الاشتراطات الفنية التى لابد ان تتم فى المواقع الاثرية قبل العمل بها

الاشتراطات الفنية لاعداد الدراسات الجيوتقنية
1 - عـاميعني بالدراسات الجيوتقنية جميع الأعمال التي لها علاقة باستكشاف الموقع ودراسة التربة والصخور والمياه الجوفية وتحليل المعلومات وترجمتها للتنبؤ بطريقة تصرف التربة عند البناء عليها ، وهذه الدراسات تعتبر مهمة جداً في مرحلتي التصميم والتنفيذ للمباني ، وتعتبر مكملة لها . وتشتمل الدراسات المطلوب إجراؤها للموقع على مرحلتين هامتين يقدم فيهما تقريران منفصلان وهما :
أ – تقرير المسح الابتدائي .ب – تقرير المسح النهائي .وتعتمد هذه التقارير على أهمية وحساسية المشروع ، ويمكن أن يطلب تقرير واحد أو كلاهما معاً ، وفيما يلي شرح مفصل لمتطلبات كل تقرير على حدة .
2 – تقرير المسح الابتدائييهدف هذا التقرير إلى إيجاد ملخص عام عن العوامل الجيوتقنية التي تؤثر على تحديد أو إنشاء أو تقييم فكرة البناء على المخطط ، والتعرف على نوع التربة وتحديد أوجه الخطورة التي قد تصاحب الموقع ، ويعتبر هذا التقرير أساساً يبنى عليه عند إعداد التقرير النهائي للموقع ، ويمكن عمـل هذا التقرير ضمن مراحل إجراءات إعداد المخططات السكنية عن طريق البلديات حسب إمكانياتها الفنية والمادية للمخططات التي تملكها البلدية ، أو عن طريق المالك للمخططات الخاصة ، أو عن طريق التعاقد مع استشاري متخصص في هذه الأعمال . وذلك وفقاً للمتطلبات التالية :
2 – 1 – جمع المعلومات المتوفرة عن الموقع :يتم جمع ودراسة المعلومات التالية عن الموقع ، وتعطي هذه المعلومات فكرة عامة عن التكوينات الأرضية وأنواع الصخور الموجودة والتشققات والحركات الأرضية .
- المخططات والرفوعات المساحية للموقع .
- الخرائط الطبوغرافية والجيولوجية المتوفرة عن المنطقة ، والتي يمكن الحصول عليها من قبل الجهات ذات العلاقة مثل وزارة الزراعة والمياه أو وزارة البترول والثروة المعدنية .
- الصور الجوية والفضائية للمنطقة .
- أنظمة البناء المستخدمة في المدينة وأية أنظمة واشتراطات أخرى خاصة بالموقع .
- دراسات التربة السابقة وتقارير التربة الزراعية وغيرها من الدراسات المهمة التي أجريت على الموقع .
- أية معلومات أخرى لها علاقة بموضوع الدراسة .
2 – 2 – استكشاف الموقع :في هذه المرحلة يتم زيارة الموقع على الطبيعة ومقارنة المعلومات التي تم تجميعها عنه مع ما يمكن مشاهدته بالعين المجردة ، ووصف التربة والتحري عن المشاكل الموجودة بالموقع ، وذلك بسؤال أهل الخبرة عن تاريخ المنطقة ( الأودية والتشققات الأرضية والزلازل أو أية أخطار أخرى سجلت عنها ) .
2 – 3 – الاختبارات المعملية :يتم عمل اختبارات على عينات التربـة السطحية التي تؤخذ بواسطة الحفر الاختيارية باليد، ويمكن الحصول على عينات مقلقلة أو عينات غير مقلقلة وإجراء الاختبارات التالية عليها :
- تصنيف نوع التربة .
- تحديد نسبة الرطوبة الطبيعية .
- تحديد حدود اتربرج ( حد السيولة ، حد اللدونة ) .
- تحديد الوحدة الوزنية الجافة للتربة .
- اختبارات التربة الانتفاخية والانهيارية .
وهذه الاختبارات وإن كانت بسيطة ويمكن للبلدية القيام بها ، فإنها تعطي مساعدة كبيرة للمهندسين بالإضافة إلى المعلومات السابقة في تحديد نوعية التربة السطحية ، وتقدير معاملات التربة الضرورية باستخدام معادلات الربط لتصميم الأساسات ومعرفة ما إذا كان هناك مشاكل فنية يستلزم الأمر بحثها والتحري عنها .
2 – 4 – التقرير الفني :يتضمن تقريـر المسح الابتدائي وصفاً شاملاً للموقع والمشاريع المقترح إقامتها عليه وارتفاعاتها ، وإيضاح طبوغرافية الأرض والتكوينات الجيولوجية لها وخصائصها ، والمخاطر التي قد تكون وعلاقتها بالمباني ، وحالة المياه الجوفية بصفة عامة ، ويتم إعداد خريطة للموقع يوضح فيها نوع التربة وأماكن وجود أية مخاطر ، والطرق الفنية التي تم استخدامها للوصول إلى تحديد نوعية التربة واستنتاج معاملاتها الضرورية للتصميم ، والتوصيات لدراسات أخرى أكثر دقة ووضع برامج تنفيذها كعدد الجسات ومواقعها وأعماقها ونوع الاختبارات المطلوبة .
3 – تقرير المسح النهائيعند قيام البلدية أو الوزارة بمراجعة تقرير المسح الابتدائي وتحديد ما إذا كان الموقع صالحاً من عدمه ، والحاجة لعمل دراسات إضافية ، يتم عمل التقرير النهائي للدراسات الجيوتقنية والذي يعتبر امتداداً للتقرير السابق ولكن بصورة أكثر دقة ، وتعتمد كمية العمل في هذا التقرير على نتائج التقرير السابق والمشاكل الموجودة في الموقع ، وهذا التقرير يمكن الاعتماد عليه بصورة أفضل في البناء والدراسات الأولية للمشاريع . ويسند عمل هذا التقرير إلى استشاري متخصص في مجال عمل الدراسات الجيوتقنية ، ولابد أن يحتوي التقرير على ما يلي :
3 – 1 – ملخص لدراسات التربة السابقة :يتم إعداد ملخص عام لأية دراسات سابقة ، ويمكن إرفاق نسخة من تقرير المسح الابتدائي، وفي حالة عدم وجود تقرير يقوم الاستشاري باتباع الخطوات الموضحة بتقرير المسح الابتدائي ، وعمل الخرائط الضرورية ، وإعداد وصف شامل للموقع والمشاريع المقترح إقامتها عليه .
3 – 2 – أعمال الحفر واستخراج العينات :يتم إيضاح جميع طرق أعمال الحفر واستخراج العينات التي قام بها الاستشاري للتربة أو للصخور ، والآليات والمعدات المستخدمة فيها وأنواعها وموديلاتها ، وعدد جسات التربة موضحة على مخطط الأرض المطلوب دراسة تربتها ، وسجلات الحفر لكل جسة وأعماق الجسات ، وإيضاح طبقات التربة وقطاعاتها وأنواعها المختلفة ومنسوب المياه الجوفية .
3 – 3 – الاختبارات الحقلية :يتم عمل الاختبارات الحقلية الضرورية حسب نوع التربة والحاجة إلى إعداد هذه الاختبارات، ومنها :
- اختبار الاختراق القياسي .
- اختبار الاختراق الاستاتيكي .
- اختبار مقياس الضغط .
- اختبار القص الدوراني .
- اختبار مقاومة التربة للقص .
- اختبار مقياس التمدد الحراري .
- اختبار تحديد معامل نفاذية التربة .
- اختبار تحديد دليل قوة تماسك الصخور .
- تحديد الوحدة الوزنية الجافة للتربة .
- اختبار القرص المحمل .
- اختبار المكافيء الرملي .
- تصنيف أنواع التربة والصخور وذلك طبقاً لما يلي :
أ - نظام تصنيف التربة الموحد .
ب- نظام آشتو لتصنيف التربة .
3 – 4 – الاختبارات المعملية :يتم شرح طريقة استخراج وحفظ ونقل العينات المقلقلة وغير المقلقلة والآليات المستخدمة فى ذلك ، وإجراء الاختبارات الضرورية حسب نوع التربة والحاجة إلى إعداد هذه الاختبارات والتي منها :
- تحديد نسبة الرطوبة .
- تحديد حدود اتربرج .
- التدرج الحبيبـي .
- الوحدة الوزنية للتربة .
- الكثافة النسبية .
- الوزن النوعي .
- اختبار الدك .
- تحديد نسبة تحمل كاليفورينا .
- اختبار القص المباشر .
- اختبار الضغط الغير محدد .
- اختبار الضغط ثلاثي المحاور .
- تحديد معامل نفاذية التربة .
- اختبارات انهيارية أو انتفاخية التربة .
- التحاليل الكيميائية .
وجميع هذه الاختبارات تعطي معلومات كافية لتحديد خصائص التربة ومعاملاتها والمعاملات الأخرى المستخدمة في تصميم الأساسات .
3 - 5 – التقرير الفني :يعتبر التقرير الفني من أهم مراحل الدراسة ، ويجب أن يحتوي التقرير النهائي على الحد الأدنى من المعلومات والمتطلبات التالية :
1 - وصف المشروع ، ويشتمل على العناصر التالية :
- المقدمة .
