کاربرد ژئوتکستایل در کنترل فرسایش خاک و دیوارها
به طور کلی ژئوتکستایل‌ها پارچه و مواد مصنوعی نفوذناپذیری هستند که در دو مدل بافته شده و غیر بافته در دسترس می‌باشند. در واقع ژئوتکستایل به عنوان یک مواد مهندسی برای ژنوتکنیک می‌تواند بسیار کارایی داشته باشد و البته می‌توان از آن برای طیف گسترده‌ای از سازه‌های مهندسی عمران مانند زهکشی، سنگ فرش و کاربردهای دیگری استفاده کرد. بهتر است بدانید که نقش ژئوتکستایل در کنترل فرسایش غیرقابل انکار است. در هر نمونه از پروژه‌های عمرانی می‌توان از ژئوتکستایل‌ها جهت مصرف‌های عمده‌ای استفاده کرد و نقش ژئوتکستایل در کنترل فرسایش خاک و دیواره‌ها موجب می‌شود تا کاربرد این محصول برای مراقبت از سطوح خاک در مقابل باد یا آب محافظت داشته باشد. ژئوتکستایل می‌تواند در توقف کردن ذره‌های معلق در جریان سیال از سطح در حالی که مایعات از آن عبور می‌کنند، از بروز رسوب جلوگیری کند.
ژئوتکستایل چیست؟
لوله ژئوتکستایل یکی از سازه‌های ژئوسنتتیکی می‌باشد که در حفاظت از سواحل بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. لوله‌های ژئوتکستایل از پارچه‌های ژئوسنتتیک با استحکام بالا ساخته و تولید می‌شوند که به آب اجازه می‌دهند در حفره‌ها جریان پیدا کند و همینطور در عین حال مواد پرکننده را حفظ می‌کنند. آن‌ها به طور گسترده جهت آبگیری، کنترل سیل و حفاظت از ساحل نیز استفاده می‌شوند. لوله ژئوتکستایل را می‌توان در شرایط گوناگون به علت مصرف کم‌هزینه و زمان ساخت مناسب، نیاز به تجهیزات ساده و نیاز به نیروی کار کم مهارت مورد استفاده قرار داد. البته ژئوتکستایل در بسیاری از موارد استفاده می‌گردد به عنوان مثال ژئوتکستایل در کنترل علف‌های هرز نیز نقش بسیار مهمی دارد.
کاربرد ژئوتکستایل و موارد استفاده آن در صنعت‌های گوناگون
• زهکشی زیر زمینی
• امور ساختمانی
• احداث بام سبز
• برکه فاضلاب و مواد شیمیایی
• فلیتر در سدهای خاکی
• فیلتر در کانال‌های آبی
• احداث حوضچه مصنوعی
• جلوگیری از فرایش خاک‌های ساحلی و موج شکن‌ها
• لاینینگ و ایزولاسیون تونل‌ها
• احداث استخر ذخیره آب کشاورزی
• لوازم الکترونیکی
• زیرسازی خط آهن
• سیستم‌های محافظ و زهکشی زیر چمن
• تثبیت خط‌های انتقال نفت و گاز
• استحصال زمین‌های باتلاقی
• فیلتر فرآیند آبگیری لجن
کاربرد ژئوتکستایل در کنترل فرسایش خاک و دیوارها
• کنترل فرسایش خاک
در حقیقت ژئوتکستایل جایگزین فیلترهای دانهای و تفکیک شده سنگریزه‌های در زیر سنگ چینی‌ها یا بلوک‌های بتون آرمه می‌شوند و همچنین در مواردی نظیر کانال‌های زهکشی، سواحل، سیستماتیک حفاظتی و اسکله و همینطور سدهای خاکی استفاده می‌شوند. بدون یک فیلتر ژئوتکستایل عمل موج و حرکات آب، خاک‌های Subgrade را در زیرمجموعه سنگریزه‌ها یا لایه آرمه فرسایش می‌دهند. انتخاب ژئوتکستایل برای کنترل دائمی فرسایش همانند زهکشی زیرزمینی است با تمام کاربردهای کنترل فرسایش به طور معمول احتیاج به ژئوتکستایل‌هایی با خواص استحکامی بالا می‌باشد.
