ნაგებობების სეისმომედეგობაზე გაანგარიშებისას გრუნტის გათხევადების ეფექტის გათვალისწინება/1
1. გათხევადების ეფექტით გამოწვეული ნაგებობის დაზიანების ტიპები
რედაქტირებაბოლო წლებში მომხდარი ძლიერი მიწისძვრების დამანგრეველი შედეგები მეცნიერების მიერ ასოცირდება ნაგებობის ფუძეში გათხევადების ეფექტის გამოვლენასთან და ამიტომ მათი ყურადღება გადატანილია იმ გზებისა და ხერხების ძიებისაკენ, რომლებიც საშუალებას მისცემს მშენებლებს მიიღონ პრევენციული ზომები ამ მოვლენის განვითარების საწინააღმდეგოდ.
1964 წლის მიწისძვრის ორმა შემთხვევამ – ალიასკაზე (აშშ) და ნიიგატაში (იაპონია), როცა მოხდა საძირკვლის გრუნტის გათხევადება, რასაც შედეგად მოჰყვა ნიიგატაში 340 წინასწარდაძაბული ბეტონის შენობის გადაყირავება (სურ.1), ნათელი გახადა, რომ სეისმომედეგობაზე კონსტრუქციების გაანგარიშების მეთოდებში აუცილებლად გასათვალისწინებელია გრუნტის გათხევადების საკითხები.
წყლით გაჯერებული ქვიშის დანალექის რეაქციის პროგნოზირება მიწისძვრაზე მნიშვნელოვანი და რთული პრობლემაა გრუნტების მექანიკაში და მთლიანი და სრულყოფილი გადაწყვეტა ამ პრობლემისა ჯერაც არ არსებობს. როგორც წესი, გრუნტების გათხევადება ხდება 7 და მეტი მაგნიტუდის მქონე ინტენსიურობის მიწისძვრების შემთხვევაში ალუვიალურ დანალექებში და ამოშრობილ უბნებზე და მას შეუძლია გამოიწვიოს სხვადასხვა ნაგებობის მნიშვნელოვანი დაზიანება, როგორიცაა ჯდენა, გადახრა და გადაყირავებაც კი.
მიწისძვრის შედეგად ფუძის გათხევადებით გამოწვეული მეწყრული მოვლენები ხშირ შემთხვევაში იწვევენ ფერდობების დანგრევას.
ცნობილია, რომ 1971 წლის სან-ფერნანდოს მიწისძვრის შედეგად მიწის კაშხალმა კალიფორნიაში განიცადა ზედა ბიეფის ფერდისა და თხემის დიდი დაცურება. საველე კვლევებმა უჩვენა, რომ დაცურება გამოიწვია გათხევადებამ მონალექ ქვიშის ყრილში ზედა ბიეფის პრიზმაში. მონალექ ქვიშიანი ყრილი შედგებოდა მსხვილმარცვლოვანი ქვიშის, თიხნარიანი ქვიშის, თიხნარისა და თიხისაგან. მიწისძვრის ჩანაწერების ანალიზის შედეგად დადგინდა, რომ დაცურება დაიწყო მიწისძვრით გამოწვეული რხევების შეწყვეტიდან 20-30წმ. შემდეგ. ამგვარად დიდი დაცურებითი მოძრაობა განვითარდა სეისმური დატვირთვის გარეშე მხოლოდ კაშხალის წონით გამოწვეული სტატიკური ძაბვების შედეგად. მიწისძვრამდე კაშხალი სტაბილური იყო სტატიკური ძაბვების მიმართ. მას შემდეგ, რაც მიწისძვრა დამთავრდა, ფუძემ ვერ გაუძლო სტატიკურ ძაბვებს და დაინგრა. მთლიანი დრო, რომელიც გავიდა მიწისძვრის დაწყებიდან დიდი დაცურებითი მოძრაობის შეწყვეტამდე, შეადგენდა 2 წუთს. დაცურების შემდგომი დათვალიერებით დადგინდა, რომ პრაქტიკულად მთლიანად გათხევადებულმა გრუნტმა ამ ზონის შიგნით განიცადა ექსტრემალურად დიდი დეფორმაცია. (სურ.2)
