تربه التاسسيس

تربه التاسسيس

تعريف التربة :
التربة هي تلك الطبقة القشرية من الأرض والتي تكونت نتيجة تفتت الصخور بسبب عوامل فيزيائية وكيميائية أو بما يسمى (التعرية) على مر السنين, ويمكن أن تحتوي على مواد عضوية ناتجة عن تحلل وتأكل النباتات والحيوانات , بالإضافة لما تحتويه من هواء ومحاليل معدنية وعضوية, وبالتالي فإن التربة تتألف من خليط غير متجانس يحتوي على حالات المادة الثلاث : الصلبة – السائلة- الغازية .والعمر الزمني للتربة التي نتعامل معها يتراوح مابين مئات الآلاف من السنين إلى ملايين السنين أو أكثر وهي من أقدم مواد البناء التي عرفها الإنسان, فقد بنى عليها وبنى بها وبنى فيها,
بنى عليها : كما هو الحال بجميع أساسات المنشآت,
وبنى بها : كما في السدود الترابية ,
وبنى فيها : كما في الأنفاق والمناجم.
والتربة هي المادة التي استطاعت أن تجمع علوم الهندسة والبيئة والجولوجيا والكيمياء والفيزياء والنقل والإنشاء وغيرها. ولأهمية هذه العلوم كان لابد من السعي نحو دراسة علم ميكانيك التربة لمواكبة متطلبات تقنيات هذه العلوم, وحتى يمكن التصدي للمشاكل المختلفة التي قد تطرأ من استخدامات التربة المتعددة, والتي هي الأكثر وفرة في محتواها والأكثر تعقيداً في خواصها.
ويعرف علم ميكانيك التربة بأنه العلم الذي يهتم بخواص وأداء وسلوكيات التربة وتأثير القوى والأحمال عليها متضمناً الدراسات النظرية والاختبارات المعملية. أهم المسائل التي يعالجها علم ميكانيك التربة :
– عمق سبور استكشاف التربة
– الخواص الميكانيكية ( احتكاك وتماسك ) التي تضمن استقرار أساس أو منحدر.