کانال‌های زهکش، سواحل، پل و سیستم‌های حفاظت از خوردگی سازه‌ها در اثر آب (آب‌خوردگی)، مواد Subgrade را زیر پوشش سنگی یا بتن آرمه فرسایش می‌دهد، البته تخریب و فرسایش Subgrade، مزیت‌ها و عملکرد حفاظ سنگی یا آرمه را خنثی کرده و باعث نیاز به تعمیر اساسی و جایگزین پرهزینه می‌شود. به عبارت دیگر می‌توان گفت کارایی ژئوتکستایل در موقعیتی که از آن به عنوان کنترل‌کننده فرسایش استفاده گردد، به موارد مختلفی مانند میزان بارش‌ها بستگی دارد. البته نفوذپذیری این ماده مابین 36 تا 120 لیتر در هر متر مربع است و عموما تابعی از وزن و ضخامت در این شرایط تاثیرگذار می‌باشد. همچنین یک سیستم روسازی با به کارگیری از کاربرد ژئوتکستایل در کنترل فرسایش خاک می‌تواند در کاهش فرسایش نیز تاثیر زیادی داشته باشد.
لایه ژئوتکستایل فعالیت‌های میکروب‌ها را در مناطق مورد استفاده زیادتر می‌کند و همین موضوع می‌تواند سبب شود تا از تخریب‌های بیولوژیکی جلوگیری نماید. همینطور این ماده موجب می‌گردد تا ذرات ریز نتوانند حرکتی داشته باشند و به داخل مصالح ساختمانی وارد نمی‌شوند. بنابراین از این جهت جلوگیری از روند فرسایش ساختمان‌ها می‌توانیم از کاربرد و نقش ژئوتکستایل در کنترل فرسایش استفاده مناسبی داشته باشیم. اغلب نقش ژئوتکستایل در کنترل فرسایش در لایه‌های زیرین زمین است و در واقع ما کمتر شاهد نقش ژئوتکستایل در کنترل فرسایش و به کارگیری در محیط‌ها و لایه‌های بیرونی هستیم.
• دیوارهای محافظ
دیوارهای محافظ به مالک‌های خود این اجازه را می‌دهند تا کاربرد زمین خود را به حداکثر برسانند. البته با این وجود ساختن یک دیوار سیمانی نقلی، بیشتر به دلیل سنگینی گرانی غیرعملی می‌باشد. ژئوتکستایل به طرز وسیعی برای استحکام بخشیدن به خاک‌ریزه‌ها روی خاک‌های نرم، سیل بند و همچنین دیوارهای نگهدارنده استفاده می‌شوند. ژئوتکستایل از لحاظ بودجه‌ای، ساخت دیوارهای نگهدارنده را عملی می‌سازند. در واقع یک ژئوتکستایل استفاده شده برای دیوار نگهدارنده می‌تواند به طور تقریب با کمتر از نصف هزینه یک دیوار نگهدارنده سنتی ساخته گردد. ژئوتکستایل‌های بافته نشده سنگین وزن مزایای بسیار زیاد و چشم‌گیری به روش سنتی اعم از نصب آسان، ساخت و تولید آسان و همینطور توانایی استفاده از مواد خاک برداری شده محل پروژه را شامل می‌شود. بهتر است بدانید که ژئوتکستایل‌ها تقریبا نصف ژئوگریدها هزینه دارند و همچنین به طور قابل ملاحظه‌ای نیروی کم‌تری را جهت نصب نیازمند می‌باشند.