- البيانات الرئيسية عن المشروع .
- الموقع والمشاريع المقترحة عليه .
- الأعمال المطلوبة .
2 - جيولوجية المنطقة :
- المميزات والمعالم الجيولوجية .
- أنواع التربة والصخور .
- الخرائط الجيولوجية .
3 - استكشاف الموقع :
- أعمال حفر الجسات ومواقعها وعددها وأعماقها .
- المعدات المستخدمة وأنواعها وموديلاتها .
- أماكن استخراج العينات وطرق تعبئتها وحفظها .
- الاختبارات الحقلية .
- الدراسات الجيوفيزيائية .
4 - الاختبارات المعملية .
5 - النتائج وتحليل المعلومات .
6 - التوصيات ، ويجب أن تشتمل على ما يلي :
- قطاعات التربة للجسات المختلفة موضحاً عليها طبقات التربة المختلفة وسماكة كل منها .
- تحديد منسوب المياه الجوفية وتأثير ذلك على تصميم وتنفيذ الأساسات .
- نوعية التأسيس الاقتصادي الملائم لتربة الموقع وأحمال المبنى المقام عليها .
- الأعماق المختلفة الصالحة للتأسيس .
- جهد التربة الآمن المسموح به عند كل منسوب تأسيس مقترح .
- الهبوط الكلي المسموح به ، وكذلك الهبوط المتفاوت المسموح به وتأثير ذلك على تصميم الأساسات .
- التوصيات اللازمة لحماية خرسانة الأساسات وأية إنشاءات تحت منسوب سطح الأرض من الأملاح والكبريتات .
- التوصيات اللازمة للحفر والردم بالموقع والمواد المستخدمة وأماكن وجودها .
- التوصيات الخاصة في حالة وجود مشاكل في التربة .
- التوصيات الخاصة لطرق نزح المياه أثناء التنفيذ .
- أية توصيات أخرى لها علاقة بالتصميم أو التنفيذ .
7 - الملاحق :
- سجلات حفر الجسات .
– نتائج الاختبارات الحقلية .
– نتائج الاختبارات المعملية .
– المذكرات الحسابية لاستنتاج معاملات التربة .
– الخرائط والمخططات والصور الفوتوغرافية .
نشرة توضيحية حول الدراسات الجيوتقنية والمشاكل الفنية للتربة
1 – عـامتهدف هذه النشرة الفنية إلى التوعية بأهم الأعمال التي تجرى عادة عند إعداد الدراسات الجيوتقنية على الموقع ، من أجل التعرف على الطريقة التي يتم بها إعداد الدراسات الجيوتقنية وإيضاح المتطلبات الرئيسية والمصطلحات الفنية ، والتي ستساعد المهندسين والمسئولين في البلديات في معرفة متطلبات الدراسة الجيوتقنية ومراجعة تقارير التربة والإشراف على هذا النوع من المشاريع .
وتشتمل هذه النشرة على أعمال استكشاف الموقع والدراسات الجيوفيزيائية وأعمال الحفر على أنواع التربة المختلفة والمعدات المستخدمة في ذلك ، والطرق الفنية لتحديد عدد وعمـق جسات التربة، وأماكن استخراج العينات وأنواعها وطريقة تعبئتها ونقلها وتخزينها ، وطريقة ردم الحفر الاختبارية ، وتحديد منسوب المياه الجوفية ، وأنواع الاختبارات الحقلية والمعملية التي تجرى عادة على أنواع التربة المختلفة ، وتصنيف أنواع التربة والصخور وفقاً لنظام تصنيف التربة الموحد ونظام آشتو ، والطرق الفنية لدك وتثبيت التربة .
كما تشتمل النشرة على أهم المشاكل الفنية للتربة الموجودة في المملكة والتعريف بها ، والخطوات التي يمكن اتباعها عند البناء على أنواع التربة التي يوجد بها مشاكل ، كما تم الإشارة إلى المخاطر الزلزالية الموضحة على خريطة تقسيم المملكة إلى مناطق حسب نشاطها الزلزالي ، وفي خاتمة النشرة تم وضع أهم النماذج والمصطلحات الفنية المستخدمة في إعداد تقارير التربة .
نأمل أن تحقق هذه النشرة الفنية الهدف المنشود منها ، والله الموفق .
2 – استكشاف الموقع2 – 1 – الأعمال المكتبية :يتم تجميع المعلومات المتوفرة عن الموقع من الجهات الرسمية المحلية كالخرائط الطبوغرافية والجيولوجية والصور الجوية والفضائية ، وكذلك ما يتوفر من معلومات عن استخدامات الموقع السابقة ( محاجر ، مناجم ، مقالب نفايات ، آبار ، … الخ) والأنظمة والتعليمات واشتراطات البناء في المنطقة ، وفي حالة توفر دراسات للتربة في الموقع أو المواقع المجاورة يتم الحصول عليها ، وتجمع معلومات عن وضع المباني القائمة وخصوصاً إذا كانت حالتها متدهورة بسبب التربة أو المياه الجوفية ، وأية معلومات أخرى لها علاقة بالموقع .
2 – 2 – الأعمال الميدانية :تتم معاينة الموقع بشكل دقيق وشامل ، وتحديد جميع الظواهر الطبيعية فيه من أجل وضع برنامج عمل الاختبارات من حيث تحديد الحاجة لإجراء اختبارات مبدئية ، وطرق العمل والاختبارات التي سيتم إجراؤها ، وكيفية أخذ العينات وعمل خريطة مساحية لطبوغرافية الأرض ، ومطابقة الخرائط الجيولوجية على الطبيعة فيها ، ويتم مراعاة ما يلي :
– ملاحظة ما قد يوجد بالموقع من ظواهر مثل المستنقعات أو مساحات السبخة أو الرواسب السطحية والأودية وما شابهها حيث قد تتطلب هذه الأماكن عمل اختبارات خاصة إضافية .
– معرفة ما إذا كان قد تم إضافة ردميات على الموقع أو إزالة طبقات من التربة ، وذلك من أجل دراسة الاندماج المسبق لطبقات التربة Preconsolidation .
– المشاكل الفنية التي حدثت في الموقع أو المواقع المجاورة .
3 – الدراسات الجيوفيزيائية Geophysical Studies
تعتبر الدراسات الجيوفيزيائية من الدراسات المهمة والضرورية والتي تساند أعمال الحفر ، وهناك طريقتان يمكن من خلالهما التعرف المبدئي على طبقات التربة المختلفة وعمق منسوب المياه الجوفية وهما :
– الطريقة السيزمية Seismic .
- طريقة المقاومة الطبيعية Resistivity .
وتتلخص الطريقتان في إرسال موجات اهتزازية في التربة واستقبالها على مسافة محددة مسبقاً بواسطة سماعات التقاط Geophones وتنتج هذه الموجات عن طريق إسقاط مطرقة على قاعدة معدنية مثبتة على سطح الأرض ، وتقاس سرعة سريان الموجات الصوتية التي تخترق الطبقات الأرضية عن طريق جهاز موصل بسماعـات الالتقاط ، ويمـكن من خلال تحليل المعلومات تحديد كثافة وسمك الطبقات الأرضية ، وتحديد المعاملات الهندسية مثل معامل المرونة Young’s Moduls,E ونسبة بواسون poisson’s Ratio,u ومعامل القص Modulus Shear وهذه الدراسات مهمة في استكشاف التكهفات داخل الصخور أو تحديد مكان وجود الصخور تحت الطبقات الترابية وعمقها .
4 – أعمال الحفر ( الجسات ) Soil Borings
الجسات هي حفر أرضية في الموقع المراد استكشافه بأعماق مختلفة يمكن من خلالها الحصول على عينات التربة للتعرف على نوعية وترتيب الطبقات التحتية ، ويمكن تنفيذ الحفر إما يدوياً أو بواسطة معدات آلية أخرى ، وتوجد عدة طرق للحفر من أهمها :
4 – 1 – حفر الاختبارات المكشوفة Test Pits and Open Cuts
يتم عمل حفر الاختبارات المكشوفة يدوياً باستخدام بعض الأدوات المستخدمة باليد كما هو موضح في الشكل رقم (1) أو آلياً بحيث تسمح هذه الحفر برؤية طبقات التربة في وضعها الطبيعي وبشكل واضح ، ويجب أن تكون هذه الحفر متسعة بشكل يمكّن من إجراء الاختبارات فيها بحيث لا يقل عرضها عن (0.75) م . وهذه الحفر تعتبر اقتصادية حتى عمق 3م وغير اقتصادية لأعماق أكبر من ذلك أو تحت منسوب المياه الجوفية ، ويمكن بواسطة هذه الحفر عمل الاختبارات الدقيقة بالاتجاه الأفقي أو الرأسي ، وتؤخذ منها عينات التربة المقلقلة أو غير المقلقلة لإجراء الاختبارات عليها ، وتستخدم أيضاً لدراسة الشقوق المكشوفة واستكشاف مناطق الصخر الضعيف ، ويلزم أخذ كافة وسائل الحيطة والسلامة لتدعيم جدران الحفر وحمايتها من العوامل الطبيعية حتى يتم الانتهاء من العمل بها وأخذ العينات المطلوبة ، ثم ردم هذه الحفر وتسويتها ودكها بالطرق الفنية المناسبة .

