«بهسـازی خاک» (Soil Improvement)، تغییر خواص خاک نظیر استحکام، تراکم پذیری، نفوذپذیری، رطوبت و غیره به منظور بهبود عملکرد آن برای کاربری‌های مهندسی است. هنگام انتخاب محل مناسب برای اجرای پروژه‌های عمرانی، نوسازی سازه‌های موجود و فعالیت‌های مشابه، نکته مهمی که باید در نظر گرفته شود، تاثیر بارهای اعمال شده بر روی زمین و رفتار یا عکس‌العمل زمین در برابر این بارها است.
بارهای اعمال شده بر زمین می‌توانند دارای منشا انسانی و یا طبیعی باشند. در هر دو حالت، پارامترهایی وجود دارند که مهندسان از آن‌ها برای پیش‌بینی تاثیر شرایط بارگذاری مختلف (پایداری یا ناپایداری) استفاده می‌کنند. اثرات شرایط بارگذاری معمولا با توجه مشخصات خاک مورد بررسی قرار می‌گیرند.
چه خواصی در بهسازی خاک اهمیت دارند؟
اهمیت خواص خاک به کاربری آن‌ها بستگی دارد. به عنوان مثال، هدف از بهسازی خـاک در حوزه کشاورزی، بهبود باروری خاک و فراهم کردن محیط مناسب برای رشد گیاهان است. از این‌رو، مهندسان کشاورزی، به دنبال تقویت خواصی می‌روند که باعث دستیابی به اهداف مذکور می‌شود.
در مهندسی عمران و ژئوتکنیک، خاک محیطی برای اجرای سازه‌های مختلف است. با توجه به این دیدگاه، خواصی از خاک مورد بررسی قرار می‌گیرند که پایداری سازه را تحت تاثیر قرار می‌دهند. خواص زیر معمولا به عنوان مهم‌ترین پارامترهای موثر بر بهسازی خاک در حوزه ژئوتکنیک در نظر گرفته می‌شوند:
- مقاومت برشی: وظیفه تحمل بارهای استاتیک و دینامیک، بدون ایجاد تغییر شکل‌های اضافی یا شکست را بر عهده دارد.
- تراکم پذیری: نشست، جزیان‌پذیری و تغییر حجم توده خاک را کنترل می‌کند.
- نفوذپذیری: نرخ عبور سیالات از درون فضای متخلخل توده خاک را تحت تاثیر قرار می‌دهد.
- تورم و جمع‌شدگی: به تغییر حجم ناشی از افزایش یا کاهش رطوبت توده خاک بستگی دارد.
علاوه بر پارامترهای بالا، مواردی نظیر سفتی، دوام، قابلیت فرسایش و خزش نیز با توجه به پروژه مورد نظر از اهمیت نسبت بالایی برخوردار خواهند بود. آشنایی با خواص مکانیکی خاک، یک حوزه تخصصی در مهندسی عمران است که با عنوان مکانیک خاک شناخته می‌شود.
اصطلاحات بهسازی خاک چه هستند؟
تغییر مشخصات خاک و بهبود آن برای کاربردهای مهندسی با اصطلاحات مختلفی نظیر بهسازی خاک، «بهسازی زمین» (Ground Improvement)، «اصلاح زمین» (Ground Modification)، «پایدارسازی خاک» (Soil Stabilization) و غیره شناخته می‌شوند. برخی از منابع، تفاوت‌هایی را بین هر یک از این اصطلاحات در نظر می‌گیرند. با این وجود، وجه اشتراک کاربردهای آن‌ها به قدری زیاد است که در بسیاری از موارد، اصطلاحات مذکور به جای یکدیگر استفاده می‌شوند. به طور کلی، بهسازی خاک یا بهسازی زمین، فرآیندی است که به منظور دستیابی به خواص ژئومکانیکی بهتر انجام می‌گیرد. این فرآیند، با استفاده از سه رویکرد مختلف قابل اجرا است:
- بهسازی بدون اضافه کردن مصالح دیگر (جنس متفاوت از مواد اصلی)
- بهسازی با اضافه کردن مصالح مخصوص
- بهسازی با به کارگیری المان‌های تقویت‌کننده
هدف از بهسازی خاک چیست؟
هدف اصلی از بهسازی زمین، تغییر خواص خاک و کنترل ویژگی‌های ژئوتکنیکی آن به منظور بهبود عملکرد سازه با توجه به کاربری مورد انتظار از آن است. از میان تمام خواص خاک، معمولا تغییر موارد زیر به عنوان هدف بهسازی در نظر گرفته می‌شوند:
- کاهش تراکم‌پذیری به منظور جلوگیری از نشست
- افزایش استحکام به منظور بهبود پایداری، ظرفیت باربری، دوام و غیره
- کاهش نفوذپذیری به منظور جلوگیری از جریان آب زیرزمینی
- افزایش نفوذپذیری به منظور بهبود قابلیت زهکشی
- کاهش احتمال رونگرایی ناشی از بارهای لرزه‌ای
هر یک از بهسـازی‌های بالا با استفاده از روش‌های مختلف قابل اجرا هستند. بهسازی خاک معمولا در فازهای مختلف پروژه انجام می‌گیرد که در بخش بعدی به آن می‌پردازیم.