معرفی مصالح و منابع سنگی سازه های در یایی

[XMEHRDADX 7,514]

مصالح و منابع سنگی ساخت سازه های دریایی در خلیج فارس

 

سازه های دریایی بیشتر شامل اسکله و موج شکن می باشد.این سازه های در یایی که با مصالح سنگی ساخته می شود باید دارای ویژگیهای خاصی باشد که عبارتند از :

· مقاومت در برابر آب بردگی فیزیکی و جابجایی.

· مقاومت در برابر خوردگی و انحلال توسط آب دریا.

· مقاومت در برابر تنشهای ناشی از عمق.

· توانایی مقاومت در برابر بار وارده بر روی آن.

اسکله سازه ای است دریایی اغلب متصل به ساحل که برای پهلو گیری وسایل دریایی ساخته می شود وموج شکن نیز سازه ایست دریایی که برای جلوگیری از شدت موج ساخته شده و باعث می شود که در یک محوطه طراحی شده ،که برای انجام دادن اموری که نیاز به یک محل آرام دارد ،حوضچه آرامش ایجاد شود وموج در آن محوطه وجود نداشته باشد.

بنابراین برای ساخت این سازه ها نیاز است ازمصالحی استفاده شود که آنها نیز دارای ویژگیهای خاصی باشد،مانند وزن مخصوص بالا مقاومت مکانیکی بالا،مقاومت در برابر انحلال،مقاومت در برابر سایش ....

این مصالح قطعات سنگی بزرگی هستند که اصطلاحا به آنها ،آرمور ،فی لتر* و مغزه گویند.این قطعات سنگی به روش طراحی شده با ترتیب و ترکیب ویژه ای در محل چیده میشود و بصورت یک سازه مستحکم در می آید. که اگر فرصت بود نحوه چیدمان این مصالح را در مقاله ای جداگانه تشریح می نمایم.

 

آرمور

قطعات سنگی که تقریبا بصورت مکعب مستطیل است و 1 تا 10 تن و در بعضی منابع 5 تا12 تن وزن دارند.

 

فی لتر

قطعات سنگی که 200 کیلو گرم تا 1 تن و در بعضی منابع 1 تا 5 تن وزن دارند.

 

مغزه

قطعات سنگی با وزن کمتر از 200 کیلو گرم یا به عبارتی کمتر از 1000 کیلو گرم.

 

طبیعتا بنا به دلایل متعدد و عمدتا هزینه واعمال محدودیتها، سعی می شود این سنگها از منابع و توده های اطراف محل ساخت سازه برداشت شود.بنابراین شناسایی و طراحی یک معدن ضروری می نماید.

معدن مصالح سازه های در یای بر اساس مقدار آرمور دهی آن توده در نظر گرفته می شود.بدین معنا که در هنگام اکتشاف و تعیین یک توده معدنی برای استخراج مصالح سازه دریایی ملاک استخراج معدن ،توانایی توده معدنی در آرمور دهی آن توده است.آرمور دهی قابل قبول برای یک معدن با توده همگن 20%تا25% است .ولی اگر این مقدار 35%تا 40% باشد معدن خیلی خوبی است.لازم به ذکر است این درصدها در مناطق مختلف ممکن است تغییر کند.چرا که وجود داشتن بعضی محدودیتها و مزیتها اقتصادی بودن طرح را تغییر میدهد.

هنگامیکه یک توده معدنی توانایی آرمور دهی در حد قابل قبول و مطلوب را داشته باشدبالطبع در کنار استخراج آرمور و همراه با برداشت این نوع سنگ ،میتوان مغزه وفی لتر راهم که دارای اندازه های کوچکتر هستند استخراج و بهره برداری نمود.

 

 

*کلمه فی لترfilter بدلیل ثبت نشدن جدا نوشته شد.

[XMEHRDADX 7,514]

کیفیت مصالح مورد نیاز

سنگ مورد نیاز برای استخراج باید دارای مشخصات مکانیکی ویژه ای باشد تا بتواند مطلوبیت لازم را فراهم نماید . به عبارتی بایستی استانداردهای مکانیکی مورد نیاز برای سازه مربوطه با طول عمر طراحی شده را داشته باشد.استفاده از مصالح با خصوصیات فیزیکو شیمیایی در محدوده های قابل قبول و استانداردهای موجود اهداف کیفی معدن را تعیین می نماید . بدلیل محدودیتهای تامین مصالح در نقاط مختلف (مانند دوری راه،هزینه حمل و نقل....)استفاده از استانداردهای جهانی چندان عملی نبوده و لازم است تا بر اساس موقعیت زمین شناسی هر منطقه ،استانداردهای محلی قابل استفاده تدوین شود.

در خصوص مصالح مورد نیاز سازه های در یایی ،این مطالعات قبلا بر روی اکثر موج شکنها ی سواحل جنوبی کشور انجام شده وحدود مورد قبول کیفیت سنگهای آهکی وصدف سنگهای سواحل جنوبی ایران تقسیم بندی گردیده است.