شكل رقم (1) الأدوات المستخدمة في الحفر باليد
4 – 2 – الحفر بالمثقاب Auger Boringيتألف المثقاب من آلة مصنوعة من الفولاذ ولها حافة حادة قادرة على حفر التربة ، ويعمل المثقاب يدوياً وآلياً بشكل اقتصادي حتى عمق 5م في التربة اللينة القادرة على الثبات دون انهيار ، أما إذا زاد الحفر عن 5م فيتم الاستعانة بمواسير تغليف ، وتعتبر هذه الطريقة مناسبة في الحفر التمهيدي ، وكذلك في التربة التي بها نسبة كبيرة من الحصى أو الصخرية أو عند حفر عدد كبير من الجسات ، ويوضح الشكل رقم
(2) الجهاز المستخدم في طريقة الحفر بالمثقاب.

شكل رقم (2)طريقة الحفر بالمثقاب
4 – 3 – الحفر بالمثقاب وماسورة التغليف Shell and Auger Boringتشغل أذرع المثقاب باليد أو آلياً بمساعدة برج حفر ثلاثي القوائم ورافعة كبيرة ، ويمكن كسر الأحجار الصغيرة والطبقات الصغيرة من الصخر بمساعدة لقمة إزميل Chisel bit مركبة على أذرع المثقاب ، ويتم إقحام الغلاف بالتربة بواسطة الطرق عليه بمدقة من رافعة ، ويستعمل الجهاز اليدوي في الحفر إلى أعماق تصل إلى (25م) ويصل قطره إلى (200مم) والجهاز الآلي حتى عمق (50م) وتصل عندها أقطار مواسير التغليف وأدوات الحفر من (80) إلى (300) مم وتسخدم هذه الطريقة للحفر في التربة الطينية وخصوصاً الشديدة الصلابة والقاسية منها ، وكذلك في التربة الرملية وتربة الصخور الضعيفة .
4 – 4 – الحفر بالطرق Percussion Boringيستعمل في هذه الطريقة جهاز حفر متنقل يقوم بكسر بنية التربة عبر الطرق المتكرر على سكين أو إسفين للحفر ، ويضاف الماء أثناء العمل ، ويتم رفع ناتج الحفر إلى الخارج على دفعات ، ويمكن من خلال هذه الطريقة الحصول على عينات مقلقلة بواسطة أدوات وأجهزة استخراج العينات في التربة الصخرية .
4 – 5 – الحفر بطريقة الاجتراف Wash Boring
يتم حفر التربة بالطرق عليها بإزميل أو آلة حادة ، ويدفع الماء تحت الضغط في أنبوب داخلي قابل للدوران أو الصعود أو النـزول خلال أنبوب غلافي خارجي ، ويتم بواسطة الماء المضغوط استخراج التربة المحفورة من بين الأنبوب الداخلي والغلاف الخارجي حيث يشير ناتج الحفر الذى يخرج من الأعلى إلى نوعية التربة الجاري حفرها ، ولدى حصول تغيير في نوعية ناتج الحفر يتم إيقاف الحفر حيث يعتبر مؤشراً إلى تغيير في نوعية طبقة التربة الجاري حفرها ، ويتم وصل أنبوبة أخذ العينات بنهاية قضيب التخريم أو بالأنبوبة الداخلية عند أخذ عينة من طبقة التربة الجديدة ، ويتابع الحفر . وتستخدم هذه الطريقة في التربة الرملية والطميية والطينية ، ويوضح الشكل رقم (3) طريقة الحفر بهذه الطريقة .
4 – 6 – الحفر الدوراني Rotary Boringيتم الحفر بواسطة لقمة دوارة تبقى في تلامس قوي مع قاع الحفر ، وتحمل هذه اللقمة بواسطة مواسير التخريم المجوفة والتي تدار برأس دوار ذو تركيبة ملائمة ، ويضخ سائل الحفر بشكل مستمر إلى الأسفل عبر مواسير التخريم المجوفة من أجل تسهيل عملية الحفر ، وليتم دفع ناتج الحفر إلى الخارج ، ويتكون السائل بشكل عام من الماء ، ويمكن استعمال طين الحفر أو الهواء بدلاً منه ، وذلك حسب نوعية الأجهزة والتربة التي يتم حفرها ، ويتم أخذ العينات بأجهزة خاصة . وهناك طريقتان للحفر الدوراني هما :
1- الحفر المكشوفة Open Holes
ويتم فيها الحفر بواسطة اللقمة الدوارة التي تحفر التربة الداخلة في مجال قطرها ، وتؤخذ العينات من فترة لأخرى ، وتستخدم هذه الطريقة لجميع أنواع التربة المختلفة بما فيها الصخر اللين .
2 – حفر العينات الصخرية Core Drillingوهي للحفر بالصخر بحيث يمكن الحصول على العينة الصخرية المستمرة للطبقات على كامل عمق الحفر بواسطة الجهاز نفسه .

