-=بر اثر اعمال تنش برشی چرخه‌ای به
خاک ، که ناشی از امواج رسیده سنگ بستر است، خاک تحریک می‌شود.=-
تقسیم بندی خاکها بر اساس پاسخ به حرکات سنگ بستر
- حرکتهای پایدار که با تغییر شکل کشسان و خمیرسان باعث میرایی حرکت لرزه‌ای می‌شوند، با این حال هنوز تا حدی مقاومت خود را حفظ می‌کنند.
- خاکهای ناپایدار که بطور ناگهانی متراکم شده یا بر اثر آبگونگی بطور کامل مقاومتشان را از دست می‌دهند.
دو ویژگی بارز خاکهایی که تحت تاثیر تنش چرخه‌ای قرار می‌گیرند، یکی «مدول برشی» و دیگری «سنت میرایی داخلی» است. مدول برشی واسطه بین تنش و تنجش برشی بر اثر لرزشهای دارای دامنه کوتاه ، مثل بارگذاریهای ناشی از
زمین لرزه را بیان می‌کند.
سنت میرایی داخلی معرف استهلاک انرژی در طول بارگذاری چرخه‌ای است. مدول برشی و میرایی مهمترین ویژگیهایی هستند که معمولا در تجزیه) و تحلیلها بکار می‌روند. بخشی از تغییر شکل خاکها در برابر بار دینامیک ، صرف‌نظر از دامنه تنجش ، غیر قابل بازگشت بوده و لذا منحنیهای بارگذاری - باربرداری و تنش - تنجش بر یکدیگر منطبق نمی‌شوند.
نشست و آبگونگی
لرزشهای ناشی از زمین لرزه می‌تواند چند پدیده مهم را در خاک باعث شود که از این جمله است:
- تراکم خاکهای دانه‌ای که منجر به نشست سطح زمین می‌شود و می‌تواند در محدوده وسیعی اتفاق بیافتد.
- آبگونه شدن ماسه‌های ریز و ماسه‌های لایه‌دار که منجر به از بین رفتن کامل مقاومت خاک شده و باعث نشست و حتی برگشتن سازه‌ها و گسیخته شدن دامنه‌های می‌شود.
- کاهش مقاومت در خاکهای چسبنده نرم که منجر به نشست سازه شد، و می تواند برای سالها ادامه داشته باشد. این پدیده بر اثر نوعی آبگونگی نیز حاصل می شود.
نشست حاصل از تراکم
تنجشهای برشی چرخه‌ای باعث تراکم خاکهای دانه‌ای می‌شود که نشست زمین را به همراه دارد. حرکات افقی ناشی از لرزشها تا زمانی که چرخه‌ها نسبتا نزدیک به هم باشند، حتی اگر تنجشهای برشی چرخه‌ای نسبتا کوچک باشد، باعث
تراکم خاک می‌شوند. در مقابل ، شتاب قائم فراتر از
شتاب جاذبه زمین (1g) لازم است تا ماسه‌ها را به نحو قابل ملاحظه‌ای متراکم نماید و این رقمی به مراتب فراتر از شتاب سطحی حاصل از اغلب زمین لرزه‌هاست.
قابلیت تراکم خاک در زمان لرزش زمین به دانه بندی ،
چگالی نسبی ، پوکی ، فشار جانبی ، دامنه نوسان تنش برشی یا تنجش چرخه‌ای و بالاخره تعداد چرخه‌های اعمال تنش یا طول مدت آن وابسته است. نشست ناشی از تراکم و آبگونگی بسیار به هم مرتبط هستند و مهمترین عامل در وقوع هر یک از آنها قابلیت
زهکشی خاک در زمان بارگذاری چرخه‌ای است. تراکم در خاکهای دارای زهکشی خوب و آبگونگی در خاکهای با زهکشی ضعیف انجام می‌شوند.