انواع ژئوتکستایل‌ها
به طور کلی ژئوتکستایل‌ها به سه دسته بافته نشده و بافته شده و ژئوتکستایل بافتنی تقسیم‌بندی می‌شوند. که در متن زیر به بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت:
• ژئوتکستایل‌های بافته نشده
در این نوع ژئوتکستایل‌ها، الیاف با برش‌های کوتاه، به طور درهم با همدیگر آمیخته شده‌اند و به عبارتی یعنی توده‌هایی از الیاف با به کارگیری از اتصال حرارتی یا مکانیکی سوزنی، شیمیایی و یا ترکیبی از این روش‌ها به یکدیگر وصل شده‌اند. در واقع این ویژگی سبب شده تا مقاومت ژئوتکستایل‌ها در برابر پاره شدگی از نمد بافته شده بیشتر باشد؛ چون نیرو با الیاف بیشتری درگیر می‌گردد. البته روش دیگری که در ژئوتکستایل‌های بافته نشده وجود دارد، روش پرس حرارتی یا روش کلندر است که محصول‌های تولید شده از این روش را فیلتر خاک می‌گویند.
در واقع فیلترهای خاک در مقایسه با ژئوتکستای‌های بافته نشده دارای خواص مکانیکی برتری می‌باشند و البته نکته‌ای که بسیار حائز اهمیت می‌باشد این است که دارای قابلیت عبوری انتخابی هستند و به عبارتی یعنی این که در پروژه‌هایی مانند روف گاردن، فیلتر خاک برخلاف ژئوتکستایل مانع از عبور خاک می‌گردد و در عوض آب را به شکی ساده و راحت، هدایت و خارج می‌نماید. از ژئوتکستایل‌های بافته نشده در اکثر پروژه‌های عمرانی به کار گرفته می‌شود.
• ژئوتکستایل‌های بافته شده
ژئوتکستایل‌ها، نمدهای بافته شده از یک لایه پارچه با تار و پودهای مشخصی می‌باشند که توسط ماشین‌های بافندگی به صورت دو مجموعه نخ عمود بر هم (تار و پود) بافته می‌شوند. ژئوتکستایل‌های بافته نشده به دلیل آن که شامل فضای خالی زیاد و مقاومت بالاهایی می‌باشند، دارای خاصیت فیلتری بیشتری نیز هستند. ژئوتکستایل‌های بافته نشده نیز دارای ظاهری همانند پارچه‌های نمدی بوده و به علت نامنظمی در تار و پود این نوع ژئوتکستایل‌ها به صورت نامنظم تولید می‌گردند. در واقع این محصول جهت بهبود خاص مختلف آسفالت یا خاک نظیر زهکشی، فیلتراسیون، جداسازی، حفاظت یا مقاوم سازی مناسب می‌باشند.
ویژگی‌های مهم و فوق‌العاده مکانیکی و فیزیکی ژئوتکستایل‌ها نسبت به وزن آن مانند نفوذپذیری، مقاومت بالا در برابر سوراخ شدگی، استحکام، مقاومت کششی خیلی بالا، باعث استفاده روزافزون از این محصول گردیده است. این نمدهای صنعتی در وزن‌ها و رنگ‌های گوناگونی تولید شده و به صورت متری و یا کیلویی به فروش می‌رسند. بهتر است بیان شود که به دلیل خاصیت پلیمری که در آن‌ها وجود دارد، می‌توان گفت که این محصول در خاک تجزیه نمی‌شود و تا سال‌های زیادی موجب زهکشی آب، محافظت از عایق‌های رطوبتی مانند ژئوممبران و استحکام بخشی به مصالح می‌گردد.
• ژئوتکستایل بافتنی
ژئوتکستایل‌های بافتنی با فرآیند به هم پیوستن یک سری از حلقه‌ها‌ی نخ به همدیگر تولید می‌گردند. کل ژئوسنتتیک‌های بافتنی با به کارگیری از تکنیک بافندگی در ارتباط با بعضی روش‌های دیگر ساخت ژئوسنتتیک نظیر بافندگی شکل می‌گیرند.