شكل رقم (3) طريقة الحفر بالاجتراف
4 – 7 – الحفر باستخدام الحفار المتصل Continuous – Flight Augerوفي هذه الطريقة يتم إنزال الحفار واستخراج التربة على رأس الحفار بواسطة دفع أنبوبة رقيقة على أعماق طولها (1)م وهذه الطريقة تعتبر أسهل وأسرع الطرق لأخذ العينات وتستخدم في جميع أنواع التربة .
5 - ردم الحفر
عند الانتهاء من عملية الحفر وأخذ العينات يجب إعادة إغلاق الحفر بالتربة الجافة ودكهـا جيداً ، أو أن تصب فيها الخرسانة العادية أو المونة الأسمنتية ، وذلك حتى لا تتسبب هذه الحفر في إنضغاط التربة أو تكون ممراً للمياه الجوفية أو أية أخطار أخرى .
6 – عدد وعمق الجسات
6 – 1 – عدد الجسات :يتوقف عدد وبعد الجسات وحفر الاختبارات عن بعضها على مساحة الموقع المطلوب دراسته ، وفي المواقع الكبيرة يتعلق الأمر بطبوغرافية وجيولوجية الموقع ، وكذلك المنشآت المراد إقامتها عليه حسب أهميتها واستعمالاتها علاوة على نوعية التربة نفسها حيث إن الهدف من هذه الجسات هو الحصول على خواص طبقات التربة وسماكاتها وأعماقها وميولها ، ويتوقف أيضاً على نتائج تقرير المسح الابتدائي المشار إليه في الفصل الأول ، ويمكن عمل الجسات مبدئياً على بعد (50م) في كل اتجاه طبقاً لشبكة خطوط متعامدة أو حسب ما يتفق عليه . أما في المشاريع الصغيرة التي لا تتجاوز مساحتها (5.000م2) فإنه يمكن عمل جسات في كل زاوية من زوايا الموقع إضافة إلى جسة في المنتصف ، وفي حالة وجود تكهفات في الحجر الجيري أو وجود تشققات فإنه يلزم عمل جسات متقاربة من (3) إلى (5) م أما إذا لم تحقق عدد الجسات ومواقعها الأهداف المرجوة من حيث الحصول على طبقات التربة وسماكاتها وأعماقها وميولها ، أو إذا أظهرت العينات التي تم الحصول عليها أن هناك تغيراً في خواص التربة تشير إلى أهمية زيادة أخذ العينات في سبيل الوصول إلى نتائج تتفق مع التغيير الذى تمت ملاحظته ، فإنه يجب إعادة النظر في زيادة عدد الجسات وأعماقها وطرق الاختبارات حسب احتياجات الموقع ، لتحقيق الأهداف المرجوة منها ، ويوضح الشكل رقم (4) طريقة توزيع الجسات .

6 – 2 – عمق الجسات :يتوقف عمق الجسات على نوع المنشآت وحجمها وارتفاعها وشكلها وأوزانها علاوة على نوع التربة وخواصها الميكانيكية ، ويجب أن يشمل العمق على طبقات التربة المساعدة على مقاومة أحمال المنشأة بدون حدوث انضغاط شديد لهذه الطبقات ، أو حصول انهيار فيها ناتج عن القص ، وفي الحالات الاعتيادية لا يقل عمق الجسة عن عشرة أمتار أو ثلاثة أضعاف عرض أكبر قاعدة أيهما أكبر ، ولا بد أن تخترق الجسات جميع الطبقات غير المناسبة كالردميات وطبقات التربة الضعيفة والعضوية إلى الطبقات المتحجرة والسميكة ، وعند وجود طبقة صلبة أو كثيفة سطحية فإنه يلزم امتداد الجسة إلى عمق أكبر للتأكد من عدم وجود طبقات تحتية تتأثر بالاجهادات ، وعند الوصول إلى الطبقات الصخرية فإنه يجب اختراقها بمسافة (1.5) إلى (3) م أو سمك طبقة الصخر أيهما أكبر في حالة الصخر المتماسك و(6)م أو سمك طبقة الصخر أيهما أكبر في حالة الصخر اللين ، ويوضح الشكل رقم (5) أهمية أن يكون عمق الجسات مخترقاً لطبقات التربة المختلفة .

