X
تبلیغات
کوشا طراحان محمودآباد - Geosyntheticsکاربرد ژئوسنتتیک‌ها در فیلتراسیون، زهکشی، تسلیح، حفاظت، جداسازی و لزوم کاربرد آن در صن

 مقدمه : 

کلمه ژئوسنتتیک از دو بخش «ژئو» (Geo) و «سنتتیک» (Synthetic) ساخته شده‌است. از کلمه «ژئو» در مواردی استفاده می‌شود که مربوط به زمین باشد و قسمت دوم، «سنتتیک»، در مورد موادی استفاده می‌شود که ساخته دست بشر باشند یا به عبارت دیگر موادی که مصنوعی‌اند و به صورت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شوند.

تاریخچه :

اولین تلاش‌ها برای تقویت خاک، در زمان‌های بسیار دور، با فرو کردن شاخ و برگ درختان در باطلاق‌ها و شنزارها آغاز شد. بدین صورت که با اضافه کردن این‌ها، پس از گذشت مدتی جرمی در اطراف آنها شکل می‌گیرد و قدرت تحمل خاک افزایش می‌یابد. که در نتیجه این محل‌ها قابل عبور و مرور می‌شدند. اولین بار در اواخر دهه ۴۰ و اوایل دهه ۵۰ میلادی در آمریکا از ژئوسنتتیکها استفاده نمودند ودر دهه ۷۰ در اروپا رواج فراوان یافت. اخیراً در کشورهای آسیایی استفاده از این مصالح رایج شده‌است.اولین استفاده از ژئوسنتتیک در ساواناریورسایت در ایالات متحده آمریکا انجام شد.

ژئوسنتتیک‌ها :

 

ژئوسنتتیک‌ها به چند گروه کلی تقسیم می‌شوند:

 

ژئوتکستایل: جهت مسلح‌سازی، جداسازی، زهکشی مناسب، اضافه نمودن قدرت باربری آسفالت و خاک، افزایش عمر مفید آسفالت، حفاظت سازه‌ای از سواحل و بنادر، نشست همگون در سازه‌های دریایی نظیر موج شکن‌ها، حفاظت زمین‌های در حال فرسایش، حفاظت از لایه بالاست در راه‌آهن، افزایش قدرت باربری بستر راه و راه‌آهن، حفاظت از لایه‌های ژئوممبرین و بسیاری از موارد دیگر کاربرد دارد. 

 

 ژئوگریدها: جهت مسلح سازی خاک و ساخت دیوارهای حائل و غیره کاربرد دارند.

 

ژئوممبرین‌ها: جهت آب‌بندی کردن، ساخت دریاچه‌های مصنوعی، استخرهای پرورش ماهی و استخرهای صنعتی، لاگونهای فاضلاب و لوله‌های انتقال آب و فاضلاب کاربرد دارند.

ژئونت‌ها: جهت جلوگیری از فرسایش شیب‌ها و زهکشی مناسب. ژئونت‌ها کلاسی از ژئوسنتتیک‌ها هستند که از تزریق پیوسته نوارهای پلیمری با زاویه دقیق نسبت به یکدیگر تولید می‌شوند. جنس آنها معمولا از پلی اتیلن می‌باشد. وجود فاصله در بین رشته‌های این کلاس از ژئو سنتتیک شرایط بسیار مناسبی را برای استفاده از ژئونت به عنوان وسیله‌ای بهیه برای زهکشی به وجود آورده‌است. بدین صورت که ژئونت‌ها با اندازه حفره‌های متفاوت موجود می‌باشند و با توجه به اندازه ذرات خاک به صورتی انتخاب می‌شوند که بدون جابجایی ذرات خاک، امکان زهکشی را به وجود آورند. از این رو، عملکرد عمده ژئونت زهکشی است. بدین صورت سعی بنده در دقیق شدن بر عملکرد ژئونت برای زهکشی است، اما با توجه به بررسی‌های به عمل آمده با توجه به قیمت پائین تر ژئوتکستایل برای عمل زهکشی، ژئوتکستایل‌ها کاربرد بیشتری نسبت به ژئونت‌ها دارند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ژئوکمپزیت‌ها: جهت زهکشی زمین‌های ورزشی و دیوارهای حائل و سقف تونل‌ها.

 

 

 خلاصه :

 Geosynthetics ژئوسنتتیک‌ها منسوجات و پوشش‌های ساخته شده از الیاف تولید شده از مشتقات نفتی هستند که خاصیت اصلی  آنها، فساد ناپذیری در مقابل عوامل درون خاک است. از ژئوسنتتیک‌ها به‌عنوان جداکننده، فیلتر، زهکش، مسلح‌کننده و حفاظت کننده استفاده می‌‌شود و به اشکال بسیار متنوع تقسیم می‌‌گردد.از اهم مشتقات ژئوسنتتیک‌ها می‌‌توان به ژئوتکستایل‌ها (Geotextiles)، ژئوگریدها (Geogrides)، ژئوممبران‌ها(Geomembranes)، ژئودرین‌ها (Geodrains)، ژئوسیل‌ها (Geocells)، و... اشاره نمود که، هر یک براساس ویژگی‌های آن، کاربرد خاصی داشته و در راه و باند، آب و سد، هیدرولیک، خاک، ژئوتکنیک، نفت و گاز و پتروشیمی و ساختمان مورد استفاده قرار می‌‌گیرد. در ادامه، به معرفی هر یک از محصولات یاد شده و خواص آن پرداخته می‌‌شود.

