السلام عليكم0 أهدي اليكم هذا الموضوع عسى أن ينال رضاكم 00 جزء1 00 علما" بأنه سيكون عدة أجزاء مع الشكر
معلومات تمهيديــة
1-1 طبيعة التربة ومكوناتها الأساسية
1-2 أهداف الفحص المخبري للتربة
1-3 جمع عينات التربة
1-3-1 استطلاع الموقع
1-3-2 أشكال عينات التربة
1-3-3 فحوصات سريعة للتعرف إلى نوع التربة
1-3-4 التعرف على الصخور
1-4 تقرير استطلاع الموقع
[CENTER]
1-1 طبيعة التربة ومكوناتها الأساسية
(Nature and Basic Constituents of Soil)[/center]
تشكلت التربة الطبيعية التي نتعامل معها نتيجة لتأثير مجموعة من العوامل الفيزيائية والكيميائية على طبقة القشرة الأرضية على مر السنين، ونتيجة لتأثير هذه العوامل تكونت الخصائص الرئيسية للتربة. ويتراوح العمر الزمني للتربة التي يتعامل معها الإنسان في نشاطه اليومي بين مئات الآلاف الى ملايين السنين، وقد يصل الى ما هو أكثر. وخلال هذه الفترة الطويلة كانت التربة معرضة للكثير من التأثيرات والتقلبات في الظروف الطبيعية، حيث تتشكل تربة جديدة باستمرار، ويتم ارتصاص الطبقات الموجودة منها. كما أن العوامل الخارجية كالرياح وتأثير المياه وتقلبات الحرارة تلعب دوراً لا يستهان به في تغيير تركيب التربة، يضاف إليها عوامل أخرى ليست أقل أهمية كالزلازل والبراكين.
أما المكونات الأساسية للتربة الهندسية، أي التي يتعامل معها المهندس، فيمكن إيجازها بثلاث مكونات أساسية هي:
1- الحبيبات الصلبة (Solid particles)،
2- الفراغات بين الحبيبات (Voids)،
3- الماء (Water) أو الهواء (Air) داخل الفراغات، منفردين أو مجتمعين.
ويبين الشكل (1-1) المكونات المذكورة أعلاه.
S- حبيبات صلبة
W- ماء
A- هواء
وإضافة إلى هذه المكونات الأساسية، فإن بعض أشكال التربة تحتوي في تركيبها على مواد عضوية وبلورات معدنية مختلفة تؤثر على خصائصها. وتسمى التربة التي تحتوي الماء والهواء في فراغاتها بالتربة المشبعة جزئياً (Partially saturated)، وتلك التي تمتلئ فراغاتها بالماء المشبعة تماماً (Fully saturated).
ويجري تصنيف التربة أساساً بالاعتماد على حجم حبيباتها الصلبة، حيث تقسم التربة حسب حجم حبيباتها في أغلب المواصفات العالمية إلى:
1.التربة غير المتماسكة (Non-cohesive soil)- وهي التربة التي لا تتماسك حبيباتها، وتكون خشنة وناتجة عن تفتت الصخور بفعل عوامل التعرية (Erosion). ويفتقر هذا النوع من التربة الى خاصية اللدونة (Plasticity) والتماسك بين الحبيبات (Cohesion)، وأما أشكال التربة غير المتماسكة فهي:
أ- الأحجار الكبيرة (Boulders) والدبش (Cobbles)، ويزيد مقاسها عن 60ملمتر.
ب- الحصى (Gravel) وأشكاله الأساسية :
- الحصى الناعم (Fine) وأبعاده تتراوح بين 2و6ملمتر،
- الحصى متوسط النعومة (Medium) وأبعاده تتراوح بين 6و20ملمتراً،
- الحصى الخشن (Coarse) وأبعاده تتراوح بين 20و60 ملمتراً.
جـ – الرمل (Sand) 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.
2- التربة المتماسكة (Cohesive soil)- وتتميز بوجود التماسك بين حبيباتها وكذلك باللدونة، إضافة إلى أنها تتكون من مواد ناعمة يقل مقاسها عن 0.06 ملمتر، وتقسم إلى الأشكال التالية:
· الطمي (Silt) ويتراوح مقاس حبيباته بين 0.002 و 0.060 ملمتر،
· الطين (Clay) 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- Sandy clay)، أو الرمل المخلوط ببعض الطين (رمل طيني – Clayey sand)، أو الطـين المخلوط ببعض الطمي (طين طميي- Silty clay)، كما أن هناك خليطاً من الرمل والطمي والطين اصطلح على تسميته بالطفال (Loam).
