کاربرد ژئوتکستایل در حفاظت و اجرای ژئوممبرن در سدسازی
به طور کلی ژئوممبران‌ها و ژئوتکستایل‌ها دو نوع مواد مصنوعی می‌باشند که به طور معمول در مهندسی عمران، مهار برنامه‌های محیط زیست و مخازن و همینطور کاربردهای ساختمانی به کار گرفته می‌شوند. البته در حالی که آن‌ها کاربردهای متفاوت و بالعکس هم دارند؛ اما گاهی وقت‌ها امکان استفاده از این دو نوع عایق نفوذپذیر و نفوذناپذیر برای پروژه‌های گوناگون و مختلف با هم وجود دارد. در واقع انواع مختلف و متنوعی از کاربردهای ژئوتکستایل در سدسازی می‌توان نام برد که متدوال‌ترین آن، به کارگیری از ژئوتکستایل‌ها در سدهای خاک‌ریزی است.
این ماده به عنوان یک فیلتر حاشیه‌ای روی بالا دست یا منطقه پایین قرار داده می‌شود و همچنین برای مسیرهای آبی نیز می‌تواند کاربرد بیش از اندازه‌ای داشته باشد و همینطور در ترمیم سدها و به عنوان یک فیلتر می‌تواند کاربرد داشته باشد. سدها نیز به عنوان ساز‌ه‌های حیاتی در مدیریت منابع آبی و همچنین تامین آب و تولید برق برای جوامع از اهمیت بسیار بالایی برخوردار هستند. در بیشتر موارد سدسازی نیازمند استفاده از روش‌های پیچیده و مواد ساختاری متنوعی می‌باشد. در حقیقت ژئوسنتتیک به عنوان یک راهکار نوین و موثر در سدسازی شناخته شده است که مزیت‌های زیادی برای سدها دارد. همانطور که در متن فوق بیان شد، ژئوتکستایل پارچه‌‌های قابل نفوذ ساخته شده از مواد و الیاف مصنوعی می‌باشند که در تثبیت خاک، کنترل فرسایش، زهکشی و همچنین کاربردهای فیلتراسیون استفاده می‌شوند. معمولا آن‌ها از پلی پروپیلن یا پلی‌استر ایجاد می‌شوند و در اشکال بافته شده و غیربافته نیز در دسترس هستند.
تاریخچه استفاده از ژئوتکستایل
بهتر است بدانید که در سال 1986 یک کنفرانس بین‌المللی در زمینه سدهای بزرگ صورت گرفت که در نهایت به این نتیجه رسیدند که استفاده مناسب از ژئوتکستایل به درستی می‌توان در کاهش هزینه‌ها و همینطور افزایش طول عمر سد بهره برد. همچنین بعضی از کارشناسان اعتقاد دارند که سوءاستفاده از ژئوتکستایل می‌تواند عملیات ساخت سد را با خطر مواجه کند و از این رو بایستی ژئوتکستایل‌ها را به درستی مورد استفاده قرار داد. روش‌های جدید سدسازی با به کارگیری از ژئوتکستایل که مرتبط با ساخت لوله‌های تخلیه با محافظ ژئوتکستایل می‌باشد و یا ساخت خاک‌ریزها و حفره‌ها با به کارگیری از این ماده از دیگر مواردی بود که در این کنفرانس بیان شد.
به طور تاریخی نیز استفاده از ژئوتکستایل از آن جایی مورد بررسی قرار گرفت که استفاده و به کارگیری از این ماده می‌تواند سبب افزایش سطح آب در یک سد گردد و این رو اغلب مهندسان در ساخت دچار نگرانی شدند؛ اما اقداماتی که در زمینه کاهش ریسک انجام شد، تاییدکننده عملکرد این ماده و کاهش ریسک استفاده از ژئوتکستایل بود و به طور تقریب تایید شده که ژئوتکستایل می‌تواند کارایی در سدسازی را داشته باشد.
انواع ژئوتکستایل
در متن زیر به انواع ژئوتکستایل‌ها اشاره می‌کنیم که به بررسی هر کدام خواهیم پرداخت:
• ژئوتکستایل بافته شده
ژئوتکستایل بافته شده با بافتن رشته‌های الیاف مصنوعی به همدیگر تولید می‌شود و ماده‌ای قوی و بادوام بسیار بالا ایجاد می‌نماید. معمولا آن‌ها در کاربردهایی که نیازمند استحکام بالایی هستند مانند جاده‌ها و دیوارهای حائل نیز به کار گرفته می‌شوند.
• ژئوتکستایل غیربافته
ژئوتکستایل غیربافته از چسباندن الیاف مصنوعی به همدیگر توسط حرارت، فشار یا چسب‌های شیمیایی تولید می‌شود. بیشتر آن‌ها در کاربردهایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که نیازمند خواص فیلتراسیون و زهکشی می‌باشند نظیر عایق‌بندی لاینرهای ذفن زباله و همچنین سیستم‌های زهکشی.