– الحمل الآمن على التربة وشدة الإجهادات المحرضة منه وتوزيعها في التربة, ومن ثم قدرة تحمل التربة على أعماق مختلفة.
– مشاكل هبوط التربة نتيجة وزن المنشآت, أو بسبب تخفيض منسوب المياه الجوفية أو من الاهتزازات أو من فتح الأنفاق أو من حفر المناجم.
– الوزن المقابل لمقاومة الحركة الجانبية لكتل التربة.
– مقدار انتفاخ التربة أو تقلصها بتأثير المياه والمعالجة.
إن المكونات الأساسية للتربة الهندسية، التي يتعامل معها المهندس، تتألف من :
1- الحبيبات الصلبة
2- الفراغات بين الحبيبات
3- الماء أو الهواء داخل الفراغات، منفردين أو مجتمعين.
وإضافة إلى هذه المكونات الأساسية، فإن بعض أشكال التربة تحتوي في تركيبها على مواد عضوية وبلورات معدنية مختلفة تؤثر على خصائصها.
أنواع التربة : ( رملية – صخرية – طفيلية ) ويمكن أن تكون خليط من نوعين أو الثلاث مجتمعة ولكل نوع خصائصه وتتغير خصائصها حسب نسب الخليط .
تقسم الخصائص الأساسية للتربة إلى :
أولاً :فيزيائية : متعلقة بطبيعة التربة
1- محتوى الرطوبة الطبيعية فيها (Natural moisture *******)
2- حدود السيولة (Liquid limit)
3- اللدونة (Plastic limit)
4- الوزن النوعي (Specific gravity)
5- والكثافة (Density)
6- ونسبة الفراغات (Voids ratio)
7- ودرجة التشبع بالماء (Degree of saturation)
ثانياً : ميكانيكية : والمقصود بها خصائص التربة وسلوكها تحت تأثير الأحمال
1- كمقاومة التربة للقص (Shear strength)
2- وقوة التماسك بين حبيباتها (Cohesion)
3- وزاوية الاحتكاك الداخلي (Angle of internal friction)
4- ومقاومة الانضغاط (Compressive strength) والدمك (Compaction) والتضاغط المحوري (Consolidation) وغيرها.
ثالثاً : كيميائية : المقصود بها ماتحتويه من مواد كيميائية من الممكن أن تؤثر بشكل سلبي على الخرسانات تحت الأرض
1- محتوى الكبريتات (Sulphate *******)
2- ومحتوى الكلوريدات (Chloride *******)
3- والشوائب العضوية (Organic impurities)
4- والاملاح القابلة للذوبان (Total soluble salts)
بعض المشاكل الهندسية المصاحبة لأعمال التربة :
1- مشاكل ثبات التربة : تتمثل في انجراف التربة ذات الميول وحركة الجدران الاستنادية نتيجة الضغط الجانبي للتربة وانهيار التربة نتيجة الإجهادات الرأسية عليها.
2- مشاكل هبوط التربة : تتمثل في انضغاطية التربة مع مرور الزمن والتغير في حجمها نتيجة الإجهادات الرأسية عليها .
3- مشاكل ناتجة عن البيئة : والتي قد تعود إلى طبيعة الطقس من حيث الأمطار والرياح ودرجات الحرارة , وإلى الكوارث الطبيعية مثل الزلازل والفياضانات, وإلى التغيرات الكيميائية بسبب التلوث البيئي.
4- مشاكل تسرب المياه : ترتبط بنفاذية التربة وسرعة حركة المياه وكميتها المتدفقة من خلال مسام التربة, وكذلك الضغوط المائية التي تتعرض لها التربة.
5- المشاكل الناجمة عن أعمال الحفر : من الممكن أن ينتج عن أعمال حفر التربة انتفاخ – انكماش – انهيار.
ولحل مايمكن أن ينتج من مشاكل التربة يكون عن طريق دراسة دقيقة للتربة مع الأخذ بعين الاعتبار العوامل الآتية :
معرفة التكوينات الجيولوجية للتربة ( التحري والبحث وعمل الاختبارات اللازمة )
توفر عامل الخبرة لدى الجهاز الهندسي في الموقع
توفر الموارد اللازمة لدعم الحلول الهندسية المطلوبة إذا ظهرت أي مشاكل في التربة.
اختبارات التربة :
أولاً : اختبارات يتم إجراؤها على :
– الـ Compaction test : يتم هذا الاختبار على تطلبات التالية :
1- زيادة مقدار تحمل التربة
2- الحد من هبوط التربة وتقليل نسبة فراغاتها.
3- التحكم في التغيرات الحجمية للتربة من حيث الانكماش والانتفاخ.
4- خفض نفاذية التربة للمياه.
5- زيادة عامل الأمان ضد انزلاقات ردميات التربة.
والعوامل المرتبطة بدمك التربة التي حددها مهندس طرق أمريكي يدعى بروكتور هي :
1- الكثافة الجافة dry density
2- المحتوى المائي (w ) moisture *******
3- الجهد المبذول للدمك ( طاقة الدمك ) comp active effort
4- نوع التربة soil type
2- Plate Loud test : ويتم إجراؤها غلىلمعرفة مقدار هبوط التربة تحت حمولة محددة مسبقاً
ثانياً : اختبارات يتم إجراؤها على الدفان :
1- تحديد نسبة تحمل كاليفورنيا
2- اختبار الكثافة الجافة وعلاقته بمحتوى الرطوبة
3- اختبار التحليل الحبي وفق نظام أشتو
4- اختبارات حدود السيولة , اللدونة , دليل المرونة
5- تحليل كيميائي لتحديد محتوى الكلوريدات والكبريتات
يجب أن تتوافر فيالشروط الأربعة التالية :
– المتانة : كي لا تحدث فيها هبوطات نتيجة حمولات المنشأة المنقولة إليه عن طريق الأساسات.
– التوازن : كي لا تحدث فيها انزلاقات نتيجة انزياح الكتل الترابية فيها أو انهيارها عندما لا تكون مستقرة.
– الثبات : كي لا تحدث فيها انجرافات أو فجوات داخلية بتأثير حت المياه فيها الاستقرار: كي لا تحدث فيها تغيرات وتشوهات كبيرة في حجمها بتأثير الرطوبة.
ومن هنا فإن دراسة التربة المرادعليها، لتحديد خواصها ومواصفاتها بالتحريات الحقلية، عملية ضرورية لا غنى عنها قبل تحديد نوع الأساس وتصميمه لآي منشأة . تدرس التربة بالتحريات الحقلية للكشف عن طبيعتها وترتيب طبقاتها وسمكها، ووضع المياه الجوفية فيها، وتحديد أماكن عدم التجانس في بنيتها، ليتم وفق هذه الدراسة، تحديد طبقة التربة التي يمكن أن توفر شروط المتانة والتوازن والثبات والاستقرار. ويوضع ما استخلص منها من نتائج في تقرير دراسة التربة.
تصنف التربة أساساً بالاعتماد على حجم حبيباتها الصلبة، حيث تقسم التربة حسب حجم حبيباتها في أغلب المواصفات العالمية إلى: التربة غير المتماسكة : وهي التربة التي لا تتماسك حبيباتها، وتكون خشنة وناتجة عن تفتت الصخور بفعل عوامل التعرية. وأما أشكال التربة غير المتماسكة فهي: أ- الأحجار الكبيرة والتي يزيد مقاسها عن 60ملمتر. ب – الحصى وأشكاله الأساسية : – الحصى الناعم وأبعاده تتراوح بين 2 و6 ملمتر، – الحصى متوسط النعومة وأبعاده تتراوح بين 6 و20 ملمتراً، – الحصى الخشن وأبعاده تتراوح بين 20 و60 ملمتراً.
جـ – الرمل وأشكاله الأساسية:
– الرمل الناعم وأبعاده تتراوح بين 0.06 و 0.20 ملمتر،
– الرمل متوسط النعومة وأبعاده تتراوح بين 0.20 و 0.60 ملمتر،
– الرمل الخشن وأبعاده تتراوح بين0.60 و 2.00 ملمتر.
– التربة المتماسكة : وتتميز بوجود التماسك بين حبيباتها و تتكون من مواد ناعمة يقل مقاسها عن 0.06 ملمتر، وتقسم إلى الأشكال التالية:
• الطمي ويتراوح مقاس حبيباته بين 0.002 و 0.060 ملمتر،
• الطين ويتكون من حبيبات يقل مقاسها عن 0.002 ملمتر.
ومن النادر إيجاد نوع من أنواع التربة المذكورة منفصلاً في الطبيعة، فغالباً ما تتكون التربة من خليط : من الطين مخلوطاً ببعض الرمل مثلاً (طين رملي)، أو الرمل المخلوط ببعض الطين (رمل طيني)، أو الطـين المخلوط ببعض الطمي (طين طميي)، كما أن هناك خليطاً من الرمل والطمي والطين اصطلح على تسميته بالطفال.