توجه لازم را داشته باشید که به جز این سه ژئوتکستایل، سایز ژئوسنتتیک‌های مورد استفاده عبارتند از:
ژئونت، زئوسل، ژئوممبران، ژئوکامپوزیت و … که هر کدام خاصیت‌های متمایز خود را دارا می‌باشند و برای کاربردهای خاصی کاربرد دارند.
خواص ژئوتکستایل‌ها چیست؟
در متن زیر به یکسری از خواص ژئوتکستایل‌ها اشاره خواهیم کرد:
1. خاصیت کششی و طولی اندازه و یکسان
2. خاصیت هیدرولیکی و ارتجاعی
3. مقاومت کششی و طول عمر بالای 30 سال
4. تراکم پذیری و مقاومت بالا در برابر سایش
5. انسجام بالا به علت استفاده از الیاف با طول کوتاه
6. مقاوم در برابر اسیدها و بقیه مواد قلیایی
7. مقاومت در برابر پوسیدگی و آسیب.
چه چیزی موجب فرسایش سواحل می‌شود؟
فرسایش ساحلی بخشی از یک چرخه طبیعی می‌باشد که در آن شن و ماسه به صورت مداوم در حال ایجاد یا فرسایش به وسیله امواج، باد، باران و جزر و مد است. طوفان‌ها می‌توانند سبب فرسایش ساحل شوند؛ چون می‌توانند انرژی موج و باد را زیاد کنند که بر خط ساحلی تاثیر می‌گذارد و سبب حذف سریع شن و ماسه می‌گردد. ریزش صخره که به عنوان شکست صخره شناخته می‌شود؛ هنگامی اتفاق می‌افتد که استحکام داخلی تشکیل صخره کاهش یابد و دیگر نتواند به هیچ وجه وزن خود را تحمل نماید. در واقع می‌تواند زمانی رخ دهد که صخره در معرض موارد زیر باشد:
• فرسایش در پایه صخره
• فعالیت لرزه‌ای
• حوادث بارندگی بسیار زیاد
• گرما و سرمای شدید
• تغییر در میزان رطوبت (خشک شدن خیس شدن)
در حقیقت فرسایش و شکست صخره‌ها غیرقابل پیش‌بینی می‌باشند و همچنین می‌توانند بدون هشدار رخ دهند و خطری را برای افرادی که بالای صخره و ساحل قرار دارند ایجاد کنند. مهندسان نیز در صورت لزوم جهت اطمینان از ایمنی عمومی مانند بستن صخره‌ها یا سواحل، اقدام خواهند کرد. توجه داشته باشید که یکی از روش‌های ایمن برای جلوگیری از فرسایش ساحلی استفاده از ژئوتکستایل و ژئوسل است.
کاربرد ژئوتکستایل در کنترل فرسایش خاک و تقویت خاک ضعیف
ژئوتکستایل‌ها به طور گسترده برای تقویت خاک در مناطقی با خاک ضعیف یا بی‌کیفیت یا مکان‌هایی که خاک موجود فاقد استحکام لازم جهت تحمل بارهای سنگین است، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این کاربرد، این محصولات به عنوان یک عنصر تقویل‌کننده برای افزایش ظرفیت باربری و پایداری خاک عمل می‌نمایند و این موضوع در پروژه‌های ساختمانی و مهندسی ژئوتکنیک ارزش زیادی دارد. زمانی که این مواد برای تقویت خاک به کار گرفته می‌شوند؛ در لایه‌های خاک قرار می‌گیرند تا استحکام و پشتیبانی اضافی را فراهم کنند. آن‌ها بارها را به طور یکنواخت توزیع کرده و همچنین خطر نشت را کاهش و ظرفیت باربری کلی خاک را زیاد می‌کنند.