 

1-    ژئوتکستایل‌ها (Geotextiles)

 

ژئوتکستایل‌ها غالباً از پلیمرها یا پلی پرپیلن‌ها ساخته شده‌اند. پلی‌پرپیلن‌ها دارای وزن مخصوص کمتر از واحد بوده (9/  ( y =۰ و محکم و بادوام هستند. از الیاف و فیبرهای رشته‌ای پلی‌پرپیلن‌ها در ساخت ژئوتکستایل‌های بافته شده (Woven) و بافته نشده (Nonwoven) استفاده می‌‌شود.

 

۲- ژئوگریدها (Geogrides)

از انواع محصولات ژئوگریدها، نوع مشبک است که به‌صورت تار و پود، یا فواصل معین، در دو جهت و با مقاومت بالا تولید می‌‌شود از این شبکه‌ها به اشکال تک لایه و چند لایه، می‌‌توان، برای مسلح و مقاوم نمودن سطوح خاکریزی، با مساحت کم استفاده نمود. ژئوگریدها ضمن بالا بردن پایداری خاک از تغییر مکان‌های افقی آن جلوگیری می‌‌کند.

3- ژئوکامپوزیت (ترکیب ژئوگرید با ژئوتکستایل ) (Geocomposite)

ژئوگریدها با توجه به ساختار و خواص پلیمرها دارای مقاومت نهایی محدود شده‌ای هستند. در یک سیستم مرکب، یک ژئوگرید بههمراه ژئوتکستایل برای سهولت، در توسعه سطح خاکریز می‌‌تواند بکار گرفته شود و سپس خاکریز برروی آن اجرا گردد. ژئوکامپوزیت‌ها همچون کولباندرین (زهکشی عمیق) و یا انکادرین (زهکشی افقی و قائم) در تحکیم اراضی سست، از طریق تسهیل در خروج آب موجود در خاک و جمع‌آوری و هدایت آبهای نشتی و در تماس با سازه‌ها با استفاده از زهکشی‌های قائم و افقی، مورد استفاده قرار گیرد.

3-1 ژئودرین‌ (Geodrain)

یک نوع از ژئوکامپوزیت‌ها به نام آنکادرین به سه لایه کامپوزیتی عایق رطوبتی، زهکشی و جمع‌کنندگی و هدایت و انتقال آب‌گذری، با کاربری بسیار بالایی عمل زهکشی و عایق رطوبتی را در دیواره‌های در ارتباط با خاک انجام می‌‌دهد.همچنین از نوع دیگری از کامپوزیت‌های آنکادرین با خاصیت زهکشی افقی، جهت ایجاد فضاهای سبز روی پشت بام‌ها و باغ‌های پشت بامی استفاده می‌‌شود. این محصولات با توجه به سبکی وزن، انعطاف‌پذیری، سرعت عمل در نصب و راحتی حمل و نقل، استفاده وسیعی در صنعت ساختمان، در کشورهای اروپایی و آمریکایی، پیدا کرده است. به علاوه نوع دیگری از این محصولات جهت زهکشی و در

 

 

 

 قالب‌بندی (کفراژ) فونداسیون‌ها و در دیوارهای حائل و یا در زهکشی و تحکیم پارکینگ‌ها و ... مورد استفاده قرار می‌‌گیرد.کارکرد عمومی محصولات انکادرین به‌طور عمده به‌عنوان زهکش در پشت دیوارهای قائم و حائل لبه جاده، خاکریزها و تونل‌ها و به‌طور افقی به‌عنوان زهکش در زیر محوطه‌های پارکینگ زیر فضای سبز (اماکن ورزشی و استادیوم‌ها) و بام‌ها، سیستم‌های فاضلاب و Landfill است.

۴- ژئوممبران (Geomembrane)

 

ژئوممبران‌ها به‌عنوان یک عایق بسیار مقاوم و کم هزینه و دارای طول عمر زیاد، در بسیاری از صنایع کاربرد دارد که از آن جمله می‌‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

 

آب و فاضلاب: از ژئوممبران‌ها جهت ساخت لاگون‌ها، کانال‌های آبرسانی، حوضچه‌ها و استخرها و دریاچه‌های مصنوعی استفاده می‌‌شود. با توجه به اینکه ژئوممبران در تماس با خاک هستند، برحسب لزوم امکان ترکیب آنها با ژئوتکستایل و یا ژئوگریدها میسر است. ایزولاسیون سازه‌های زیرزمینی در برابر نفوذ آبهای سطحی و زیرزمینی: در این خصوص می‌‌توان به ایزوله دیوارهای متروهای شهری و سازه‌های هیدرولیکی و غیره اشاره نمود. سایت دفن زباله شهری و صنعتی و خطرناک: با استفاده از ژئوممبران می‌‌توان مخازن کاملاً ایزوله از محیط اطراف، جهت دفن زباله‌های شهری و صنعتی ایجاد نمود. ژئوممبران‌ها دارای انواع فراوانی، به لحاظ مقاومت در برابر مواد شیمیایی و مخرب هستند.