شكل رقم (5)طريقة تحديد عمق الجسات
7 – عينات التربة
7 – 1 – أماكن استخراج العينات :
تستخرج العينة الأولى من سطح الأرض مباشرة ، وتستخرج العينات التالية بمعدل عينة كل متر على الأقل ، وكذلك عند تغير الطبقات ، ويجب أخذ الحيطة والحذر حتى لا يحصل إغفال اكتشاف طبقات من التربة ذات سماكات صغيرة ، كما يجب أن تكون كمية العينات كافية لإجراء الاختبارات المطلوبة .
7 – 2 – أخذ العينات :
يعتبر أخذ العينات من أهم مراحل الأعمال الجيوتقنية ، ولا تقل أهميته عن الاختبارات التي ستجري عليها ، لذا فإنه من الضروري تحري الدقة والحيطة عند أخذ العينات وطريقة تعبئتها لتكون عينات ممثلة لطبيعة التربة الأصلية ، ويتم أخذ عينات في التربة المفككة والمتماسكة إما المقلقلة أو غير المقلقلة ومن أماكن تخزين التربة Stockpiles على النحو التالي :-
1 – عينات التربة المفككة Cohesionless Soil Sampling : من الصعب الحصول على عينات غير مقلقلة في التربة المفككة كالتربة الرملية أو التربة التي بها نسبة كبيرة من الركام ، وتؤخذ عينات بحد أدنى من القلقلة بواسطة أنابيب أخذ العينات الرقيقة الحواف ، وفي بعض الأحيان يتم أخذ العينات عن طريق تجميد المنطقة المحيطة بالعينة ، ولصعوبة الحصول على عينات جيدة فإنه يجري عادة عمل بعض الاختبارات الحقلية في الموقع ، ويتم أخذ العينات المقلقلة إما يدوياً باستخدام أدوات الحفر اليدوية مثل الكريك والبريمة Auger أو آلياً باستخدام معدات الحفر الآلية بالأعماق التي يحددها المهندس المشرف ، وذلك لعمل اختبارات الوحدة الوزنية والوزن النوعي للتربة وتصنيف التربة والتحليل الميكانيكي وتحديد نسبة تحمل كاليفورنيا والاختبارات الكيميائية وغيرها في المعمل .
2 – العينات المقلقلة Disturbed Sampling :وهي العينات التي يكون فيها بنية التربة متفككة وخواصها الميكانيكية قد تغيرت أثناء أخذ العينة ، ويمكن أخذها بالطريقة اليدوية . أما في التربة المتماسكة فيمكن أخذها أثناء الحفر بالمثقاب أو بالمثقاب وماسورة التغليف . أما في الصخر فإنه يمكن أخذ العينات أثناء الحفر بطريقة الاجتراف أو الطرق أو الحفر الدوراني .
3 – العينات الغير مقلقلة Undisturbed Sampling :وتكون عينات التربة هذه محتفظة ببنيتها وخواصها الأصلية ، ويمكن الحصول عليها من التربة المتماسكة بطريقة القطع باليد للحصول عليها كتلة واحدة عن طريق أنبوب استخراج العينات ذو الحافة القاطعة . أما في التربة الصخرية فيتم الحصول عليها بطريقة الحفر الدوراني حيث يتم الحصول على عينة مستمرة على عمق الحفر بواسطة الجهاز نفسه .
4 – عينات التربة من الأكوام وأماكن التخزين Stockpiles Sampling :في حالة وجود التربة على شكل أكوام في أماكن التخزين أو حول أماكن الحفر يجب تحري الدقة والحذر في أن تكون العينات ممثلة حيث إن طريقـة وضعها على شكل أكوام يساعد على تفرقة حبيبات التربة وتدحرج المواد الخشنة Coarse Aggregates إلى أسفل الكوم ، لذلك لابد من أخذ العينات من عدة أماكن متفرقة في الكوم مع ضرورة إزالة الطبقة العلوية من الكوم والتي تعرضت للعوامل الجوية وتفرقة في الجزيئات ، أما في حالة أخذ العينات من الحفر والخنادق Trenches فيتم أخذ العينات من جانبي الحفرة ومن أسفلها من أماكن متفرقة . وعند ملاحظة وجود طبقات مختلفة للتربة فإنه يلزم أخذ عينات ممثلة لكل طبقة على حدة بنفس الطريقة السابقة مع أهمية تسجيل البيانات أولاً بأول .
5 – عينات الصخور Rock Sampling :
عند استخراج عينات الصخور يتم استخدام الأجهزة الخاصة باستخراج عينات التربة بعد استبدال أجهزة الحفر بالصخور ، ويستحسن استشارة من له خبرة ومعرفة في جيولوجيا المنطقة وأنواع الصخور الموجودة لتحديد مدى قوة وتحمل الصخر ومدى الحاجة لأخذ عينات منه . وفي الصخور المتماسكة يتم أخذ عينات اسطوانية لإجراء تجارب الضغط عليها ، أما في حالة الصخر اللين والهش فيمكن استخراج العينات بعد حقنها بالأسمنت لربط أجزاء الصخر مع بعضها ، ويمكن من خلال وضع الأسمنت في الحفر المتجاورة معرفة اتجاه وترتيب التشققات في الطبقات الصخرية .
7 – 3 – تعبئة العينات :
يتم تعبئة العينات فور الحصول عليها بأوعية يحكم إغلاقها مثل الأوعية البلاستيكية أو في أكياس من البلاستيك ، ومن ثم توضع داخل أكياس من النسيج مع أخذ الحيطة والحذر بعدم دكها عند إدخالها بالكيس ، ويجب أن تملأ العينة الوعاء ما أمكن ، وفي حالة كون العينة من العينات المستمرة كعينات الصخور فيتم حفظها في علب ذات تقسيمات بأقطار مناسبة بحيث تمسك بالعينات دون ضغطها ، أما في حالة استخراج العينات الغير مقلقلة فيجب حماية هذه العينات بطرق مناسبة من الجفاف أو من تغير حجمها أو إنزلاقها في الوعاء ، وبالنسبة للعينات المأخوذة من التربة المتماسكة والمقطوعة على هيئة مكعبات فإنه يمكن أن تغطى العينات جيداً بطبقة أو أكثر من الشمع ، وتوضع كل عينة على حدة في غلاف خارجي له نفس أبعادها من الخشب أو ما شابهه لحمايتها أثناء النقل .
7 – 4 – نقل وتخزين العينات :
في جميع الأحوال يجب تسجيل البيانات التالية عند أخذ العينات :
– الموقع العام مع إيضاحه على رسم كروكي .
– المعلومات العامة عن المشروع .
– رقم الحفرة وأبعادها .
– عدد العينات وأماكن استخراجها .
– تاريخ أخذ العينة وحالة الطقس .
– طريقة أخذ العينات .
– المساحة أو الكمية التقريبية .
– منسوب المياه الجوفية في حالة اكتشافه .
– وصف عام للتربة .
- أية معلومات أو ملاحظات أخرى يراها من يقوم على أخذ العينات .
وتوضع الأنابيب في أرفف خشبية مخصصة لهذا الغرض ، وذلك للتأكد من وضعها في موضع رأسي وعدم تحركها أثناء النقل ، وتبقى على هذا الوضع حتى يتم استلامها من قبل فنيي المعمل ، ويجب أيضاً حماية العينات من أشعة الشمس والحرارة العالية ، وكذلك من التجمد وحمايتها أثناء النقل من الاهتزازات ومن تحطم حاويات العينات ، ويفضل إرسال العينات الغير مقلقلة إلى المعمل فور استخراجها وتخزينها في أماكن معتدلة الحرارة .
وتؤثر طريقة أخذ العينات ونقلها أو طريقة تجهيزها للاختبارت المعملية وخصوصاً العينات الغير مقلقلة منها على نتائج اختبارات القص ، وذلك بزيادة في ضغط الماء الزائد Excess Pore Water Pressure أو انخفاض في قيمة الضغط الفعلية Effective Stresses ولحماية العينات من هذه القلقلة لابد من اتباع مايلي :
– استخدام أنابيب أخذ العينات ذات الحافة الرقيقة والتي تكون نسبة المساحة للقطر الخارجي والداخلي لحافة الأنبوبة فيها من 10 – 15? .
– أن تكون نسبة طول العينة إلى قطرها أقل من 4 .
– التقليل من كمية الاحتكاك داخل أنبوبة أخذ العينات .
– المحافظة على العينات عند نقلها من الحركة والاهتزازات .
– المحافظة على العينات عند قصها وتجهيزها للاختبار في المعمل والحرص على عدم دكها .
– المحافظة على نسبة الرطوبة الطبيعية لعينات التربة .
– استخدام أنبوب أخذ العينات من نوع المكبس Piston-Sampler كلما أمكن ذلك .
– استخدام سائل كثيف أو وحل عند أخذ عينات الطين الناعمة .
8 – تحديد منسوب المياه الجوفية
Ground Water Table Location
يعتبر تحديد منسوب المياه الجوفية من الأعمال المهمة للدراسات الجيوتقنية وخصوصاً إذا ما كان منسوب المياه في نطاق تنفيذ الأساسات حيث إن معظم المشاكل الفنية التي لها علاقة بالتربة تكون بسبب المياه الجوفية ، ويتم قياس منسوب المياه فور اكتشافها ، ثم تقاس يومياً عند بداية ونهاية يوم العمل ، وكذلك في فترة انقطاع طويلة (إذا حدث ذلك) ثم تقاس قبل ردم مكان الجسة ويتم تسجيل النتائج ، وإذا تبين وجود تذبذب في منسوب المياه فإنه يجب معرفة متى وعلى أي عمق يحصل هذا التذبذب وما هي مناسيب الماء في بدايته ونهايته ، ويحدد منسوب المياه الجوفية بالمنسوب الذى يثبت سطح المياه الحر عنده ، ويترك فترة زمنية مناسبة للسماح للمياه بالارتفاع داخـل ماسورة الجسة إلى المنسوب الأصلي للمياه الجوفية ، وتكون هذه الفترة عادة (24) ساعة للتربة متوسطة النفاذية ، أما التربة الضعيفة النفاذية كالتربة الطينية فتمتد هذه الفترة إلى عدة أيام أو أسابيع ، ويمكن أيضاً تثبيت أنبوبة "بيزوميترية" في ثقب الجسة وملاحظة منسوب المياه الجوفية على فترات زمنية وتسجيل أية تغيرات والتأكد من المنسوب النهائي ، و إذا حصل أثناء الحفر أن ثقبت طبقة تربة حاجزة للمياه وكان أسفلها مخزون ماء طبيعي فلا بد من إعادة وضع هذه الطبقة إلى الوضع الأصلي بعد الانتهاء من عمل الجسات وأخذ العينات ، وتؤخذ عينات من المياه الجوفية من أعماق مختلفة لإجراء التحاليل الكيميائية عليها ، ويفضل إرسال العينات إلى المعمل فور الحصول عليها ، ولايلتفت للعينات التي تم استخراجها منذ مدة أطول من أسبوع ، ويتم حمايتها من الحرارة والبرودة وأشعة الشمس أثناء النقل والتخزين ، وفي حالة وجود منسوب المياه الجوفية مرتفعاً ويغطي مستوى الأساسات فلا بد من أن يحتوي تقرير الدراسة على التوصيات اللازمة للطرق الفنية لنـزح المياه الجوفية أثناء عملية الحفر للأساسات والبناء وطريقة عزلها عن المياه .
9 – الاختبارات الحقلية
Field Testings
يتطلب الأمر إجراء بعض الاختبارات الحلقية الضرورية على التربة في الموقع حسب الحاجة والتي منها :
9 – 1 – اختبار الاختراق القياسي Standard Penetration test ,SPT :
يعد هذا الاختبار من الاختبارات المهمة لتحديد مقاومة التربة الرملية أثناء تنفيذ الجسة وهو من أسهل الطرق وأفضلها لمعرفة قيمة زاوية الاحتكاك الداخلي وكثافة التربة الرملية . ويتلخص عمل هذا الاختبار في إسقاط مطرقة خاصة وزنها 63.5كجم من ارتفاع 760مم على أنبوبة الجهاز لتدخل مسافة 460مم في التربة ومن ثم حساب عدد الدقات (N)لاختراق آخر 305مم ويتم ايقاف الاختبار في حالة الحصول على 100دقة أو 10 دقات متتالية بدون اختراق ، وفي بعض الأحيان يتم تسجيل عدد الدقات التي يتم الحصول عليها منسوبة إلى 100 بمعنى أنها عدد الدقات التي اخترقت 100مم . وبالرغم من أن هذا الاختبار قد وضع أساساً للتربة المفككة لصعوبة الحصول على عينات غير مقلقلة للرمل إلا أن هذا الاختبار قد ينفذ في التربة المتماسكة ، ويجب الحذر عند استخدام نتائجه في هذه الحالة وذلك لعدم دقة النتائج لاحتواء التربة المتماسكة على الماء .
9 – 2 – اختبار الاختراق الاستاتيكي Cone Penetration test ,CPT :
يستخدم هذا الاختبار في جميع أنواع التربة ماعدا التربة الطينية القاسية والركامية ، ويجرى الاختبار بدفع مخروط الجهاز إلى التربة بسرعة 10 إلى 20 مم /دقيقة وقياس مقاومة رأس المخروط ومقاومة احتكاك جوانب ماسورة مثبتة أعلى المخروط ، وتستخدم نتائج هذا الاختبار في تقدير حمل خوازيق الارتكاز والاحتكاك المستخدم في الأساسات العميقة ، ويمكن أيضاً تقدير تحمل التربة وتقدير الهبوط للأساسات ، ويأتي الجهاز في عدة أنواع منها المخروط السيزمي والذي يمكن من خلاله قياس معامل القص الديناميكي .
9 – 3 – اختبار مقياس الضغط Pressuremeter :
يتكون جهاز مقياس الضغط من جزئين رئيسيين هما : المجس Probe وجهاز قياس الضغط الحجمي Pressure – Volumeter موصلين بأنبوبة بلاستيكية يمر من خلالها الماء أو الغاز ، ويعمل الجهاز عن طريق تسجيل التغير الحاصل في الضغط والحجم ورسمها في منحنى والتي يمكن من خلالها تحديد الثوابت المرنة للتربة Elastic Constants ومعامل القص للتربة Shear Strength ويستخدم هذا الاختبار في التربة الناعمة .
9 – 4 – اختبار القص الدوراني Vane Shear :
يستخدم هذا الاختبار لتحديد معامل القص للتربة ضعيفة التباين والحساسة والضعيفة والمغمورة بالمياه التي لا يمكن أخذ عينات منها لإجراء الاختبارات المعملية ، ويعمل الجهاز عن طريق قياس عزم اللي Torque اللازم عند إدخال الريش الموجودة في مؤخرة الجهاز Vanes في التربة حتى الامتناع وتحليل المعلومات المسجلة لتحديد مقاومة التربة للقص .
9 – 5 – اختبار مقاومة التربة القص Borehole Shear Device :
يستخدم الاختبار لجميع أنواع التربة ذات الحبيبات الدقيقة بحفر حفرة قطرها 76مم رأسية أو أفقية أو مائلة لعمق أكبر من المكان المراد قياس مقاومة التربة فيه ، وبعد ذلك يتم إدخال رأس الجهاز بعناية في الحفرة إلى النقطة المراد قياس مقاومة التربة فيها ، ثم يفتح قسما الجهاز الموجودة في اسطوانة ، ويتم الضغط على السطح عن طريق الأنابيب ، ثم تسحب الإسطوانة ويسجل مقدار السحب والمسافة والضغط والتي منها يتم تقدير مقاومة التربة للقص ، ويوضح الشكل رقم (6) جهاز اختبار مقاومة التربة في الحقل .

