تحسين جودة الصخور واستقرارها أسفل الأساسات الخرسانية

كيف يتم تحسين جودة الصخور واستقرارها أسفل الأساسات الخرسانية؟

هناك العديد من مخططات تصنيف الكتلة الصخرية التي تستخدم كثيرًا لأغراض مختلفة مثل تقدير القوة والتشوه للكتل الصخرية وتقييم ثبات المنحدرات الصخرية وعمليات حفر الأنفاق والتعدين تحت الأرض وما إلى ذلك. حيث يتضمن تصنيف الكتلة الصخرية بعض المدخلات التي تم الحصول عليها من الصخور السليمة و خصائص عدم الاستمرارية التي لها تأثير كبير على تقييم السلوك الهندسي لكتلة الصخور.

تعتبر الصخور غير المصابة بالرياح والصخور دائمًا قاعدة مثالية لبناء الأساسات. ولكن في حالة ظروف الصخور غير المواتية في أي مكان، إذا فشلت الأحمال المنقولة بواسطة الأعمدة في الوصول إلى الطبقات الأساسية، فمن المحتمل حدوث عدم استقرار بنيوي شديد.

لمنع حدوث ذلك، من المهم فهم طبيعة الصخور لتحديد الأساس المناسب للمنطقة. وإذا كانت قوة الضغط المرضية للصخور متوفرة على عمق أصغر، فإنّ الأساس الضحل سيعمل. خلاف ذلك، قد يتعين على المهندسين البحث عن عُمق كافٍ لتحقيق قيمة قدرة التحمل الآمنة المطلوبة.

بالنسبة لعُمق أصغر حيث تتعرض الصخور، قد يتمكن المهندسون من تقييم جودة الصخور، بينما في حالة الأساسات العميقة، لا يمكن تقييم جودة الصخور. على سبيل المثال في حالة بناء السد والجسور على الصخور. كما أن المشاكل الرئيسية التي يجب أن يواجهها المهندس أثناء تصميم الهيكل هي:

1. نقل أحمال الأعمدة الثقيلة إلى أساس يقع على صخرة ضعيفة.
   
2. ضغط التسرب لبناء السدود والجسور على الصخور غير السليمة.
   
3. أرصفة جسر لنقل الأحمال الثقيلة إلى الأساس المبني على جدران الوادي.
   

لمنع حدوث المشاكل المذكورة أعلاه، يجب تقييم خصائص الصخور، ويجب التحقق من ثباتها للتغلب على كل من تشوه وتمزق أسطح الصخور. حيث سيتم مناقشة بعض العلاجات المستخدمة لتحسين خصائص كتلة الصخور أدناه.

التدابير العلاجية لتحسين جودة الصخور أسفل الأساسات الخرسانية:

1. في حالة وجود صخور طرية ومتجددة وشديدة الانقسام على عمق معين، فمن المستحسن حفر هذا الجزء لتحسين جودة الصخور.
   
2. في حالة وجود صخور متصدعة وذات نفاذية عالية أسفل السد، فمن المستحسن حفر هذا الجزء لتقليل تأثير ضغط التسرب.
   
3. لتحسين جودة الصخور، يُنصح باستخدام عمليات الحشو لزيادة قوة كتلة الصخور، وبالتالي، ستعمل على تحسين القدرة الداعمة لتأسيس السدود والأنفاق وما إلى ذلك. كما ستؤدي عملية الحقن إلى تقليل نفاذية كتلة الصخور، وبالتالي تقليل فرص ضغط الرفع.
   
4. إنّ البراغي والمثبتات الصخرية فعالة للغاية في تقليل ضغط الرفع، وبالتالي يجب استخدامها لتحسين مقاومة الرفع لأساس السدود الخرسانية.
   
5. من أجل استقرار المنحدرات، يمكن معالجة الصخور الفضفاضة المكشوفة عن طريق استخدام الخرسانة المرشوشة والخرسانة. وسوف تعمل الخرسانة المرشوشة أو الجونيت كمواد تقوية وتحسن قوة كتلة الصخور.
   
6. يجب توفير مصارف لتحرير الضغط الناتج عن المياه المسامية. وقد تشتمل هذه المصارف على صالات العرض وأنظمة الضخ وآبار الجاذبية العميقة وما إلى ذلك. لذلك، من خلال تقليل ضغط المياه المسامية ، تقل فرص حدوث ضغط التسرب.
   

تقليل ضغط الرفع والتحكم في التسرب لتحسين جودة الصخور أسفل الأساسات الخرسانية:

بشكل عام، يمكن أن توجد الصخور الفقيرة المتجمدة إمّا على مستوى ضحل أو عميق. لذلك، بناءً على موقع هذه الصخور، كما سيتم مناقشة بعض العلاجات أدناه. بحيث إذا كانت الصخور ذات الجودة الرديئة موجودة على مستوى ضحل، فيمكن إزالة هذا الجزء من الصخور ذات الجودة الرديئة، ويجب بناء جدار فاصل في هذا الموضع.