 ایجاد و توسعه زمین‌های کشاورزی در محیط‌های نامساعد

۵- ژئوسل‌ها (Geocells)

یک شبکه لانه زنبوری از نوارهای پلی استر نبافته، متصل به یکدیگر، ساخته شده که با دوخته شدن این شبکه‌ها به یکدیگر، فضاهایی مانند لانه زنبور (6 ضلعی) ایجاد شده که با پر شدن از خاک، شن، بتن یا مصالح دیگر، استحکام و صلبیت کافی جهت شیب‌ها، ترانشه‌ها، دیوارها در برابر فرسایش و ریزش ایجاد می‌‌کند.
امروزه پیشرفت صنعت استفاده از ژئوسنتتیک‌ها آنچنان وسیع و گسترده شده است که تقریباً غیرممکن را امکان‌پذیر نموده است، (حتی اسکی نمودن در فضاهای سربسته برروی یخ با استفاده از لایه‌های صفحه‌ای انکادرین)  امروزه نه تنها از مواد ژئوکامپوزیتی جهت سالن‌های اسکیت یخ و برف و استادیوم‌های ورزشی و زمین‌های چمن مصنوعی و  درخت‌کاری و فضای سبز بام‌ها استفاده‌های فراوان می‌‌شود، بلکه حتی می‌‌توان با استفاده از تکنولوژی از صنعت ژئوسنتتیک و تلفیق با تکنولوژی‌های دیگر در کشاورزی، همچون آبیاری قطره‌ای، کویرها را نیز آباد نموده مورد بهره‌برداری قرار داد و در نتیجه کمک شایانی به اقتصاد و آبادانی کشورها نمود.

پیوست :

ژئوتکستایل‌های منسوج (Woven Geotextiles)

این ژئوتکستایل‌ها از تک رشته‌های به هم بافته شده (Monofilament) یا چند رشته‌ای‌های به هم بافته شده (Multi Filament) و یا نوارهای منسوج بریده شده (Slim Film Fabric) ساخته می‌‌شود.

 

 

 

 

 تهیه این دسته از ژئوتکستایل‌ها، در دو مرحله انجام می‌‌گیرد که عبارتست از:


1- تولید و عمل آوردن الیاف

2-افت الیاف

 

ژئوتکستایل‌های تک رشته‌ای نسبت به انواع دیگر نفوذپذیری بهتری دارند و برای استفاده به‌عنوان زهکش و یا جهت کنترلفرسایش خاک مناسب هستند.
ژئوتکستایل‌های چند رشته‌ای دارای مقاومت بالایی هستند و اصولاً به‌عنوان
مسلح‌کننده کاربرد دارند. ژئوتکستایل‌های تشکیل شده از نوارهای منسوج جهت کنترل رسوبات و محصور کردن لای و لجن، و پایداری جاده‌ها و مسیرها مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.

 

ژئوتکستایل‌های غیر منسوج (NonWoven Geotextile)

این نوع ژئوتکستایل‌ها از الیاف کوتاه معمولاً [(2.5-cm)[ 1-4inch   (10و یا الیاف بلند که به‌صورت رندم در لایه‌هایی برروی یکدیگر، همانند یک شبکه نمدی توزیع شده‌اند، ساخته می‌‌شود. سپس این شبکه‌های نمدی از دستگاههایی، جهت به هم متصل کردن لایه‌ها به یکدیگر، عبور داده می‌‌شوند.

ژئوتکستایل‌های غیرمنسوج در زهکش‌ها، کنترل فرسایش خاک و همچنین جهت پایدارسازی جاده‌ها و مسیرها بر روی خاک‌های حساس به رطوبت کاربرد دارند.

امروزه در اکثر کشورهای پیشرفته ژئوتکستایل‌ها را جهت تسلیح، تقویت و پایدارسازی بستر و ساحل‌های سست و یا احداث راه و راه‌آهن روی بستر باتلاقی، حتی در مواقع دشوار، بدون نیاز به هرگونه لجن‌برداری و یا قلوه‌ریزی و یا احیاء اراضی ساحلی و توسعه بندرگاه‌ها و یا احداث موج‌شکن و دیگر سازه‌های دریایی، روی بسترهای فوق‌العاده سست بکار می‌‌برند.

همچنین از کیسه‌های شنی ژئوتکستایل‌ جهت راه حلی مطمئن برای ترمیم سریع و اقتصادی موقت سازه‌های ساحلی صدمه دیده، استفاده می‌‌شود
.