شكل رقم (6)جهاز اختبار مقاومة التربة للقص في الحقل
9 – 6 – اختبار مقياس التمدد الحراري Dilatometer :
يتكون جهاز الاختبار من مجس وغشاء مطاطي قابل للتمدد ، وتستخدم فيه أجهزة الاختراق القياسي أو الاستاتيكي لدفع الجهاز في الجسة للأعماق المطلوبة ، ويعمل جهاز الاختبار عن طريق إدخال المجس إلى العمق المطلوب إجراء الاختبار عليه ، ومن ثم زيادة الضغط تدريجياً حتى يمتد الغشاء المطاطي بمقدار 1.1مم إلى التربة المجاورة ، ثم إنقاص الضغط بمثل ضغط الماء الزائد في التربة Excess Pore Water Pressure ثم تكرر العملية على عمق يزيد عن العمق الأول بـ 150 إلى 200مم وتسجل المعلومات ، وهكذا حتى يتم الوصول إلى الأعماق المطلوبة . ويعتبر هذا الاختبار سريعاً حيث يمكن الوصول إلى عمق 10م في خلال نصف ساعة من بداية الاختبار ، ويستخدم هذا الاختبار للحصول على جميع معاملات التربة الضرورية .
9 – 7 – اختبار تحديد نفاذية التربة Field Permeability :
يستخدم في هذا الجهاز مقياس الضغط Piezometer لقياس نفاذية التربة عن طريق أنابيب المياه القائمة برفع وخفض الماء من موقع التوازن وأخذ قراءات في فترات متقطعة لمستوى الماء مع الوقت اللازم للوصول إليه حتى يعود منسوب الماء إلى موقع التوازن الأصلي ، وتحليل هذه المعلومات لاستنتاج معامل النفاذية K .
9 – 8 – اختبار الوحدة الوزنية الجافة للتربة Dry Unit Weight , gd :
تعتبر الوحدة الوزنية الجافة من أهم معاملات التربة التي تستخدم في الحسابات الهندسية للتربة وفي عمليات الدك والجودة الفنية لها ، وهناك عدة طرق لتحديد قيمة الوحدة الوزنية الجافة في الحقل منها طريقة الرمل والقمع Sand – Cone والطريقة النووية Nuclear باستخدام الجهاز النووي وغيرها ، وتساوي الوحدة الوزنية الرطبة للتربة وزن التربة على حجمها ، وعند معرفة نسبة الرطوبة للتربة يتم حساب الوحدة الوزنية الجافة باستخدام المعادلة التالية :
الوحدة الوزنية الجافة للتربة g d = الوحدة الوزنية الرطبة للتربة wet g ÷ ( 1 + نسبة الرطوبة ) .
9 – 9 – اختبار القرص المحمل Plate Bearing Test :
يستخدم هذا الجهاز لقياس قدرة تحمل التربة لمواد الرصف والأحمال المارة عليها ، ويستخدم في الاختبار أقراص معدنية مستديرة أقطارها 300، 450، 600، 750 مم ويتم تحميل هذه الأقراص بواسطة رافعة ميكانيكية أو هيدروليكية ، ويقاس مقدار هبوط الأقراص بمؤشرات من ثلاثة إلى أربعة ، والذي منه يستنتج مقدار الجهد الواقع على التربة أسفل القرص .
9 –10- اختبار تحديد دليل قوة تماسك الصخر Rock Quality Designation(RQD) :
في هذا الاختبار يمكن معرفة قوة تماسك الصخر ووصف كمية التكسر في الموقع ، وتتلخص الطريقة في حساب أطوال قطع الصخر المستخرجة من الحفر الاختبارية داخل أنبوبة العينة والتي يزيد أطوالها عن 4 بوصة (101.6مم ) وقسمته على طول العينة ، وهذه النسبة تمثل المردود مـن الصخر ، ويمكن وصف قـوة الصخور بناء على هذه النسبة كما هو موضح بالجدول رقم (1) .
جدول رقم (1)
وصف قوة الصخور
نسبة المردود من الصخر قوة تماسك الصخر
0 – 25 ضعيف جداً
25 – 50 ضعيف
50 –75 مقبول
75 – 90 جيد
90 -100 ممتاز
10 – الاختبارات المعملية
10 – 1– تجهيز العينات :
يتم تجهيز العينات في الاختبارات المعملية على العينات المقلقلة بالطريقة التالية :
– أخذ عينات لتحديد المحتوى المائي للعينات فور وصولها للمعمل .
– يتم تجفيف عينات التربة الواردة من الحقل بإحدى الطريقتين التاليتين :

أ - فردها في الخارج وتعريضها لأشعة الشمس والهواء حتى تجف .
ب – تجفيفها في فرن لا تزيد درجة حرارته عن 60ْ درجة مئوية .