გათხევადების ეფექტით გამოწვეული შენობის ან ნაგებობის დაზიანება შეიძლება გამოიხატოს სხვადასხვა ფორმით, რაც დამოკიდებული იქნება როგორც თვით შენობის ან ნაგებობის კონსტრუქციაზე, ასევე ფუძის გეოტექნიკურ მდგომარეობაზე. მაგალითად: ხიმინჯოვანი საძირკველი და თვით ნაგებობის ფუნდამენტი თავისთავად შეიძლება დაზიანდეს მის გარშემო მდებარე გათხევადებული ფუძის დინამიკური ეფექტის შედეგად და აგრეთვე ზედნაშენისგანაც. ხიმინჯოვანი საძირკველი შეიძლება ძლიერად გადაადგილდეს გათხევადებული ქვიშის ჰორიზონტალური დენადი მოძრაობისგან, რის შედეგადაც მოხდება ზედნაშენის დაზიანება _ ხიდის კოჭის ჩამოვარდნა ან ნაგებობის ნაწილებს შორის კავშირის წყვეტა. მცირე ჩაღრმავების საძირკველის შემთხვევაში ზედნაშენი გათხევადებულ ქვიშის შემთხვევაში დაჯდება არათანაბრად, რაც გამოიწვევს ნაგებობის ელემენტების დაზიანებას, თუ ისინი საკმარისად ხისტი არ იქნებიან. ფუნდამენტის ფილას კი შეუძლია გაიბზაროს ღუნვისაგან, თუ ჯდენისას გათხევადებული გრუნტი აღმოჩნდება ნაგებობის შიგნით. ზღვის სანაპიროს დამჭერი კონსტრუქციები, როგორიცაა დიაფრაგმები და კესონური კედლები, შეიძლება გადაადგილდნენ სეისმური ინერციის ძალებით და აგრეთვე გათხევადებული ფუძის დაწნევით, რაც დააზიანებს პორტის ნაგებობებს. უკანა ყრილის გათხევადებული ფუძე განიცდის დიდ ჰორიზონტალურ დეფორმაციას. ჯებირები და სანაპირო კედლები, რომლებიც ფუძის გათხევადების გამო ჯდება, დეფორმირდება და ინგრევა ძვრით, რაც აზიანებს მასზე გამავალ საავტომობილო გზას და რკინიგზას. ჯდენა ჯებირებში ხდება ძირითადად სხვადასხვა სექციის შეერთების ადგილას, რადგანაც იქ შეიძლება არსებობდეს დასაძირკვლების სხვადასხვა პირობა. ზოგჯერ ჯებირის ფუძე თვითთხევადდება, თუ მისი მასალა წყლით გაჯერებული და შეჭიდულობის არამქონეა და არ გააჩნია საკმარისი კომპაქტურობა. ამ შემთხვევაში ჯებირი ან კაშხალი შეიძლება ისეთი ფორმით დაზიანდეს, რომ მოხდეს მისი დანგრევა მიწისძვრის ან მის შემდგომ. მიწისქვვეშა ნაგებობას ფუძის გათხევადების შედეგად შეუძლია როგორც ამოწევა ზემოთ, რაც გამოიწვევს კავშირების წყვეტას, ასევე გათხევადებული ფუძის ჰორიზონტალური დენადობით გამოწვეული გადაადგილება. მაგალითად: მიწისქვეშა მილსადენი დეფორმირდება (იკუმშება, იჭიმება ან იღუნება), რასაც მოსდევს კავშირების დაზიანება.
გათხევადების ეფექტის საწინააღმდეგო ზომები შეიძლება დაიყოს 2 კატეგორიად: 1. გათხევადების ეფექტის გამოვლინების საწინააღმდეგო პრევენციული ზომების მიღება და 2. გათხევადების ეფექტით გამოწვეული დაზიანების შემცირება.
გათხევადების ეფექტის გამოვლინების საწინააღმდეგო პრევენციული ზომების მიღება შეიძლება მიღწეული იქნას არადრენირებული ციკლური სიმტკიცის გაზრდით, რაც ნიშნავს დეფორმაციის მიმართ მედეგობის გაზრდას ან ფოროვანი დაწნევის დისიპაციას. დეფორმაციის მიმართ მედეგობის გაზრდას იწვევს შემდეგი ფაქტორები: 1. ფუძის გრუნტის მაღალი სიმკვრივე; 2. ფუძის გრუნტის მარცვლების ზომის განაწილება; 3. ფუძის გრუნტის სტაბილური ჩონჩხი; 4. ფუძის გრუნტის დაბალი გაჯერებულობა; 5. ფუძის გრუნტში ფოროვანი დაწნევის ზრდის დაუყონებლივი დისიპაცია; 6. ფუძის გრუნტში მზარდი ფოროვანი დაწნევის ზრდის გაგრძელების შეწყვეტა; 7. ციკლური ძაბვის კოეფიციენტის შემცირება ეფექტური ზედაპირული დაწნევის მიმართ, თუ ეს უკანასკნელი იზრდება; 8. ფუძის გრუნტის მცირე ძვრის დეფორმაცია მიწისძვრის დროს.