ژئوتکستایل‌ها در تسلیح، فیلتراسیون و حفاظت از کانال‌ها و لوله‌ها نیز کاربرد دارند:

 

در این مورد ژئوتکستایل‌ها دور لوله قرار می‌‌گیرد و آن را در مقابل آسیب‌های فیزیکی و شیمیایی حفاظت می‌‌کند. به این ترتیب نیاز به ریختن خاک سرندی در اطراف لوله بر طرف می‌‌شود و یا ژئوتکستایل‌ روی کف و بدنه کانال پهن می‌‌شود تا از ورود خاک ریزدانه به داخل کانال در اثر بالا آمدن سطح آب زیرزمینی جلوگیری کرده و در سیستم زهکشی شرکت می‌‌کند. ژئوتکستایل‌ها در اطراف لوله‌های زهکشی زیر خاک به‌عنوان فیلتر بکار می‌‌روند.
مزایای کاربرد این نوع مصالح به‌عنوان فیلتر
در ساخت و نصب سریع، صرفه‌جویی اقتصادی، مقاومت شیمیایی بالا، دوام عالی، عدم جدایی بین دانه‌ها به‌عنوان فیلتر در ساخت و نصب سریع، صرفه‌جویی

 

 

 

 

 اقتصادی، مقاومت شیمیایی بالا، دوام عالی، عدم جدایی بین دانه‌ها که در فیلترهای خاکی در حین ساخت ایجاد می‌‌شود و کاهش عملیات خاکی می‌‌باشد.
ژئوتکستایل‌ها همچنین روی بدنه لوله
و جداره کانال به‌صورت زین اسبی پهن شده و روی آن با خاک پر می‌‌شود و با این عمل نیروی Uplift زیر لوله‌ها توسط ژئوتکستایل‌ از طریق به کشش افتادن (تسلیح)، جذب می‌‌شود.

 

نقشهای ژئوتکستایل :

 

چند نقش عمده و اساسي را ايفا مي كند كه بر حسب شرايط و زمينه كاربرد ممكن است در يك يا چند نقش عمل كند و يا در يك نقش وظيفه اصلي تري داشته باشد :

1- جداسازی : ژئوتكستايل جدا ساز  به معني حضور يك پارچه متخلخل انعطافي در حد واسط مواد غير مشابه مي باشد ، بطوريكه انسجام و عملكرد هر دو ماده جدا شده ، دست نخورده باقي بماند و حتي بهبود يابد (1994 ،Koerner ) .علت عمده و اصلي شكست و گسيختگي آسفالت جاده ها ناشي از آلودگي مواد سنگي اساس (aggregate ) با مواد ريز بستر مي باشد كه موجب اتلاف استحكام لايه aggregate مي گردد. اصول طرح در مهندسي راه بر اين است كه حجم و كيفيت مواد پي و زير پي براي نقش هاي تعيين شده ، ثابت بماند و يا تغيير اندكي داشته باشد ، و اين هدف با حضور لايه جدا ساز ژئوتكستايل ايفا مي گردد. براي سالها ، استفاده اصلي از ژئوتكستايل ، بعنوان جدا ساز بوده و اصولا' براي CBR>3  با نقش جدا ساز بكار مي رود. مكانيسم جدا سازي ژئوتكستايل به اين گونه است كه با قرار گرفتن در بين پي يا زيرپي و خاك هاي نرم وريز بستر از اختلاط اين دوبخش نا مشابه براي هميشه جلوگيري مي كند و با توزيع نيروهاي وارده ، موجب دفع فشارهاي موضعي مي گردد. وقتي مواد لايه پي تحت فشار نيروهاي زياد ديناميكي يا ثابت ترافيكي وسايل نقليه قرار مي گيرد ، به درون خاك نرم بستر فرو مي رود و اين باعث كاهش ضخامت مورد نياز لايه سنگي پي در طرح مي گردد و از استحكام سازه كاسته مي گردد و در نتيجه گسيختگي حاصل مي شود.

 

مهندسين بزرگراه ها نوعا' براي رفع اين مشكل ،لايه هاي سنگي aggregate  را كلفت تر مي كنند و  با

 

استفاده از مواد اضافي (جبراني) aggregate ، فقدان احتمالي را جبران مي كنند ، و در اين مورد ، يك لايه جداساز ژئوتكستايل موجب رفع اين اختلاطمی گردد و نياز به aggregate  اضافي را منتفي مي سازد  و

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

باعث صرفه جويي در هزينه مي گردد ، و مهمتر اينكه ، عمر مفيد جاده بطور چشمگيري افزايش مي يابد. با حضور ژئوتكستايل جداساز ، انتقال و پمپاژ مواد ريز subgrade به درون حفرات لايه سنگي پي متوقف مي شود و بدين ترتيب از ناكار آمد شدن زهكش جلوگيري مي شود. حد اقل 10 تا 20 در صد از مواد ريز

subgrade كه بخاطر فقدان حضور ژئوتكستال جداساز به درون لايه سنگي پمپ مي شود ، مي تواند كاملا استحكام ساختاري لايه سنگي پي را از بين ببرد.