روانگرایی (یا آبگونگی) چرخه‌ای ، به واکنش خاک در برابر بارهای دینامیکی یا تحریک ناشی از امواج برشی زودگذر اطلاق می‌شود که در نتیجه آن
مقاومت خاک بطور کامل از بین رفته و خاک حالتی آبگونه به خود می‌گیرد. آبگونگی چرخه‌ای با روانگونگی ناشی از جریان به سمت بالای
آب زیرزمینی در شرایطی اگر آب ماسه نتواند به سرعت از محیط خارج و به اصطلاح زهکشی شود، کاهش حجم باعث افزایش فشار منفذی برابر فشار مواد دوباره شود، تنش موثر بین ذرات خاک صفر می‌شود و ماسه بطور کامل مقاومت برشی خود را از دست می‌دهد و در نتیجه حالت آبگونه پیدا می‌کند.
پدیده روانگرایی ممکن است در یک نهشته سطحی یا در یک لایه عمقی اتفاق بیافتد. در صورتی که آبگونگی در عمق اتفاق بیافتد
فشارهای هیدرواستاتیک اضافی ایجاد شده در منطقه آبگونه شده ، با جریان یافتن آب به سمت بالا ، از بین می‌رود. یک گرادیان هیدرولیکی قابل توجه قادر است تا شرایط آبگونگی را در لایه‌های فوقانی نیز القا نماید. نتیجه این عمل در سطح بصورت «
فوران گل» و ایجاد «ماسه سریع» تظاهر می‌کند. در جاهایی که از سطح ایستایی بالایی برخوردارند، آبگونه شدن سطحی و نشست زمین منجر به خروج آب و جریان آن در سطح زمین می‌شود.
در مواردی که آبگونگی سطحی نیز صورت نگرفته است، وقوع آبگونگی در اعماق قادر است قابلیت باربری لایه‌های فوقانی را به مقدار قابل ملاحظه‌ای کاهش دهد. پدیده آبگونگی ممکن است بطور بخشی در خاکهای چسبند نرم نیز ایجاد شود. در اینجا
امواج طولی به دلیل خاصیت فشاری و استنباطی آنها باعث افزایش فشار آب منفذی در رسهای اشباع شده می‌شوند. این فشارهای آب منفذی حاصل از لرزش باعث کاهش
مقاومت برشی خاک و در نتیجه قدرت باربری آن شده و به گسیختگی کلی یا بخشی منجر می‌شود. این عمل همچنین ممکن است باعث نشست مداوم سازه‌ها شود.
عوامل موثر در افزایش استعداد آبگونه شدن خاک
با افزایش
سن رسوبات استعداد آبگونه شدن آنها کاهش می یابد. علت این امر پیش تنیدگی خاک بر اثر وزن رسوباتی که بعدا از بین رفته‌اند، یا زمین لرزه‌های قدیمی است. بیشترین استعداد آبگونگی در نواحی ساحلی حاوی
آبرفتهای ریزدانه اشباع شده ، که از تراکم رس کمی برخوردارند، دیده می‌شود. آبگونگی بستر دریاها عمدتا بر اثر عملکرد زمین لرزه‌ها یا امواج ایجاد می‌شود.
عوامل امکان آبگونگی
- دانه بندی : ماسه‌ها و ماسه‌های لایه‌دار مستعدترین رسوبات هستند، مخصوصا اگر از دانه بندی ضعیفی برخوردار باشند. نفوذپذیری این مصلح نسبتا پایین و زهکشی آن آهسته است.
- شرایط آب زیرزمینی : رسوباتی مستعد آبگونگی‌اند که در زیر سطح ایستایی قرار گرفته و اشباع شده باشند و نتوانند به طور آزاد زهکشی شوند.
- آبگونگی معمولا در خاکهای برون چسبندگی یکنواخت که 10 درصد اندازه آن بین 0.01 تا 0.25 میلیمتر و «ضریب یکنواختی» آن بین 2 و 10 باشد، ایجاد می‌شود.
مباحث مرتبط با عنوان