• ژئوتکستایل بافتنی
ژئوتکستایل بافتنی با حلقه‌های به هم پیوسته الیاف مصنوعی ساخته می‌شود. در واقع آن‌ها در برنامه‌های کنترل فرسایش کاربرد دارند؛ زیرا خواص فیلتراسیون بسیار خوبی دارند و می‌توانند با سطح‌های نامنظم مطابقت داشته باشند.
• ژئوتکستایل کامپوزیتی
ژئوتکستایل کامپوزیتی بهتر است بدانید که از ترکیب دو یا چند نوع ژئوتکستایل ساخته می‌شود. اکثر آن‌ها در کاربردهایی به کار گرفته می‌شوند که در آن عملکردهای متعددی مورد نیاز است مانند ساخت و ساز جاده و تثبیت خاک.
مزایای ژئوتکستایل چیست؟
در متن زیر به یکسری از مزیت‌های ژئوتکستایل اشاره می‌نماییم:
• نصب و نگهداری آسان
• سبک وزن
• بهبود مناظر و باغ‌ها با سهولت
• توانایی آن‌ها در تثبیت و کنترل فرسایش خاک
• محافظت از گیاهان در برابر آفات
• راه‌حل با دوام برای کاربردهای معدنی و صنعتی
• حفظ تنوع زیستی و حمایت از رشد گیاهان
• مقاومت در خور توجه در برابر نور UV و مواد شیمیایی و طول عمر بسیار بالا
• کاهش رشد علف‌های هرز
• حفاظت از محیط زیست برای نسل‌های بعد
• فناوری تغییردهنده بازی برای پروژه‌های زیرساختی
• ایجاد انقلاب در پروژه‌های زیرساختی نظیر جاده‌ها، پل‌ها و تونل‌ها
• راه‌حل مقرون‌به‌صرفه برای طیف گسترده‌ای کاربردها
کاربرد ژئوتکستایل در زمینه سدسازی
کاربرد ژئوتکستایل در زمینه سدسازی جهت ضد آب سازی و جلوگیری از نشست آب از بدنه سد ساخته و همچنین از تخریب تدریجی آن جلوگیری می‌کند. در این کاربرد نیز از ژئوتکستایل سنگین به عنوان لایه محافظ غشاء ژئوممبرین به کار گرفته می‌شود و به عنوان زهکشی سطحی دیواره سد و انتقال رطوبت به زهکش‌های پایین سد عمل می‌نماید.
در حقیقت فیلتر یکی از اجزای خیلی مهم و جدا نشدنی ساز‌ه‌های خاکی می‌باشند که در ارتباط با جریان آب و رطوبت زیاد هستند. زمانی که جریان نشت از یک خاک با دانه‌های تقریبا ریز به مصالح درشت‌تر به زهکش وارد می‌شود؛ امکان دارد مصالح ریز دانه از جای خود حرکت کرده، اولا موجب بروز ناپایداری در کل سازه شده و خطرآفرین باشند و همچنین فضاهای خالی سیستم زهکش را پر کرده و در برابر حرکت آب ایجاد موانع نمایند و در پایان سبب افزایش فشار هیدرواستاتیکی در سازه گردند.
البته پوشاندن یک ژئوتکستایل فیلترکننده بر روی یک ژئوممبرن که حاوی ظرفیت بالای کششی و حفاظتی می‌باشد، سامانه موثری از فیلتراسیون- زهکشی و حفاظتی که عملکرد ضدآب را دارد ارائه می‌دهد. این نوع ژئوکامپوزیت موجب توزیع یکنواخت بار، کاهش تنش برشی و نشست متوازن می‌شود. ژئوتکستایل‌ها در سال‌های قبل به صورت گسترده در جهان استفاده شده‌اند و در سدهای خاکی به کار گرفته می‌شوند. در واقع اصلی‌ترین کاربرد آن‌ها در سدها به عنوان جایگزین فیلترهای دانه‌ای بوده است.