 

 2- فیلتراسیون :   فيلتراسيون ژئوتكستال بعنوان سيستم تعادلي ژئوتكستايل- خاك  براي جريان كافي مايعات ، با محدودسازي اتلاف خاك مي باشد (1994، Koerner) فرايند فيلتراسيون ژئوتكستايل ، حفظ خاك محل با اجازه آزاد عبور آب از خاك ، منع عبور ذرات خاك محلول در آب و توزيع فشار هيدرو استاتيك مي باشد. ژئوتكستال نقش مهمي را در توسعه منطقه فيلتري خاك بازي مي كند و جريان آب را بطور چشمگيري كنترل مي كند. ژئوتكستايل فيلتري در كاربردهاي زير زميني موجب حفظ زهكش و عملكرد آن و متعاقبا' موجب افزايش عمر مفيد سازه ، مثل جاده مي شود با حضور ژئوتكستايل فيلتري از پمپاژ شدن مواد ريز بستر به درون مواد سنگي یایه اساس و یا بالاست تحت فشار ديناميكي در جاده و ريل جلوگيري مي شود و لايه زهكش از پر و بسته شدن مصون مي ماند.

براي فيلتراسيون در مهندسي هيدروليك ، ژئوتكستايل نقش كليدي را تقريبا' در تمامي كاربردهاي زهكشي بازي مي كند . در موج شكن ها با قرار گرفتن در زير سازه هاي سنگي و آرمه ، با عمل فيلتراسيون ، از شسته شدن بستر  و نا كار آمد شدن سازه جلوگيري مي كند. در مقايسه با فيلترهاي خاكي سنتي ، ژئوتكستايل با ايجاد يك فيلتراسيون پيوسته و كار آمد ، مزايايي را فراهم مي كند. در گذشته ، استفاده از فيلترهاي سنگريزه اي موثر شناخته شده بود، با اين وجود ، دسترسي آسان و نصب آن اغلب مشكل ساز بوده و ژئوتكستايل فيلتري جايگزين مناسبي از لحاظ آساني نصب ، كاهش هزينه و مهمتر از همه كارايي بالا مي باشد.

 

۳- تقویت ( استحکام ) و تثبیت سازی :  مستحكم سازي با كمك ژئوتكستايل ، به معني بهبود يكپارچه استحكام كل سيستم سازهمي باشد كه با حضور يك ژئوتكستايل (داراي مقاومت تنشي خوب) در يك خاك (با واكنش تنشي ضعيف ولي ومستعد تراكم ) با مواد مجزا ديگر مي باشد (1994 ،Koerner ) .

 ژئوتكستايل در اين نقش معمولا' براي  تثبيت و مستحكم سازي روي بستر ضعيف  ۳ > ۱ CBR>

 بكار مي رود.در تقويت سازي  ژئوتكستايل بعنوان يك عضو كششي در سيستم سازه هاي داراي استحكام كششي ضعيف ايفاي نقش ميكند . ژئوتكستايل استحكامي باعث تغيير واكنش آسفالت جاده نسبت به نيروهاي وارده مي شود. در اين مكانيسم ، كرنش هاي موجود در توده خاك منجر  به كرنش  هايي در ژئوتكستایل

 مي گردد كه به نوبه خود موجب نيروهاي كششي در استحكامات مي شود ، و اين نيروها در جهت محدود سازي حركات خاك عمل مي كنند و موجب توزيع استحكام برشی   مازاد مي گردند. اين فرايند موجب مي شود تا سيستم خاك- ژئوتكستايل ، استحكام برشي بزرگتري در توده خاك ايجاد كند. در اين كاربرد ، ژئوتكستايل براي جبران خاک ضعف از طريق تحمل فشار كششي با استحكام خود و اثر متقابل خاك/ ژئوتكستايل عمل مي كند . مدول بالاي ژئوتكستايل در نقش مستحكم سازي (مقاومت نسبت به كشش ) باعث

 

 

 

 

 

ميشود تا نيروها و تنش هاي ترافيكي را جذب كند و آنها را روي منطقه بزرگتري توزيع نماید  اين كاهش فشار روي بستر ضعيف مي تواند موجب كاهش قابل توجهي در ضخامت مورد نياز aggregate    گردد .

۴- حفاظت : ژئوتكستايل بعنوان لايه محافظ ، مقاومت ژئوممبرين را نسبت به پارگي افزايش مي دهد. ژئوتكستايل در نقش محافظ ، باعث مي شود تا كارايي يك لايه ، مثل ژئوممبرين به نحو احسن صورت گيرد. همچنين بعنوان محافظ ديگر محصولات ژئوسنتتيك بكار مي رود.

5- زهکشی : ژئوتكستايل جايگزين بسيار مناسبي براي فيلترهاي تفكيك شده مدرج ( graded) خاكي در اكثر ساختارها از جمله سيستمهاي كنترل آب هاي زيرزميني ، جاده ، زيرسازهاي ساختماني ، سدها ، و ديوارهاي حايل مي باشد . البته نقش زهكشي ژئوتكستايل ارتباط تنگاتنگ با نقش فيلتراسيون دارد و جز در مشخصه جهت جريان ، در بقيه مشخصه ها همانند فيلتراسيون مي باشد. 