– يتم تفتيت وتجزئة التربة المتحجرة باليد أو بأجهزة خفيفة مخصصة لذلك مع أخذ الحيطة والحذر بعدم الإضرار بالحجم الأصلي ثم تمزج التربة جيداً .
– يتم تجهيز التربة الممثلة للاختبار وفقاً لطريقة تجهيز العينات الموضحة أدناه .
– تنخل التربة الممثلة بالمناخل المطلوبة حسب نوع الاختبار .
10 – 2 – طريقة التجهيز :
يتم تجهيز التربة لعمل الاختبارات المعملية حسب طريقة أخذ العينات إما مقلقلة أو غير مقلقلة وفقاً لما يلي .
– العينات المقلقلة والمفككة :
يتم تجهيز كمية التربة اللازمة حسب الطريقتين التاليتين :
أ - استخدام صندوق التقسيم Riffle Box
وهو عبارة عن جهاز يحتوي على عدد من القنوات المائلة وهي متساوية العروض ولا يقل عددها عن 8 قنوات عند استخدام التربة الخشنة أو 12قناة عند استخدام التربة الناعمة لتقسيم التربة إلى قسمين متكافئين ، ومزود بإنائين لتجميع التربة المقسومة وإناء قمعي لتمرير التربة لقنوات التقسيم ، ويوضح الشكل رقم ( 7 ) صندوق التقسيم وتتمثل طريقة التجهيز بتمرير التربة من خلال الإناء المخروطي بعد فردها بشكل منتظم وببطء شديد (حتى لا تتطاير حبيبات التربة الناعمة ) للحصول على قسمين متكافئين . وتكرر العملية لأي قسم لحين الوصول إلى الكمية المطلوبة .

شكل رقم (7)
صندوق التقسيم
ب – طريقة التربيع Quartering
وهي طريقة سهلة وتتمثل في فرد التربة على سطح نظيف ومستوى ، ثم تمزج التربة جيداً وتشكل على شكل كوم مخروطي باستخدام الأدوات اليدوية وتساوى التربة بسماكة منتظمة ، وتقسم إلى أربعة أقسام متساوية تقريباً ، ويستبعد منها القطرين المتقابلين ثم تمزج التربة المتبقية ، وتكرر العملية للحصول على الكمية المطلوبة ، ويوضح الشكل رقم ( طريقة التربيع .
– العينات الغير مقلقلة :
أما في العينات الغير مقلقلة فيتم تجهيز العينات لإجراء الاختبارات المعملية عليها حسب نوع الاختبارات والمواصفة القياسية المتبعة في ذلك .














شكل رقم (
طريقة التربيع
10 – 3 – كمية العينات :
تعتمد كمية العينات على أنواع الاختبارات وعددها ، ويستحسن أخذ عينات كافية حسب ماتتطلبه المواصفات القياسية لكل اختبار ، وذلك لإجراء بعض الاختبارات المعملية الضرورية على التربة حسب الحاجة .
10 - 4 – الاختبارات :
1 – تحديد نسبة الرطوبة Water Content,wc :
يتم تحديد نسبة الرطوبة في التربة اللزجة Cohesive Soils للعينات المستخرجة من الحفر الاختبارية من أجل معرفة كمية الماء التي تحتويها التربة الطبيعية ، ولعمل الاختبارات لتحديد حد السيولة (Liquid Limit , LL) وحد اللدونة (Plastic Limit ,PL) المستخدمة لتصنيف التربة ، وتستخدم أيضاً في تحسين خواص التربة . ويعتبر تحديد نسبة الرطوبة من المتطلبات الأساسية لتقارير التربة ، وتصل نسبة الرطوبة الطبيعية في التربة الرملية أو الـركامية من 15إلى 20٪ بينما قد تصل النسبة في التـربة الطينية والطميية مـن80 إلى 100 ٪ وفي التربة العضوية قد تصل هذه النسبة إلى 500 ٪ .
2 - حدود أتربرج Atterberg Limits :
قام العالم السويدي " أتربرج" بتحديد أربعة من حدود التماسك للتربة اللزجة وهي السيولة واللزوجة والشبه صلبة والصلبة ، واعتبر أن الحد الفاصل بين السيولة واللدونة هو حد السيولة Liquid Limit,LL والحـد الفاصل بين اللدونة وشبه الصلبة هو حد اللدونة Plastic Limit,PL والحد الفاصـل بين شبـه الصلبـة والصلبـة هـو حـد الانكمـاش Shrinkage Limit ,SL حسب الشكل الموضح أدناه .
وبعد استخراج هذه الحدود بالاختبارات الروتينية باستخدام الأجهزة المخصصة لذلك يتم ايجاد معامل ( دليل) اللدونة (Plasticity Index,PI = LL- PL) والذي يستخدم في معرفة تصرف التربة Soil Behavior وكذلك في معادلات الربط لقوة تحمل التربة ومعرفة ما إذا كانت التربة انتفاخية أو انهيارية .

ويتم أيضاً تحديد دليل السيولة (LL-PL) / (wc-PL) = Liquidity Index,LI والذي من خلاله يمكن الحكم على ظاهرة تميع التربة Liquefaction of Soil عندما يكون دليل السيولة لها أكبر من (1) (1 < LL ) .
3 – التدرج الحبيبي للتربة Grain Size Distribution ( Sieve Analysis ) :
يستخدم اختبار التدرج الحبيبـي ( الميكانيكي ) في تصنيف التربة عن طريق التحليل المنخلي لها Sieve Analysis باستخدام المناخل التي تتراوح فتحاتها من 100 مم (4ً) إلى 0.075مم منخل رقم ( 200) حسب المواصفات الأمريكية كما هو موضح في الجدول رقم (2) ومقياس الثقل النوعي Hydrometer للتربة التي تمر خلال منخل رقم (200) ورسم منحنى التدرج ، ومنه تحديد نسب المواد المكونة للتربة والتي من أهمها نسبة المواد الطينية .
جدول رقم (2)
المناخل المستخدمة في التدرج الحبيبـي
مقياس الفتحات (مم) رقم المنخل
100 4"
75 3"
50 2"
37.5 1.5"
25 1"
19 0.75"
12.5 0.50"
9.5 0.375"
4.75 4
2 10
0.850 20
0.425 40
0.180 80
0.075 200
4 – الوحدة الوزنية للتربة Unit Weight,g :
يتم إيجاد الوحدة الوزنية للتربة اللزجة في المعمل بطريقة الإزاحة ، وذلك بقطع كتلة من التربة لمقياس معين ووزنها ثم وضعها في إناء لتحديد الحجم ومعرفة كمية الماء المطلوبة لملء الإناء حسب المعادلة التالية :
الوحدة الوزنية للتربة = وزن عينة التربة / (حجم الإناء – حجم الماء المتبقي في الإناء) .
وتستخدم الوحدة الوزنية في حساب ضغط حمل التربة Overburden Pressure المستخدم في حساب مقدار انضغاط التربة وتحديد الضغط الجانبي للحوائط الاستنادية ومعامل الاحتكاك للخوازيق .
5 – الكثافة النسبية Relative Index,Dr :
وتسمى أيضاً بدليل الكثافة Relative Index,Dr وتستخدم الكثافـة النسبية عـادة للتربـة المفككة عن طريق تحديد نسبة الفراغات الطبيعية والصغرى والكبرى Void Ratios,e للتربة ولصعوبة تحديد نسبة الفراغات في التربة فإنه يتم حساب الكثافة النسبية كما يلي :
الكثافة النسبية Dr =
الكثافة القصوى ( كثافة التربة في الحقل – الكثافة الصغرى ) ÷
كثافة التربة في المعمل ( الكثافة القصوى – الكثافة الصغرى)
Dr = gd max (gd – gdmin) / gd (gd max – gd min)
حيث إن
Dr : الكثافة النسبية للتربة .
gd max : الكثافة القصوى .
gd : كثافة التربة في الحقل
gd min : الكثافة الصغرى .
وتستخدم الكثافة النسبية في حساب نسبة الدك ولتقدير قوة تحمل التربة ، كما تستخدم في حساب قوة تميع التربة تحت أحمال الزلازل ، ويبين الجدول رقم (3) بعض القيم للكثافة النسبية :
جدول رقم (3)
الكثافة النسبية للتربة
الكثافة النسبية التربة
0 – 0.20 مخلخلة جداً Very Loose
0.20 – 0.40 مخلخلة Loose
0.40 – 0.70 متوسطة الدك Medium Compact
0.70 – 0.90 مدكوكة Compact
0.90 – 1 مدكوكة جداً Very Compact


6 – الوزن النوعي Specific Gravity , SG :
يستخدم الوزن النوعي في حساب نسبة الفراغات في التربة عند معرفة نسبة الرطوبة ووحدة الوزن ، وهذا الاختبار من الاختبارات الصعبة والتي يمكن الاستعاضة عنه باستخدام القيم الموضحة في الجدول رقم (4) نظراً لتقاربها :
جدول رقم (4)
الوزن النوعي لأنواع التربة
الوزن النوعي نوع التربة
2.65 – 2.68 ركامية
2.65 – 2.68