بهتر است بدانید که اجرا و نصب این گونه فیلترها سریع بوده و به طور معمول نسبت به فیلترهای مصنوعی وابسته به ویژگی‌های زیر می‌باشد:
• ضریب یکنواختی خاک
• نفوذپذیری خاک در جهت جریان (Kb)
• نوع ژئوتکستایل و میزان نفوذپذیری آن
• تراکم یا سست بودن چسبندگی یا غیرچسبنده بودن خاک
• دانه‌بندی مصالح که با اندازه الک نشان داده می‌شود
• نوع ژئوتکستایل و میزان نفوذپذیری آن
همچنین توجه داشته باشید که از مهم‌ترین کاربردهای ژئوتکستایل می‌توان به محافظت از ژئوممرن اشاره نمود. ژئوتکستایل‌ها به طور موثری به عنوان بالشتک حفاظتی از ورق ژئوممبرن در مقابل سوراخ‌شدگی و صدمات دیگر حفاظت می‌نماید. ژئوتکستایل‌ها با توجه به درهم تنیدگی بسیار بالا مانع از وارد شدن آسیب از بخش‌های سخت به قسمت‌های حساس سیستم ترکیبی می‌گردند و از ورق‌های ژئوممبرن در برابر فشارهای شدید ناشی از اختلافات سطح محافظت می‌کنند. در واقع لبه‌های تیز مواد زیرزمینی و مواد زائد باعث آسیب‌دیدگی ممبرین شده و در نهایت از کیفیت و کارایی لایه‌ها کم می‌کند. لایه‌های نبافته و لایه‌های ترکیبی به عنوان حفاظ در برابر صدمات مکانیکی استفاده می‌شود. به عنوان مثال می‌توان گفت که در ترکیب با ژئوممبرن‌ها مانع از صدمه زدن سنگریزه و شن‌ها به سطح ژئوممبرن شده و همچنین سبب افزایش چشمگیر طول عمر ژئوممبرن در این پروژه‌ها می‌گردد.
کاربردهای ژئوتکستایل در سدهای خاکی و سنگ‌ریزه‌های به عنوان فلیتر به چه صورت است؟
• هدایت روان آب‌های سطحی و نشت در پایین دست
• حفاظت شیب سر آب
• حفاظت شیب پایاب نسبت به فرسایش
• ایجاد زهکشی داخلی در سد
نحوه به کارگیری از ژئوممبرن و ژئوتکستایل در کنار همدیگر چطور است؟
به طور کلی بهتر است بدانید که ترکیب این دو با هم بیشتر در کاربردهای گوناگونی استفاده می‌شود. در ساخت و ساز دفن زباله، به طور معمول از یک سیستم لاینر کامپوزیتی تشکیل شده از یک لایه ژئوممبرن، یک لاینر خاک رس ژئوسنتتیک (GCL) و همچنین یک لایه ژئوتکستایل به کار گرفته می‌شود. در واقع ژئوممبرن به عنوان یک مانع جهت جلوگیری از آلودگی خاک و آب‌های زیرزمینی عمل می‌نماید. لایه GCL با جذب مایعات و متورم شدن جهت ایجاد مهر و موم محکم، محافظت بیشتری را فراهم می‌کند. البته لایه ژئوتکستایل، در عین حال خواص فیلتراسیون و زهکشی را فراهم کرده و از ایجاد آن جلوگیری می‌نماید.
فشاری که می‌تواند به لایه‌های ژئوممبرن یا GCL آسیب و صدمه برساند. توجه داشته باشید که در ساخت و ساز جاده، ژئوتکستایل‌ها بیشتر برای تثبیت خاک و جلوگیری از فرسایش و ژئوممبرن‌ها جهت عایق‌بندی سیستم‌های زهکشی و حفظ رسوب به کار گرفته می‌شوند. همچنین این مواد در کنار یکدیگر راه‌حلی بادوام و همینطور طولانی مدت جهت حفظ جاده‌ها از آسیب‌های زیست محیطی نیز ارائه می‌دهند.
به چه علت از ژئوتکستایل استفاده می‌کنیم؟
همانطور که در جریان هستید هدف استفاده ما از ژئوممبرن در پروژه‌های عمرانی، استفاده از خصوصیات مختلف ژئوممبرن است. معمولا موانع و خطرات زیادی می‌توانند سبب ایجاد آسیب به ژئوممبرن شوند. در حقیقت هدف ما از یک پوشش و محافظ آن می‌باشد که در تمام طول پروژه و عمر آن، ژئوممبرن فاقد آسیب باقی بماند و به همین علت از ژئوتکستایل استفاده می‌نماییم. بنابراین ژئوتکستایل به دلیل خواص مکانیکی که دارد می‌تواند گزینه خوبی جهت محافظت از ژئوممبرن باشد.
همینطور به علت کاربرد بالایی که دارد در ساختمان سازی و پروژه‌های عمرانی دارای کاربرد زیادی است. در حقیقت این محصول به صورت آستر بر روی ژئوممبرن قرار داده می‌شود و می‌تواند از بروز خرابی‌های ناشی از فشار، دما و … جلوگیری کند. همانطور که متوجه شدید ژئوممبرن دارای کاربرد گسترده‌ای در مصارف گوناگونی می‌باشد و با به کارگیری از ژئوتکستایل می‌توانیم یک محافظ بسیار خوبی جهت افزایش طول عمر و همچنین بالا بردن کاربرد ژئوممبرن داشته باشیم که به طور قطع می‌تواند برای شما عزیزان گزینه‌ای مناسب محسوب می‌شود.