ژئوتكستايل نبافته نيمه سنگين وقتي در تماس نزديك با يك geonet يا يك زهكش سنگي واقع مي شود مي تواند ضايعات و خاك را فيلتر نمايد و در عين حال به آب و مايعات شيميايي اجازه عبور دهد. ژئوتكستايل يا خودش نقش زهكشي دارد يا روي هسته هاي زهكشي به شكل ژئوكمپوزيت ، نقش فيلتراسيون را ايفا مي كند. زهكشي ژئوتكستايل به شكل حمل آب در سطح ژئوتكستايل نبافته needle-punched كلفت در كاربردهاي زيرزميني مي باشد ، جاييكه آب بايد از محل مشخصي بوسيله خود ژئوتكستايل دفع گردد.

 

توجیه اقتصادی کاربرد ژئوتکستایل :

يكي از دلايل كاربرد ژئوتكستايل ، چند منظوره و چند نقشي بودن آن است ، كه به يكباره و به تنهايي چند نقش را ، كه چند لايه بايد انجام دهند ، به عهده مي گيرد و به كاهش قابل توجهي در هزينه هاي مواد ، نيروي كار و زمان مي انجامد. در جاهايي كه بستر ضعيف و نرم است ، ضخامت بزرگي از مواد سنگي aggregate هم در حين ساخت جاده ، در اثر عمل غلتك ها و هم در طول عمر مفيد سازه ،در اثر ترافيك وسايل نقليه ، در خاك نرم فرو مي رود و تلف مي شود . بنابراين با حضور ژئوتكستايل جداساز ، از اين تلفات و هزينه هاي آن جلوگيري مي شود. حضور ژئوتكستايل باعث كاهش كلفتي سازه هايي چون روكش

 

 

 

 

جاده ، مواد پرسازو استحكامي در زيرسازي جاده و مواد در بدنه سدهاي خاكي و بتني ميگردد. با عملكرد بالايي كه دارد از هزينه هاي حفظ و نگهداري سازه بطور چشمگيري مي كاهد و نيز در آماده سازي محل ، تا حدي هزينه ها را كاهش مي دهد . يكي از خصوصيات ژئوتكستايل اين است كه بخاطر قابليتي كه دارد ، در بساري از موارد مي توان از مواد خاكبرداري شده محل استفاده كرد و نيازي به حمل وهزينه مواد از جاي ديگر نيست. و نيز در مواردي هم نياز به خاكبرداري هاي پر هزينه را كاهش داده و يا منتفي مي سارد. طبق تحقيقات ، هزينه كاربرد ژئوتكستايل حد اكثر 2 تا 3 اينچ  aggregate مي باشد ، كه اين مقدار از حدود 4 تا 6 اينچ  aggregate كه در اثر فشار و تراكم سازي در بستر فرو مي رود ، كمتر است ، در نتيجه از هزينه هاي كاربرد  aggregate  اضافي وجبراني در بزرگراه ها جلوگيري مي شود. در پایان باید خاطر نشان کرد که یکی از عمده ترین دلایل در توجیه اقتصادی کتربرد ژئوتکستایل مربوط به عملکرد دراز مدت آن است .

تاریخچه کاربرد ژئوتکستایل :

تسليح خاك و افزايش عملكرد سازه ها از دير باز در خاطر بشر بوده و در بهره گيري از هيچ علم و تجربه اي در اين راه دريغ نشده است ،مثل استفاده از كنده هاي درخت ، بوته ها و سنگ ها براي تثبيت خاك خصوصا' زمين هاي باتلاقي و مرطوب . اما هيچ يك از اين راهها به اندازه كاربرد ژئوتكستايل-كه دو سه دهه اخير بطور جدي آغاز شده و امروزه به نهايت كاربرد خود رسيده است- با صرفه ، داراي عملكرد بالا و با دوام نبوده است .                

 اولين استفاده ثبت شده از پارچه  ژئوتكستايل در جاده به كوشش South Carolina Highways Department  ، در 1926 صورت گرفت ( 1935Beckman, ) . در اين اقدام يك پارچه ژئوتكستايل پنبه اي سنگين روي خاك قرار گرفت و آسفالت داغ نيز روي پارچه بكار رفت و سپس يك لايه نازك شن روي آسفالت ريخته شد . تحقيقات نشان داد كه اين پارچه ، ترك خوردگي را كاهش داده و از شكست و گسيختگي موضعي جاده جلوگيري نموده است . در سالهاي اخير ژئوتكستايل هاي پلي مري براي بهبود عملكرد جاده هاي آسفالته و كاهش ضخامت لايه پي بكار رفته اند . در اواخر دهه 1960 ، شركت   Rhone-poulen Textile در فرانسه ، كار با پارچه نبافته را براي كاربردهاي مختلف شروع كرد . بنا به گفته 1985

 

 

 

 

Van Zanten, ، افتخار اولين كار در استفاده از ژئوتكستايل بايد به انگليسي ها و هلندي ها داده شود .