სურ.2.გათხევადებით გამოწვეული სან-ფერნანდოს კაშხალის დანგრევა. ა) ზედა ბიეფი; ბ) თხემის დანგრევა
გრუნტის გამკვრივების სამუშაოები აუმჯობესებს გრუნტის მედეგობას გათხევადების ეფექტისადმი ფუძის სიმკვრივის ზრდით. ამით მოხდება ციკლური ძაბვის კოეფიციენტის შემცირება. არსებული ფუძის გამოცვლის მეთოდი ნიშნავს გათხევადების უნარიანი ქვიშის დანალექის შეცვლას გათხევადების უუნარო გრუნტით მარცვლების ზომის შესაბამისი განაწილების მხედველობაში მიღებით (ცნობილია, რომ ერთგვაროვანი გრუნტი უფრო ადვილად თხევადდება, ვიდრე არაერთგვაროვანი). ასეთ შემთხვევაში უფრო ხშირად გამოიყენება ღორღი, რომელსაც აქვს მაღალი შეღწევადობის უნარი, რაც იწვევს ფოროვანი დაწნევის ზრდის დაუყოვნებლივ დისიპაციას. ფუძის გამკვრივება შექმნის გრუნტის სტაბილურ ჩონჩხს. გრუნტის წყლის დონის დაწევა ეფექტურია ფუძის გაჯერებულობის ხარისხის შესამცირებლად. ფუძის გრუნტში მზარდი ფოროვანი დაწნევის გაგრძელების შეწყვეტა შესაძლებელია დრენაჟების მოწყობით. ძვრის დეფორმაციის შემზღუდველი მეთოდი წარმოადგენს ძვრის დეფორმაციების შესამცირებელ პრევენციულ ღონისძიებას.
თუ მიწის ნაგებობის ფუძე წარმოადგენს წყლითგაჯერებულ გრუნტს ან ისეთ გრუნტს, რომელიც შესაძლებელია მომავალში აღმოჩნდეს წყლითგაჯერებული და ამ მიზეზით მასში განვითარდეს მიწის ნაგებობის სიმტკიცის კარგვა, მაშინ გრუნტების ხელოვნური გამკვრივება უნდა მოხდეს ეტაპობრივად ვიბროსაგორავებით ან დამტკეპნავი მანქანებით. თუ ფერდობის ტანში ან მის ფუძეში გამოვლენილია მისი არამდგრადობის კავშირი ფოროვან წყალთან, ან წყლის სხვა გავლენასთან, მაშინ საჭიროა ასეთი ფერდობის დრენირება, რისთვისაც იყენებენ ჰორიზონტალურ სადრენაჟო ჭაბურღილებს ან სხვა მსგავს მოწყობილობებს. მიწისქვეშა წყლების დაწნევის შესამცირებლად წარმატებით შეიძლება გამოყენებული იქნეს ვერტიკალური სადრენაჟო ჭაბურღილები და შთანმთქმელი ჭები. როდესაც ხდება ფერდობების სტაბილირება იმ უბნებზე, სადაც შესაძლებელია ტალახის ნაკადების განვითარება, უპირატესობა ეძლევა ისეთ ღონისძიებებს, რომლებიც შეაჩერებს ფერდობის ტანის დამატებით გაწყლოვანებას, ანუ თუ მოხერხდება ფერდობის ბევრად ზემოთ მდებარე უბნებიდან დამეწყრილი ფერდობისაკენ მომდინარე ზედაპირული და მიწისქვეშა წყლების ე.წ. “დაჭერა”, ან თვით ფერდობზე მოეწყობა ისეთი საფარი, რომელიც შეაჩერებს წყლის ინფილტრაციას ზედაპირიდან ფერდობის ტანში, რათა არ მოხდეს ფერდობის ფუძის ძვრისადმი სიმტკიცისა და მედეგობის შემცირება და შედეგად ფერდობის დაცურება-დანგრევა.
გათხევადებული ქვიშის ფენებში დაწყებულ დაცურებაზე მიანიშნებს დაცურების ზედაპირის აშკარად ამოწევა. როგორც კი მიწისძვრით გამოწვეული გრუნტის მოძრაობა წყდება, დაცურების მოძრაობაც ჩერდება. თუ დაცურება ვითარდება დაბალი სიმტკიცის რბილ თიხაში, სიმტკიცის დაკარგვას თან სდევს დიდი გადაადგილება, რომელიც შეიძლება ისეთი დიდი იყოს, რომ მცურავმა მასებმა ვერ შეინარჩუნოს ხანგრძლივი არასტაბილურობა თვით მიწისძვრის შეწყვეტის შემდეგაც. გათხევადებული ქვიშის სტაბილურობის შენარჩუნება კი შესაძლებელია დრენაჟის სწრაფად გამოყენებით ან სტატიკური დატვირთვის მდგომარეობის აღდგენით, რაც მიწისძვრის შემდეგ ხდება.
დიდი მეწყერებისა და მთის მასივების დაცურების საწინააღმდეგოდ პრაქტიკული ღონისძიებების გატარება შეუძლებელია. იმისათვის, რომ მინიმუმამდე დავიდეს მიწისძვრის დროს ფერდობების დანგრევის საშიშროება, აუცილებელია შესწავლილი იქნეს გრუნტების დინამიკური სიმტკიცე და წარმოქმნილი დინამიკური ძაბვები.