في الأساسات العميقة، إذا كانت الصخور ذات الجودة الرديئة مجاورة للأساسات، فيمكن توفير ستائر الجص. ويجب أن تكون ستائر الجص متصلة ببطانيات الجص. حيث يساعد الجمع بين ستائر الجص وبطانيات الجص على تقليل ضغط رأس التسرب. علاوة على ذلك، يجب أيضًا تزويد ستائر الملاط بصمامات تصريف لتحرير ضغط الماء في المسام. كما أن هذه الآلية مفيدة جدًا في بناء السد، خاصة في السد الترابي، حيث يكون قلب السد مساميًا.

وضع التعزيزات لتحسين جودة الصخور أسفل الأساسات الخرسانية:

يمكن توفير التعزيزات للصخور على شكل مسامير صخرية ومثبتات كبلية وخرسانة مرشوشة وحشو بالضغط لتحسين جودة الصخور واستقرارها.

1- براغي الروك ومراسي الكابلات لتحسين جودة الصخور أسفل الأساسات الخرسانية:

يمكن زيادة قوة كتلة الصخور بمساعدة البراغي الصخرية ومثبتات الكابلات. ويتم استخدامها بشكل عام لتحسين استقرار المنحدر، وتوفير مقاومة ضد الارتفاع في أساس السد الخرساني، وتقليل ضغط الصخور حول محيط النفق. كما يمكن أيضًا استخدام البراغي الصخرية ومثبتات الكابلات في دعم الحفر المفتوح بسبب ضعف استقرار الأرض.

تُستخدم مسامير الصخور بدلاً من عمليات الحشو في المواقع التي يمكن أن يؤدي فيها الحقن إلى إزاحة الصخور المتصدعة. حيث يتم التحكم في الآلية التي تعمل من خلالها البراغي الصخرية كعضو ضغط فعال بواسطة طريقة التثبيت. كما أن الطريقة الأكثر فعالية لتركيب مسمار صخري هي عن طريق تثبيته بشكل عمودي على الوصلات بحيث يتم محاصرة الانقطاعات في المفصل بسهولة.

2- الحشو الخرساني لتحسين جودة الصخور أسفل الأساسات الخرسانية:

إذا كانت الأعمدة تنقل الحمل الثقيل على الأساس، فيمكن تحسين جودة الصخور باستخدام الحشو بالضغط. وعادة ما يكون التباعد بين 2 إلى 10 أمتار، ويمكن أن يتراوح العُمق من 5 إلى 25 مترًا اعتمادًا على جودة الصخور. كما يجب دائمًا اتباع عملية الضغط عن طريق الحقن.

بالنسبة للفواصل الصخرية المليئة بالمواد الطينية، يصعب تبني هذه الطريقة بسبب الضغط الثانوي حول الطبقة الطينية، وبالتالي تستخدم هذه الطريقة في الغالب للصخور الفقيرة ذات المفاصل المفتوحة.

3- استخدام الخرسانة المرشوشة لتحسين جودة الصخور أسفل الأساسات الخرسانية:

يمكن استخدام الخرسانة المرشوشة كبديل لمسامير الصخور. حيث في الصخور الضعيفة، تكون المفاصل شديدة التصدع، وبالتالي تنتشر الشقوق على طول خط الانقطاع الرئيسي. ومن خلال تطبيق الخرسانة المرشوشة، يمكن ملء جميع المفاصل في الصخور المتصدعة لتحسين الجودة الإجمالية للصخور.

تتكون الخرسانة المرشوشة من خليط مبلل وركام ناعم إلى متوسط ​​الحجم. ويتم إسقاط الخرسانة المرشوشة على سطح الصخور باستخدام نفاثات الهواء. حيث أنها تستخدم قوة النفاثات الهوائية وتقوم بضغط أسطح الصخور، لتكون بمثابة مادة تقوية.

أسئلة مكررة حول تحسين جودة الصخور أسفل الأساسات الخرسانية:

1- ما هي أنواع الصخور التي تتلف في الغالب بفعل حركة المياه؟

الحجر الجيري والجبس والكالسيت وسدود الصخور المتحولة وحتى الحجر الرملي إذا تم تدعيمه بالجبس. وهذه الصخور قابلة للذوبان بشكل كبير في الماء، وبالتالي فإنّ بناء الأساس تحت هذه الصخور هو مصدر قلق للمهندسين.

2- كيف نمنع تدهور الصخور الذائبة؟

عندما يتلامس منسوب المياه مع الصخور القابلة للذوبان، تبدأ عملية التجوية، وبالتالي ستغسل المادة من السطح الخارجي، ومع مرور الوقت قد تشكل هذه العملية تجويفًا في الصخور القابلة للذوبان. ولمنع هذه العملية، يجب استخدام ستائر الجص. حيث ستوقف ستائر الجص تدفق المياه نحو الصخور القابلة للذوبان، وبالتالي تقلل من مخاطر العوامل الجوية.