აგროვდება ერთ წერტილში, რაც წარმოშობს დიდ შეშლილ ზღვრებს, რომლებიც ჩანს სველი და მშრალი ციკლების გამეორების შემდეგ. ნიადაგები უფრო კარგად იქცევიან, როდესაც რამე მაგრად აკავშირებს მათ.

Ზღვრების შემცირება ნიადაგში გეომეშის ამაგრების შედეგად: საველე მტკიცებულებები

17 სხვადასხვა ინფრასტრუქტურულ პროექტზე 2022 წლის მიმოხილვის ფარგლებში შეგროვებული ველური მონაცემების განხილვა გვიჩვენებს საინტერესო მოვლენას გეომეშით არმირებული საფლავის შესახებ. ასეთი საფლავის ზედაპირზე საკმაოდ ნაკლები, დაახლოებით 70%-ით ნაკლები ზღვარი ისხმება ტრადიციულ მეთოდებთან შედარებით იმ ტერიტორიებში, სადაც სითბობის დონე მნიშვნელოვნად იცვლება. განვიხილოთ ერთ-ერთი კერძო შემთხვევა. გამოვლინდა, რომ არმირებული საფლავით აშენებულ ავტომაგისტრალებზე ზღვარების საშუალო სიღრმე 2,1 სანტიმეტრი იყო. მაშინ როდესაც არმირების გარეშე აშენებულ კონტროლულ უბნებზე ზღვარების სიღრმე 7,8 სანტიმეტრს აღწევდა მხოლოდ 18 თვის განმავლობაში. რატომ ხდება ეს? აღმოჩნდა, რომ გეომეშები საფლავის მოძრაობას შეზღუდავენ, მაგრამ ამავე დროს საშუალებას აძლევენ წყალს გადაჟონვას კონტროლირებადი გზებით. ეს ორმაგი უპირატესობა ერთდროულად ამოწმებს იმ ორ ძირეულ მიზეზს, რომლებიც ზღვარების წარმოქმნას უწყობს ხელს და რომლებიც აბრაზებენ მშენებლობის ბევრ საიტს.

Საჭის სიმტკიცის მაქსიმალურად გაუმჯობესების დიზაინისა და მონტაჟის საუკეთესო პრაქტიკები

Გეომეშის დიზაინისა და მონტაჟის საუკეთესო პრაქტიკები

Გეომრეჟის დაყენების სწორად გაკეთება იწყება მასალის შერჩევით, რაც დამოკიდებულია იმ ტიპზე, თუ რა სახის ნიადაგი გვაქვს და რამდენი წონის მხარდაჭერა სჭირდება. რბილ საფუძველზე მუშაობისას მნიშვნელოვანი განსხვავება შეიქმნება, თუ 10-დან 40 მილიმეტრამდე მცირე ღარებიან გეომრეჟებს აირჩევთ. ეს უფრო მჭიდრო მრეჟა უმჯობეს მიმაგრებას უზრუნველყოფს ფენებს შორის, რაც შეიძლება გაზარდოს შებმის სიმტკიცე 25%-დან 40%-მდე. ეს საკმაოდ მნიშვნელოვანია სტრუქტურის სხვადასხვა წერტილში დატვირთვის გადანაწილებისას. საუკეთესო შედეგის მისაღებად, ამ მრეჟების განთავსება უნდა მოხდეს საერთო სავსების სიმაღლის დაახლოებით ყოველი მესამე ნაწილის მიხედვით, რადგან სწორედ აქ იკრიბება უმეტესი წნევა ბუნებრივად მშენებლობის დროს. გადახურვები უნდა იყოს 30 სანტიმეტრიდან თითქმის ერთ მეტრამდე სიგრძის, და მათი მყარად დამაგრება აუცილებელია პოლიმერული კავშირების გამოყენებით. ეს ხელს უწყობს ყველაფრის ერთად შენარჩუნებას დროთა განმავლობაში მრავალჯერადი დატვირთვის ციკლების შემდეგაც კი. ნუ დაგავიწყდეთ გეომრეჟის ქვეშ არაწებული გეოტექსტილის დამატება, განსაკუთრებით ისეთ თიხნარ ნიადაგებში, რომლებიც ტენიანობას იკრიბებენ. ეს მარტივი ნაბიჯი ხელს უშლის სამშენი ნაწილების მოხვედრას მრეჟის ღარებში და უზრუნველყოფს სათანადო წყლის გატარებას პროექტის მთელი სიცოცხლის მანძილზე.

Სხვა ნიადაგის სტაბილურობის მეთოდებთან და გეოსინთეტიკურ მასალებთან ინტეგრაცია

Გეომეშების თანამშრომლობა დამატებით მეთოდებთან ნიადაგის სტაბილურობის მნიშვნელოვან გაძლიერებას უზრუნველყოფს. 2022 წლის გეოტექნიკური ანალიზის ჩარჩო აჩვენა, რომ გეომეშების ლაიმით სტაბილიზაციასთან ერთად გამოყენება გაფართოებადი ნიადაგების გვერდითი წანაცვლების 62%-ით შეამცირებს მხოლოდ ერთი მეთოდის გამოყენების შედარებით. მნიშვნელოვანი ინტეგრაციის სტრატეგიები შეიცავს:

• Ვერტიკალური დრენები + გეომეშები : აჩქარებს კონსოლიდაციას ორგანულ თიხებში და აღმოფხვრის თანდართვის არმატურას
• Ცემენტური გრაუტირება + ორმხრივი გეომეშები : ზრდის ფესვების მასალის მატარებლობას 150–200%-ით
• Გეოუჯრები + გეომეშები : ამინიმალებს დიფერენციულ ნესვებს ნაგებობებში 3D შეზღუდვის საშუალებით

Სამშენი პროექტებში საგზაო მშენებლობის შესახებ სამუშაო მონაცემები ადასტურებს, რომ ჰიბრიდული სისტემები ერთმეთიანი მეთოდების გადაწყვეტილებებთან შედარებით 8–12 წლით გააგრძელებენ სამსახურის ვადას.

Ხელიკრული

Რა არის მთავარი პრობლემები რბილ და სუსტ ნიადაგებთან დაკავშირებით?

Მაგრი და სუსტი ნიადაგები ხშირად ვერ უძლებენ წონას. ისინი მიდრეკილები არიან შეკუმშვისკენ და შეიძლება გამოიწვიონ ფუძის ჩამსრულება ან დროთა განმავლობაში არათანაბარი ნესტობა.

Როგორ აუმჯობესებს გეომეშვები ნიადაგის სიმტკიცეს?

Გეომეშვები ამაღლებენ ნიადაგის სიმტკიცეს მექანიკური შებლობით, თანდართვით არმირებით და გვერდითი შეზღუდვით. ისინი ეხმარებიან დატვირთვის გადანაწილებაში და ამცირებენ დიფერენციულ ნესტობას.

Რა არის გეომეშვების იდეალური ღრუების ზომები?

2.5–15 სმ-იანი ღრუების ზომები მნიშვნელოვანია ამყარების ეფექტურობისთვის. პატარა ღრუები იდეალურია ხვრელებიანი ნიადაგებისთვის, ხოლო უფრო დიდი ზომის ღრუები უკეთესია ქვიშიანი შევსებებისთვის.

Რამდენად ეფექტურია გეომეშვები დიფერენციული ნესტობის შესამსუბუქებლად?

Გეომეშვების ფენები შეიძლება შეამცირონ დიფერენციული ნესტობა ორგანული თიხის საფუძნის შემთხვევაში 44–68%-ით მათი შეზღუდვის უნარის გამო.