[CENTER] أهداف الفحص المخبري للتربــة
(Purposes of Laboratory Soil Testing)[/center]
من البديهي أن فحص التربة في المختبر يهدف إلى التعرف على خصائصها الرئيسية من فيزيائية وكيميائية وميكانيكية، مما يعطي الفرصة لاعتبار هذه الخصائص عند تصميم المبنى أو المنشأ، وأساساته على وجه التحديد.
ويمكن تلخيص الأهداف الأساسية لفحص التربة كما يلي:
1. إمكانية التصنيف الدقيق للتربة.
2. التعرف على الخصائص المتعلقة بثبات التربة تحت تأثير الأحمال (Strength requirements) وقوة تحملها للضغط (Bearing capacity).
3. التنبؤ بمقدار الهبوط (Settlement) الذي سيحصل للمبنى والتأكد من عدم حصول الهبوط غير المتكافئ (Differential settlement) بين نقاط مختلفة.
4. دراسة تأثير المياه الجوفية (Ground water) – إن وجدت- على سلوك التربة والتعرف على إمكانية تغيير منسوبها ارتفاعاً أو انخفاضاً مع ربط هذا بعامل الزمن.
5. تحديد مدى احتواء التربة على الكبريتات (Sulphates) أو الكلوريدات (Chlorides) أو كليهما معاً لتقرير ضرورة أو عدم ضرورة استعمال الإسمنت المقاوم للكبريتات (Sulphate resisting cement).
6. دراسة مدى تأثير العوامل الجوية المحيطة (مياه الأمطار، الثلوج، الحرارة……الخ) على سلوك التربة تحت الأساسات.
7. التعرف على أشكال خاصة من التربة تستلزم التعامل معها بحذر كتربة اللوس الهابطة (Loess or collapsing soil) أو التربة المنتفخة أو –المتمددة- (Swelling or expansive soil) وغيرهما.
ونشير ختاماً إلى أن الوقت والجهد والمال التي يتم بذلها خلال عملية استطلاع أو تحريات الموقع (Site investigation)، والتي تتضمن فحوصات تفصيلية للتربة وتحليلاً لنتائج هذه الفحوصات، لا تقاس بتلك التي يتم بذلها عند ظهور خلل معين في مبنى أو منشأ بسبب عدم إجراء مثل هذه الفحوصات.
1-3-1 استطلاع الموقع (Site Investigation)
تندرج فحوصات التربة التي تجري في الموقع وفي المختبر ضمن عملية واسعة تدعى استطلاع أو تحريات الموقع ، وهي عمل كبير يشمل عدة خطوات يمكن ترتيبها كما يلي:-
1-جمع المعلومات الأولية عن الموقع – وهي معلومات مهمة عن الموقع وظروف ما يحيط به، مثل مخطط الارض ومخطط الموقع التنظيمي وأي معلومات موجودة عن خصائص التربة في المناطق المجاورة وخطوط التمديدات للخدمات المختلفة، وغيرها من المعلومات التي يجري جمعها من مصادر مختلفة .
2-زيارة الموقع – وهي خطوة تتلو جمع المعلومات، وتتمثل بزيارة أولية للموقع من أجل التعرف على شكله وطوبوغرافيته وجيولوجيته وغيرها، وهي عملية ضرورية تسبق التصميم المعماري، وتساعد على تحديد ما يلزم عمله ضمن الخطوة التالية.
3-استكشاف الموقع (Site exploration) – وخلال هذه الخطوة يجري استخراج عينات التربة من الآبار السبرية (Boreholes) أو الحفر التجريبية (Trial pits) أو كليهما تمهيداً لإجراء الفحوصات اللازمة عليها في المختبر.
وبما أننا بصدد الحديث عن عينات التربة، فسنتعرض بتفصيل أكثر للخطوة الثالثة أعلاه، علماً بأن الحصول على معلومات اكثر تفصيلاً عن الخطوات الأخرى وعن عملية استطلاع الموقع ككل ممكن بالرجوع الى المراجع المتخصصة /3،2،1/[1]*.
1-3-2 أشكال عينات التربـة (Types of Soil Samples )
تعتمد نتائج الفحوصات المخبرية التي يتم إجراؤها على التربة على معرفة ومهارة فريق تحريات الموقع من حيث التحديد السليم لمواقع الحفر حسب المخطط المرفق ضمن خطة التحريات (Site investigation plan ) وكذلك مدى تمثيل العينة لطبقة التربة التي أخذت منها، إضافة لقياس العينة وطريقة حفظها ونقلها للمختبر بشكل سليم يحافظ على خصائصها الطبيعية.