لازم به ذکر است که ساختار زمین شناسی سواحل جنوبی که میتوان از آن به عنوان مصالح سازه های در یایی استفاده کرد اکثرا سنگ آهک و صدف سنگ می باشد.

 

مشخصات کیفی

مشخصات کیفی سنگ قابل استفاده در سازه های در یایی که برا ی رعایت استاندارد مورد نظرباید اندازه گیری شوند عبارتند از:

1. وزن مخصوص

2. درصد جذب آب

3. شاخص بار نقطه ای

4. مقاومت تک محوری

5. اندیس ضربه ای

6. سایش لس آنجلس

7. شاخص دوام

8. افت وزنی در سولفات

این مشخصات کیفی در مرحله اکتشاف معدن مد نظر قرار داده میشود و اساس کار اکتشاف این مصالح است.

[XMEHRDADX 7,514]

مشخصات کیفی و مقایسه با استانداردهای موجود

· برای ارزیابی فیزیکی سنگ (نمونه ها)مورد مطالعه ،آزمایشهای تعیین چگالی خشک و اشباع ،درصد جذب آب و وزن مخصوص انجام می گیرد.

· به منظور بررسی و ارزیابی پارا مترهای مقاومتی سنگ ،آزمایشهای مقاومت فشاری تک محوری و مقاومت بار نقطه ای انجام می گیرد.

· برای ارزیابی ویژگیهای دوام داری مکانیکی،آزمایشهای شاخص دوام و ارزش ضربه ای و سایش لس آنجلس انجام می گیرد.

· برای بررسی های ویژگیهای دوام داری شیمیایی سنگها،آزمایش افت وزنی در برابر سولفات انجام می گیرد.

معمولا همانطور که قبلا هم گفته شد سنگ های مورد آزمایش در سواحل جنوبی کشور شامل انواع سنگهای آهکی و صدف سنگ است.

رده بندی بر اساس کیفیت

نتایج حاصل از ارزیابی ویژگیهای مهندسی سنگ ها با معیارهای پیشنهادی موجود برای مصالح سنگی سواحل جنوبی کشور مقایسه و رده بندی شده اند که این رده بندی شامل گرو های زیر است:

v گروه A : سنگهای بسیار مقاوم،امتیاز 80 تا 100.

v گروه B : سنگهای مقاوم،امتیاز 60 تا 80.

v گروه C : سنگ های متوسط ،امتیاز 20 تا 40.

v گروه D : سنگهای ضعیف،امتیاز 20تا 40.

v گروه E : سنگهای بسیار ضعیف ،امتیاز 0تا20.

اکتشاف

در مراحل اکتشاف اعم از پی جویی و اکتشاف تفصیلی،کلیه مشخصات کیفی سنگ مد نظر قرار گرفته میشود واین مشخصات ملاک کیفی اکتشاف مصالح سازه های دریایی است و در طول پروژه اکتشاف ،نمونه برداری انجام می شود و آزمایشات ذکر شده بر روی نمونه ها انجام می پذیرد.

[XMEHRDADX 7,514]

در مرحله پی جویی وبرداشت اولیه می توان با بررسیهای صحرایی محدوده مناسب را تشخیص داد (تلخابلو).چگونگی توصیف صحرایی و رده بندی سنگها مطابق با جدول زیر است:

 

 

 

 

بسیار ضعیف

 

 

(e)

 

 

سنگ در زیر آب وارفتگی نشان میدهد و سطح آن ناهموار است، در سطح سنگ در خارج آب قشری از پودر سنگ مشاهده میشود. در شرایطی که در سطح سنگهای اطراف خزه و صدف مشاهده میشود، سطوح این سنگ فاقد خزه و صدف است. با چکش زمین شناسی شیاری با عمق بیش از 2 سانتیمتر میتوان ایجاد کرد. بلوکها کاملا گرد گوشه شده و در محل تماس آن با سنگهای مقاومتر سایش شدیدی نشان میدهد. با یک ضربه چکش قطعه بزرگی از سنگ شکسته میشود. در آزمایش جذب آب سریع سطح نمونه خشک میشود.

 

 

 

ضعیف

 

 

(d)

 

 

 

آثار پوسته پوسته شدن در سنگ مشاهده میشود. فاقد خزه و صدف است. با نوک چکش زمین شناسی شیاری به عمق بیش از یک سانتیمتر در آن ایجاد میشود. نسبتا گردگوشه هستند و سایش زیادی نشان میدهند. با ضربه چکش گوشه های سنگ به راحتی میشکند. بلوکهای خرد شده و شکسته شده گاه مشاهده میشود. آثار خوردگی در اثر انحلال دیده شده و در آزمایش جذب آب سریع، سطح نمونه بلافاصله خشک میشود.