 

كاربرد ژئوتكستايل كه تا دو دهه اخير امتحان و آزمايش خود را به خوبي پشت سر گذاشته و در تمامي آزمايشات سر بلند بيرون آمده است ، در دو دهه اخير رشد وسيع و سريع داشته كه اين سرعت و وسعت را مديون عملكرد صحيح و ممتاز خود در كاربردهاي سازه اي خصوصا' جاده مي باشد . امروزه دنيا شاهد هزاران پروژه از كاربرد ژئوتكستايل مي باشد و در سراسر اروپا و آمريكا و حتي آفريقا و آسيا خصوصا' آسياي شرق وجنوب شرق هزاران شركت و كارخانه در توليد و نصب ژئوتكستايل فعالند .

 

كاربرد ژئوتكستايل در اوايل دهه 90 در آمريكاي شمالي در كاربردهاي مختلف مهندسي عمران در جدول زير آمده است:

بر حسب كيلومتر مربع (1995 Jagielski ,)

                                              سال

كاربرد

1989

1990

1991

1992

روكش آسفالت

7550

7340

7340

7340

جدا سازي

6781

7130

7130

7271

زهكش

2936

2936

3006

3076

حفاظت(ممبرين)

1748

1258

1328

1328

كنترل فرسايش

1188

1358

1258

1328

تقويت سازي (ديواره ها،subgrade ، شيب)

1188

1328

1396

1468

حفاظت ژئوممبرين ها

1748

2517

3426

4824

مجموع

23039

23767

24884

26635

 

    پارچه هاي ژئوتكستايل روكش جاده تا بحال در بيش از  230000 كيلومتر راه (lane ) براي روكش جاده  در ايالات متحده بكار رفته است.

  ژئوتكستايل در پروژه هاي ساخت جاده در سراسر دنيا توسعه يافته است . اين پذيرش جهاني و گسترده از ژئوتكستايل ، ناشي از هزاران نصب موفق ، مطالعات تحقيقي وسيع و بسيار و مزاياي اقتصادي ثابت شده در استفاده از ژئوتكستايل مي باشد . براي بيش از 25 سال ژئوتكستايل در تقويت سازي و استحكام خاكهاي نرم subgrade   جاده بكار رفته اند . نصب هاي اوليه در اوايل دهه 1970 بسيار موفق بوده و محققان دست بكار توضيح و تفسير و چگونگي موفقيت ژئوتكستايل در ساخت جاده شدند . اين تحقيق اوليه كه با نصب

 

 

 

هاي موفق تري همراه بود ، سريعا' ثابت كرد كه ژئوتكستايل بطور چشمگيري ثبات جاده ها را بهبود مي بخشد . از طرف ديگر ، ژئوتكستايل باعث شد تا جاده با لايه هاي دانه اي (granular) نازكتري امكان ساخت يابد (1975 ، Barenberg) .

در سال 1986، Federal Highway Adminsration (FHA)  مزاياي اقتصادي و قانوني كاربرد ژئوتكستايل را مورد تاييد قرار داد (1986 ، Cristopher, Holtz) . اين تاييد، راهنماي عملي مهندسين عمران در طرح ، انتخاب و تكنيكهاي ساخت در كاربرد ژئوتكستايل قرار گرفت و پذيرش ژئوتكستايل را در كاربرد جاده بيشتر نمود . با ادامه تحقيقات همه جانبه ، مكانيسم مستحكم سازي و تثبيت سيستم  آسفالت جاده با لايه هاي مواد دانه اي و مهار نشده شرح داده شد (1989،Barksdale, Brown ) .

   كشورهاي جنوب شرق و شرق آسيا مانند هند، كره، ژاپن،  تايوان، هنكنگ و خصوصا' چين كه در دهه گذشته از محصولات ژئوتكستايل اروپا و آمريكا براي پروژه هاي آزمايشي در كشورشان استفاده مي كردند (به عنوان نمونه ، يكي از توليد كنندكان و توزيع كنندگان محصولات ژئوتكستايل در اروپا و آقيانوسيه يعني شركت Permathene ( نيوزيلند )،كه در آسيا پروژه هاي زيادي را با نصب ژئوتكستايل اجرا كرده ، در هند در يكي از پروژه هايش حدود 250 هزار متر مربع ژئوتكستايل را در پروژه بزرگ پل سازي بكار برده است ) ، امروزه چنان به استفاده ، قابليت و مزاياي اين محصول معتقد شدند كه اكنون خودشان توليدكننده عمده اين محصول شده و چندين شركت بزرگ توليد ژئوتكستايل ايجاد نمودند و حتي صادر كننده اين محصول شده اند.     در راستاي اين فناوري جديد اما جامع و گسترده ، چندين شركت مشاوره اي در دنيا مانند   SI Geosolutio

، Synthetic  Industries Smart Solution   و..... واستاندارد هاي بين المللي مثل   AASHTO

 (American Association of State Highway and Transportation  Officials)             ASTM (American Society for Testing and Materials)  ، FHWA از ايالات متحده   AS (Astrelia Standard)، كميته استاندارد اروپا (CEN) و چند استاندارد بين المللي ديگر در مورد شاخص هاي فني محصولات ژئوتكستايل ، داراي استاندارهاي مشخص ومعيني مي باشند . بسياري از سنديات طرح   AASHTO و  FHWA  در باره قابليت ها و مزاياي كاربرد ژئوتكستايل تا به امروز منتشر شده است.