أما الأشكال الرئيسية لعينات التربة التي تستخرج من الآبار السبرية أو الحفر التجريبية فهي:
1- العينات السليمة (Undisturbed samples) – وهي العينات التي يتم استخراجها دون إحداث خلخلة لتركيبها الطبيعي. ويتم استخراج مثل هذه العينات بواسطة آلة الحفر (Drilling rig) من الآبار السبرية داخل أنابيب أسطوانية خاصة (Tube samplers) بواسطة الدوران (Rotation) أو الغرز في التربة. ويمكن كذلك أخذ هذا النوع من العينات من الحفر التجريبية على شكل قطع أو كتل من التربة بتركيبها الطبيعي (Block samples) كما هو موضح في الشكل (1-2).
ونشير هنا إلى ضرورة العناية بتغليف العينات السليمة فور استخراجها لضمان استقرار خصائصها الطبيعية وأهمها الرطوبة، وذلك ريثما يتم نقلها للمختبر. ويتم التغليف عادة باستعمال الشمع (Wax) أو البرافين (Paraffin) اللذين يستعملان لهذا الغرض بعد تذويبهما. وينصح بلف العينة بقطعة من القماش الخفيف (مثل القماش الطبي المخرّم) ويجري صب البرافين أو الشمع السائل – الذي يتجمد بسرعة – عليها مما يضمن عدم تعرضها للجو الخارجي.
وأما الغرض من العينات السليمة فهو دراسة الخصائص الميكانيكية للتربة بتركيبها ووضعها الطبيعيين من خلال فحوصات القص (Shear) والانضغاط المحوري اللامحصور (Unconfied compression) والقص ثلاثي المحاور (Triaxial test) والتضاغط (Consolidation) والنفاذية (Permeability) وغيرها.
2- العينات المخلخلة التركيب (Disturbed samples) – وهي عينات يتم الحصول عليها إما بطرق يدوية سهلة وأدوات بسيطة من الحفر التجريبية أو من خلال السبر دون التركيز على الحفاظ على تركيبها الطبيعي بواسطة المثقاب (Auger) أو السبر بالدق (Percussion) أو الحفر باستعمال بالماء (Wash boring) وغيرها من طرق الحفر المتبعة لأغراض جمع عينات التربة.
وأما الغرض من استخراج هذا النوع من العينات، فهو أخذ فكرة أولية سريعة عن طبيعة التربة وتكوينها مما يسهل عملية تصنيفها السريع بالنظر ووصفها (Visual description)، إضافة إلى أن هذه العينات تلزم لإجراء أهم
فحوصات التعرف على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة (Physical and chemical properties ) مثل محتوى الرطوبة الطبيعي (Natural moisture content) وحدود اتربرغ (Atterberg limits) للسيولة واللدونة والانكماش والتدرج الحبيبي (Gradation) والوزن النوعي (Specific gravity) وكذلك محتوى الكبريتات (Sulphate content) والكلوريد (Chloride content) والأُس الهيدروجيني (PH value) وغيرها من الفحوصات التي لا يستدعي إجراؤها الحصول على عينات سليمة.
وقبل ترك موضوع العينات وأشكالها، نشير هنا إلى ملاحظتين:
الأولى: إن تسمية العينات بالسليمة هي تسمية نسبية، إذ يستحيل استخراج عينات التربة دون إحداث خلل معين- مهما صغَر- على تركيبها، مهما كانت دقة الأدوات المستعملة في العملية.
الثانية: إن فحوصات التربة التي تجري على العينات المضطربة التركيب المذكورة أعلاه، يمكن إجراؤها باستعمال عينات سليمة التركيب بعد خلخلتها وتشكيلها بالشكل الملائم، وهذا أمر بديهي لكن لا ضرر من الإشارة إليه.
وأخيراً، وحتى لا نتجاوز الحدود المرسومة أصلاً للكتاب، باعتباره يُعنى بالفحوصات الأساسية للتربة، فإننا نحيل القارئ المهتم بعملية تحريات الموقع وتفاصيلها الدقيقة إلى الكتب والكودات والمراجع المتخصصة /9،5،3،2،1/ وغيرها.
[1]* الارقام داخل القوسين هي أرقام المراجع كما هي مثبتة في قائمة المراجع