البته از اصلی‌ترین و مهم‌ترین مراکزی که احتیاج به ژئوممبرن دارند، سیستم‌های آب‌بندی به حساب می‌آیند. به عنوان مثال می‌توان گفت در بخش زیرین یک کانال آب یا فاضلاب ما نیازمند ژئوممبرن هستیم تا از نفوذ مواد سمی به بخش‌های زیرین زمین جلوگیری گردد. در این صورت بایستی از ژئوتکستایل به کار بگیریم تا به ژئوممبرن مورد استفاده با به کارگیری از بتن آسیبی وارد نشود. البته برای مثال می‌خواهیم که یک سیستم آب‌بندی جهت جلوگیری از نفوذ شیرابه زباله در یک محل دفن زباله داشته باشیم و می‌خواهیم لایه‌های خاک را از همدیگر جدا نماییم که در این صورت نیازمند استفاده از ژئوممبرن هستیم و می‌توانیم از آستر ژئوتکستایل جهت جلوگیری از آسیب دیدگی ژئوممبرن استفاده نماییم. همانطور که در متن فوق بیان شد ژئوتکستایل‌ها سدها، رودخانه‌ها را در برابر فرسایش ناشی از جریان آب و هوا نیز محافظت می‌نمایند. البته هنگامی که این محصول با پوششی طبیعی یا مصنوعی استفاده شود به عنوان فیلتر نیز عمل می‌نماید.
کاربرد ژئوممبرن در سدسازی چست؟
کاربرد ژئوتکستایل در زمینه سدسازی برای ضد آب سازی و جلوگیری از نشت آب از بدنه سد شده و از تخریب تدریجی آن جلوگیری می نماید . در این کاربرد ، ژئوتکستایل سنگین (oz/yd14) به عنوان لایه محافظ غشا ژئوممبرین ( که نقش لایه غیرقابل نفوذ را نسبت به آن بازی می کند ) استفاده می شود . ژئوتکستایل همچنین به عنوان زهکشی سطح دیواره سد و انتقال رطوبت به زهکش های پایین سد عمل می کند .
ژئوممبرن یک ورق یا غشاء مصنوعی غیرقابل نفوذ می‌باشد که از جنس پلیمرها نظیر پلی اتیلن، پلی پروپیلن و پلی وینیل کلراید تشکیل می‌شود. همچنین برای عایق‌بندی و کنترل سیالات در صنعت‌‌ها به کار گرفته می‌شود. ژئوممبرن در سدسازی برای موارد زیر نیز کاربرد دارد:
• آب‌بندی مخزن سد: ژئوممبرن به عنوان یک لایه نفوذناپذیر در زیر بدنه سد و مخزن آن واقع است تا از نشت آب و همچنین نفوذ آن به خاک زیرین جلوگیری نماید. این موضوع به حفظ پایداری سد و جلوگیری از هدر رفتن آب کمک بسیاری می‌کند.
• کنترل زهکشی: ژئوممبرن می‌تواند به کنترل زهکشی آب در سد کمک نماید. البته این امر به حفظ سطح آب در مخزن سد و جلگیری از سیلاب کمک شایانی می‌کند.
• محافظت از بدنه سد: ژئوممبرن نیز می‌تواند از بدنه سد در مقابل عوامل مخرب نظیر فرسایش، یخ‌زدگی و مواد شیمیایی مراقبت کند.
• پایداری: جهت افزایش پایداری بدنه سد و جلوگیری از فرسایش
• جلوگیری از فرسایش: ژئوممبرن نیز می‌تواند از فرسایش خاک در اثر جریان آب جلوگیری کند. این موضوع مخصوصا در سدهای خاکی به نفوذ آب بسیار حساس هستند اهمیت زیادی دارد.
حفاظت ژئوممبرین
ژئوتکستایل ها به طور موثر به عنوان بالشتک حفاظتی از لایه های کنترل ضایعات در مقابل سوراخ شدگی و صدمات دیگر حفاظت می کند . لایه های ژئوممبرین ، سازه های پوششدار و بی پوششی نبافته بسیار محکم برای تقویت سیستم های لایه ای و حفاظت از لایه های ژئوممبرین در مقابل فشارهای شدید ناشی از اختلافات سطح به کار می روند . بدون لایه های محافظ ، لبه های تیز مواد زیرزمین و مواد زائد موجب آسیب دیدنی ممبرین شده و نهایتا از کیفیت و کارایی لایه ها می کاهد ، لایه های نبافته و لایه های ترکیبی به عنوان حفاظ در مقابل صدمات مکانیکی به کار می روند . لایه های نبافته سنگین وزن با وجود حدود ۳۰۰ تا ۵۰۰ گرمی ، ژئوممبرینها را محافظت می کند .