 

 

 

 

تحقیقات و بررسی های انجام شده در زمینه کاربرد ژئو تکستایل :

در زير چند تحقيق از تحقيقات انجام شده بطور اجمالي آمده است:

  در سال 1993، يك آزمايش در محل نصب ژئوتكستايل صورت گرفت و با خاكبرداري محل مشخص شد كه ژئوتكستايل بعنوان جدا ساز ، نقشش را بخوبي ايفا كرده و از اختلاط لايه پي سنگي aggregate)  ) با خاك subgrade  چسبنده جلوگيري نموده است.

 تحقيق و بررسي پروژه هاي انجام شده بوسيله (1985 ) Pourkhosrow، (1989 ) Buutton ، (1990 ) Suthern و Philips ، (1993 )Button ، (1996 ) Rahman وهمكاران، (1997 ) Al-Qadi در باره تاثير ضد آب سازي پارچه ژئوتكستايل در روكش جاده ، حاكي از قابليت پارچه ژئوتكستايل در روكش آسفالت است : (1985 ) Pourkhosrow : مطالعه و بررسي خود را در اوكلا هما براي ارزيابي عملكرد پارچه ژئوتكستايل در به تعويق اندازي ترك خوردگي بازتابي(reflective) و كاهش نفوذ آب به درون ترك هاي روكش ACقبلي جاده انجام داد. نصب هاي آزمايشي به همراه روكش هاي AC  نازك و chip seal  روي روكش AC قديمي جاده ايجاد شد. بعد از دو سال قطعه هايي از جاده براي آزمايش و بررسي جايي كه تركها از طريق روكش قبلي بازتاب يافت ، برداشته شد . آزمايشات نشان داد ، جاييكه ژئوتكستايل needle-punched نبافته پلي پروپيلن استفاده شد ، پارچه اشباع شده با آسفالت هنوز دست نخورده باقي مانده است.

(1989 ) Button  : در اين مطالعه و بررسي ، عملكرد ژئوتكستايل روكش جاده در چندين محل در تكزاس امتحان و با بخش هاي بدون پارچه مقايسه شد . در يك بخش نزديك Amarillo ، پنج ژئوتكستايل مختلف در آسفالت جاده نصب و با بخش هاي بدون ژئوتكستايل مقايسه شدند . يك روكش 20 ميليمتري (25/1 اينچ) روي آسفالت قديمي با ضخامت 100 ميليمتر قرار گرفت . بعد از بارندگي ها ، بخش هاي داراي ژئوتكستايل ، گسيختگي كمتري نشان دادند. اين مطلب دلالت براين دارد كه مدول subgrade در بخش هاي داراي ژئوتكستايل ، بخاطر نفوذ آب كمتر، نسبت به بخش هاي فاقد ژئوتكستايل ، بالاتر بوده است. اين مزيت حتي بعد از چند ترك در روكش نازك تعمير شده وجود داشته است .

 

 

 

 

 (1986 )Jornby وHicks : با بررسي كه انجام دادند، نشان دادند كه كاهش مدول ارتجاعي بخاطر ورود مواد subgrade ، در غياب يك ژئوتكستايل جدا ساز ، به درون لايه سنگي پي مي باشد. با در نظر گرفتن اين موضوع طي طرح مي توان عمر مفيد جاده را بوسيله تمهيداتي در روكش جاده يا كلفت تر كردن پي aggregate توسعه داد. در اين بررسي ، ژئوتكستايل جداساز ، جايگزين قابل و مناسبي معرفي شد. JorenbyوHicks   در سال   1986 ، صرفه جويي بالقوه اي را در هزينه بين 5 /3 تا 75/4 دلار برمتر مربع ، در استفاده ازژئوتكستايل ، تخمين زدند.

 چندين آزمايش روي ژئوتكستايل جداساز و استحكامي و فيلتراسيون توسط (1984)Guram  وهمكاران  ، (1994)Al-Qadi وهمكاران ، (1989 ) Barksdale  وهمكاران ، (1993 ) Austin و Coleman صورت گرفته كه همگي كم و بيش به نتايج فوق رسيده اند.    در مقاله اي در سال 1994 در مجله  Geotechnical  Fabrics Report ، دكتر  Robert M. Koerner  نوشت :شايد تنها منطقه بزرگ  براي هر ژئوتكستايل جدا ساز ، بزرگراه ها باشند، جاييكه ژئوتكستايل ، بين subgrade خاكي و لايه پي سنگي قرار مي گيرد.