کاربردهای چند منظوره ژئوسنتتیک در مهندسی عمران

بیشتر مواد ژئوسنتتیک نقش غیرفعال دارند، به عنوان مثال، موانع ژئوسنتتیکی عبور مایعات را متوقف می کنند.

تقویت ژئوسنتتیک مقاومت کششی ایجاد می کند، اما تنها پس از ایجاد کرنش اولیه و ژئودرین ها مسیر عبور آب را فراهم می کنند اما باعث جاری شدن آب نمی شوند.

کاربردهای جدیدی برای ژئوسنتتیک ها با معرفی مواد ژئوسنتتیک چند منظوره جدید توسعه یافته است.

این ها را می‌توان به سه شکل شناسایی کرد، به‌عنوان ژئوسنتتیک‌های مرکب که دو یا چند عملکرد معمولی را در یک ماده ارائه می‌کنند، ژئوسنتتیک‌های هوشمند که اطلاعات مدیریت مهمی را ارائه می‌دهند و ژئوسنتتیک‌های فعال که به جای اینکه صرفاً در نقشی غیرفعال عمل کنند، تغییری در محیط خود ایجاد می‌کنند.

ژئوسنتتیک های کامپوزیتی مرتبط با فیلتراسیون و زهکشی سال هاست که در دسترس بوده اند. تحولات اخیر مربوط به ترکیب عملکردهای تقویت کننده با زهکشی است.

ژئوسنتتیک های هوشمند اطلاعاتی را در مورد توسعه حرکت های زمینی ارائه می دهند که می تواند بر عملکرد سازه های ژئوتکنیکی مانند خاکریزهای جاده ها و راه آهن تأثیر بگذارد. شناسایی این حرکات در حفظ قابلیت سرویس و ایمنی مهم است، به ویژه در جایی که خاکریز از ترافیک با سرعت بالا پشتیبانی می کند.

ژئوسنتتیک‌های فعال نشان‌دهنده نسل جدیدی از مواد ژئوسنتتیکی هستند که طیف گسترده‌ای از کاربردهای جدید دارند. نوآوری کلیدی در این مواد این است که آنها رسانای الکتریکی هستند و توانایی شروع فرآیندهای الکتروکینتیکی و همچنین حفظ عملکردهای ژئوسنتتیکی را دارند.

پدیده های الکتروکینتیک مورد استفاده الکترواسمز و الکتروفورز هستند (الکترواسمز باعث حرکت آب از طریق مواد با نفوذپذیری کم می شود و الکتروفورز به حرکت ذرات در مواد با محتوای آب بسیار بالا مربوط می شود).

طراحی با ژئوسنتتیک فعال مستلزم درک پدیده های الکتروکینتیک و در نظر گرفتن خصوصیات خاک است که معمولاً در طراحی در نظر نمی گیرند.

این فصل این موارد را شناسایی می‌کند و ارتباط آنها را نشان می‌دهد و همچنین اطلاعاتی در مورد تاریخچه موارد استفاده از ژئوسنتتیک‌های رسانای الکتریکی ارائه می‌دهد.

یک ژئوسنتتیک چند منظوره مهم

ژئوتکستایل ها بخشی از مواد ژئوسنتتیک مورد استفاده در مهندسی عمران، محیط زیست و کشاورزی را تشکیل می دهند. مواد ژئوتکستایل چهار کاربرد اصلی دارند که

عبارتند از: جداسازی، فیلتراسیون، زهکشی و تقویت. افزایش استفاده از ژئوتکستایل ها ممکن است به ویژگی های مختلفی مانند مقاومت در برابر سوراخ شدن، استحکام کششی، مقاومت در برابر ترکیدگی، استحکام، و مقاومت اصطکاکی، نفوذپذیری نسبت داده شود.

در کاربرد موفقیت‌آمیز ژئوتکستایل‌ها، ژئوتکستایل‌های مبتنی بر الیاف طبیعی سهم کمی دارند: بنابراین نیاز به بهبود خواص آنها برای رقابت مناسب با ژئوتکستایل‌های مصنوعی وجود دارد.

همچنین نیاز به آگاهی در مورد سایر مناطقی که ژئوتکستایل ها می توانند در آنها کار کنند وجود دارد. یکی از این زمینه ها جلوگیری از تبخیر سریع رطوبت از خاک در کشاورزی است. در واقع، ژئوتکستایل های پلی اولفین به نوآوری معناداری در زمینه مهندسی کمک کرده اند.

 

مواد ژئوسنتتیک که بیشتر به عنوان مواد حفاظتی استفاده می شوند، ژئوتکستایل های NW-NP هستند. مواد دیگری مانند ژئوکامپوزیت های زهکشی و GCL ها نیز گاهی اوقات به عنوان مواد حفاظتی تحت شرایط خاص استفاده می شوند، که عملکرد حفاظتی آن ها را می توان با عملکرد زهکشی در مورد ژئوکامپوزیت های زهکشی یا عملکرد مانع در مورد GCL ها ترکیب کرد.

جرم ژئوتکستایل های حفاظتی در واحد سطح بین 300 تا 2000 گرم بر متر مربع است.

اکثریت قریب به اتفاق استفاده از ژئوتکستایل در آمریکای شمالی کمتر از 1000 گرم بر متر مربع است، در حالی که مشاهده ژئوتکستایل های محافظ سنگین در اروپا، به ویژه در آلمان، رایج تر است.

بر اساس طول فیبر، ژئوتکستایل های NW-NP از نوع فیبر اصلی یا رشته ای پیوسته هستند.

پلی پروپیلن، پلی اتیلن و پلی استر سه پلیمر رایج برای ژئوتکستایل های NW-NP هستند.

در عمل به ندرت می توان طراحی ژئوتکستایل های NW-NP را برای فیلتراسیون، جداسازی یا حفاظت بر اساس نوع پلیمر یا طول الیاف متمایز کرد.

در فرآیند سوراخ کردن سوزن، شبکه ای که از الیاف کوتاه (منگنه) یا رشته های پیوسته تشکیل شده است به صورت افقی حرکت می کند، در حالی که سوزن های خاردار آن را به صورت عمودی مشت می کنند و الیاف را به پایین می برند تا به سطح درهم تنیدگی مورد نظر برسند.

در نتیجه یک مات ضخیم، متخلخل و قابل تراکم است که انعطاف پذیری، کشیدگی و استحکام بالایی را در یک زمان نشان می دهد.

در مقایسه با ژئوتکستایل‌های بافته شده و با پیوند حرارتی، ژئوتکستایل‌های NW-NP ضخیم‌تر، تراکم‌پذیرتر و انعطاف‌پذیرتر هستند در حالی که اغلب استحکام کششی قابل مقایسه‌ای دارند.

یک ژئوتکستایل حفاظتی NW-NP 540 گرم بر متر مربع و سنگ هایی با قطر 25 تا 50 میلی متر می باشد.

خواص فیزیکی و مکانیکی چندین ژئوتکستایل بالشتک NW-NP را نشان می دهد که مقادیر به طور کلی در بین تمام تولید کنندگان عمده ژئوتکستایل مشابه است.

بر اساس این خواص فیزیکی و مکانیکی، منطقی است که انتظار داشته باشیم که تمام ژئوتکستایل های استاندارد سنگین NW-NP صرف نظر از سازنده، رفتار محافظت در برابر سوراخ شدن مشابهی داشته باشند.