 

 

 

متوسط

 

 

c

 

چکش زمین شناسی آن را خراش میدهد. در حد بین فروکشند و فراکشند سایش زیادی نشان میدهد. بلوکها در زیر سطح آب و خارج از آب زاویه دار هستند. در حد کشندها نسبتا گردگوشه بوده و برای شکستن گوشه سنگ نیاز به بیش از یک ضربه چکش زمین شناسی است. در زیر منطقه کشندی سطح سنگ پوشیده از صدف است. گاهی شواهد انحلال شیمیایی دیده میشود. در آزمایش جذب آب سریع، سطح نمونه پس از مدت کوتاهی خشک میشود.

 

 

 

مقاوم

 

 

(b)

 

 

با نوک چکش به سختی خراش برمیدارد. در محدوده کشندی گاه شواهد فرسایش وجود دارد. بیشتر بلوک ها زاویه دار هستند و غالباً پوشیده از خزه و صدف هستند. آثار خوردگی و انحلال به ندرت دیده میشود. در آزمایش جذب آب سریع، سطح نمونه تا چند دقیقه مرطوب است.

 

 

 

بسیار مقاوم

 

 

(a)

 

 

بلوکها زاویه دار و سطح بلوک تمیز است. در محدوده کشندی و زیر سطح آب پوشیده از خزه و صدف است برای شکستن گوشه سنگ نیاز به چند ضربه چکش زمین شناسی است. در آزمایش جذب آب سریع، نمونه جذب آب ندارد.

[XMEHRDADX 7,514]

پس از مشاهدات صحرائی ومشخص کردن توده معدنی،بایستی از سنگها نمونه گیری سطحی کرده و جهت مشخص شدن ویژگیهای کیفی سنگ که قبلا گفته شدد به آزمایشگاه فرستاده شود.

رده بندی از دید آیین نامه های مختلف و افراد صاحب نظربرای سازه های دریایی طبق جدول زیر است.(بهنیا،کامبیز)

 

"چون بصورت جدول در متن قرار نمیگرفت بصورت زیر نوشتم"

 

معیار سنگ خوب از نظرپژوهشگرWakeling(1997) :

·چگالی خشک > 2.6 (t/m3).

·جذب آب

·ارزش ضربه ای

·افت وزنی در سولفات

 

 

معیار سنگ خوب از نظر پژوهشگرpooieetal(1984) :

·چگالی خشک >2.6 t/m3)):

·جذب آب

·ارزش ضربه ای

·افت وزنی در سولفات

 

 

معیار سنگ خوب از نظر پژوهشگر lutton:

·چگالی خشک > 2.6 (t/m3) .

·جذب آب

·سایش لس آنجلس در 500 دور

·افت وزنی در سولفات

 

 

معیار سنگ خوب بر اساس استاندارد BS :

·چگالی خشک > 2.6 (t/m3) :

·جذب آب

·سایش لس آنجلس در 500 دور

·ارزش ضربه ای

·افت وزنی در سولفات

 

 

معیار سنگ خوب از نظر پژوهشگران جلالی و همکاران:

·چگالی خشک > 2.55 (t/m3)

·سایش لس آنجلس در 500 دور

·ارزش ضربه ای

[XMEHRDADX 7,514]

ادامه جدول

رده بندی سنگ CUR:

 

عالی

• چگالی خشک > 2.9 (t/m3).
  
• جذب آب
• افت وزنی در سولفات

خوب

 

• 2.9> چگالی خشک >2.6 (t/m3).
  
• %2>جذب آب > 0.5 %.
  
• %12>افت وزنی در سولفات > 2%.
  

متوسط

 

• 2.6> چگالی خشک >2.3 (t/m3).
  
• %6>جذب آب>2%.
  
• %20 >افت وزنی در سولفات>12%
  

ضعیف

• چگالی خشک
• جذب آب>6%.
  
• افت وزنی در سولفات >20%.
  

 

 

رده بندی نیکودل

امتیاز بسیار بالا

• چگالی خشک >2.7 (t/m3).
  
• جذب آب
• سایش لس انجلس در 500دور
• ارزش ضربه ای
• افت وزنی در سولفات

امتیاز بالا

• 2.7>چگالی خشک > 2.5(t/m3).
  
• %2.5>جذب آب > 1%.
  
• %14 >سایش لس آنجلس در 500 دور > 10%.
  
• %13 > ارزش ضربه ای > 10%.
  
• %2 > افت وزنی در سولفات > 1%.
  

امتیاز متوسط

 

• 2.5> چگالی خشک >2.3 (t/m3).
  
• %4 >جذب آب >2.5% .
  
• %18 > سایش لوس آنجلس در 500دور > 14%.
  
• %15 >ارزش ضربه ای> 13%.
  
• %3 >افت وزنی در سولفات >2%.
  

امتیاز کم

 

• 2.3 >چگالی خشک > 2.1 (t/m3).
  
• %6 > جذب آب > 4%.
  
• %24 >سایش لس آنجلس در 500 دور > 18%.
  
• %18 > ارزش ضربه ای >15%.
  
• %5 >افت وزنی در سولفات >3%.
  

امتیاز بسیار کم

 

• چگالی خشک
• جذب آب>6%.
  
• سایش لس آنجلس در500دور >24%.
  
• ارزش ضربه ای >18%.
  
• افت وزنی در سولفات >5%.