OH,CH,MH,OL الطبقة الأرضية ضعيفة جداً 0 – 3
A4,A5,A6,A7 OH,CH,MH,OL الطبقة الأرضية ضعيفة 3 – 7
A2,A4,A6,A7 OH,CH,MH,OL تحت الأساس مقبولة 7 –20
Alb,A5 –2,A3,A6-2 GM,GC,SW,SM,SP,GP أساس وتحت الأساس جيدة 20 – 50
Ala,A4-2,A3 GW,GM أساس ممتازة أكبر من 50
ويتم استخدام القيم القياسية الموضحة في الجدول رقم (7) لتحديد مقدار الاختراق القياسي.
جدول رقم (7)
مقدار الاختراق ( مم ) وحدة الوزن القياسية ( ميجا بسكال )
2.5 6.9
5.0 10.3
7.5 13.0
10.0 16.0
12.7 18.0
9 – اختبار قوة قص التربة Soil Shear Strength Tests :
أ - اختبار قوة القص المباشر Direct Shear
يستخدم هذا الاختبار غالباً للتربة الرملية ، ويحتوي الجهاز على صندوق القص المقسوم إلى قسمين علوي وسفلي لوضع عينة التربة فيه وأداة قياس الأحمال الأفقية وأداة أخرى لقياس مقدار الإزاحة ، ويوضح الشكل رقم (9) الجهاز المستخدم في ذلك ، ويتم الاختبار بزيادة الأحمال وتسجيل مقدار الإزاحة . ومن خلال هذه المعلومات يتم حساب مقدار قوة القص Shear Strength (t) وزاوية الاحتكاك Angle of Internal Friction(ئ) والتماسك Cohesion C ويوضح الشكل رقم (10) طريقة حساب زاوية الاحتكاك ومقدار التماسك المستخرجة من نتائج الاختبار.

شكل رقم (9)
جهاز اختبار قوة القص المباشر

شكل رقم (10)
رسم يوضح طريقة حساب زاوية الاحتكاك ومقدار التماسك
ب – اختبار الضغط غيرالمقيد Unconfined Compression
يعتبر هذا الاختبار من أسهل وأرخص الاختبارات لتحديد قوة قص التربة ، ويتم وضع عينة التربة الاسطوانية بطول يعادل (2.5) من قطر العينة بجهاز الضغط ، ثم يتم تحميلها بقوة ضغط رأسية لتعطي إجهاداً من 0.5 إلى 2 ٪ في الدقيقة ، ويتم تسجيل الضغط والإجهاد حتى الضغط الذي تنكسر فيه العينة وهو قوة ضغط التربة (q) ومنه يتم تحديد مقدار التماسك (C=q/2) ويستخدم هذا الاختبار للتربة المتماسكة ويوضح الشكل رقم (11) جهاز الاختبار .

شكل رقم (11)
جهاز اختبار الضغط غير المقيد
ج – اختبار الضغط ثلاثي المحاور Triaxial Compression
يتم عمل هذا الاختبار بطريقة مشابهة لاختبار الضغط غير المقيد ماعدا أن الضغط مقيد عن طريق إدخال العينة في خلية مغلقة ، وإدخال الهواء أو الماء المضغوط للعينة المحاطة بغشاء مطاطي ، ثم يتم تحميل العينة رأسياً حتى تنكسر ، ويسجل مقدار الضغط الرأسي والضغط الجانبي الثابت ، ويوضح الشكل رقم (12) الجهاز المستخدم في ذلك ، ويتم تكرار الاختبار بوضع عينة أخـرى وزيادة الضغط الجانبي. ومن نتائج الاختبار يتم رسم دائرة " مور" ومنها يتم تحديد زاوية الاحتكاك ومقدار تماسك التربة ، وهناك ثلاثة أنواع لهذا الاختبار هي :
– مدمج ومسموح بتصريف المياه CD test .
- مدمج وغير مسموح بتصريف المياه CU test .
– غير مدمج وغير مسموح بتصريف المياه UU test .

شكل رقم (12)
جهاز اختبار الضغط ثلاثي المحاور
10 - اختبار الاندماج Consolidation :
يتم في اختبار الاندماج تحديد مقدار الهبوط والوقت الذي يستغرقه لذلك بوضع عينة التربة في حلقة معدنية ووضع اسطوانة مسامية على أعلى وأسفل الحلقة لتسمح بمرور الماء من خلالها ، ثم توضع في جهاز الاختبار الموضح بالشكل رقم (13) ، ويتم تحميل العينة وتسجيل مقـدار الضغط والوقت حتى توقف الهبوط ، وعادة يتم ذلك في خلال (24) ساعة من بداية الاختبار ، ويتم رسم ذلك بيانياً ، وتكرر العملية بمضاعفة الضغط وهكذا حتى يصل الضغط إلى ضغط أعلى من الضغط الذي سينتج عن تحميل التربة من المباني ، ومن الرسم البياني يتم تحديد معامل الاندماج Coefficient of Consolidation الذي يستخدم في تحديد مقدار الهبوط والوقت اللازم للحصول عليه باستخدام معادلات تحديد الهبوط .

شكل رقم (13)
جهاز اختبار الاندماج
11- تحديد معامل نفاذية التربة Permeability :
ويستخدم في ذلك جهاز النفاذية Permeability عن طريق اختبارين هما :
– اختبار المستوى الثابت ، شكل رقم (14 أ ) Constant –Head Test.
– اختبار المستوى المتغير ، شكل رقم (14ب ) Falling –Head Test.
ومن هذين الاختبارين يتم تحديد معامل النفاذية k ، ويمكن استخدام جهاز الاندماج أو جهاز الضغط ثلاثي المحاور لتحديد هذا المعامل أيضاً ، ولابد من توخي الحرص الشديد عند إجراء هذا الاختبار حيث إن هناك عوامل كثيرة تؤثر على تحديد قيمة المعامل من بينها تقلب درجة الحرارة ودرجة تشبع التربة بالماء والتي ينبغي أن تكون 100 ٪ ، ويمكن التأكد من صحة معاملات النفاذية المستخرجة بمقارنتها بالقيم المتعارف عليها لأنواع التربة المختلفة .

شكل رقم (14أ)
جهاز إختبار النفاذية ـ المستوى الثابت







شكل رقم (14ب )
جهاز إختبار النفاذية – المستوي المتغير
12- اختبار انهيارية أو انتفاخية التربة Swelling & Collapse Test :
أ - التربة الانتفاخية :
من الاختبارات السهلة التي يمكن من خلالها تحديد الانتفاخ الحر Free-Swell Test للتربة عن طريق وضع (10)سم3 من التربة الجافة المارة من خلال منخـل رقـم (40) ببطء شديد إلى إناء مدرج لـ (100)سم3 وملئه بالماء وملاحظة حجم التربة حتى يثبت ، ويتم تحديد مقدار الانتفاخ بالمعادلة التالية :
الانتفاخ الحر ( ٪ ) = ( الحجم المتغير – الحجم الأصلي ) ÷ الحجم الأصلي
وتعتبر التربة التي قيمة الانتفاخ الحر لها (100٪ أو أكثر ) من التربة الانتفاخية التي قد تحدث أضراراً للمباني ، وهناك عدة اختبارات معملية يستخدم فيها جهاز الأوديوميتر لمعرفة مقدار ضغط الانتفاخSwelling Pressure و تجري على عينات غيرمقلقلة من التربـة ، وهذه الاختبارات مشابهة لاختبارات الاندماج ، وتتمثل في وضع عينات من التربة يبلغ ارتفاعها من (20) إلى (25) مم وقطرها من (50) إلى (100) مم في الأوديوميتر ، ويتم تحميل العينة وغمرها بالماء وملاحظة نسبة الانتفاخ . وفي بعض الاختبارات يتم التحكم في حجم العينة بحيث يكون ثابتاً ويحدد الضغط الرأسي ( ضغط الانتفاخ ) الذى عنده يكون التغير في الحجم مساوياً لصفر .كما يقاس حجم الانتفاخ عن طريق اختبار تحديد نسبة كاليفورنيا.
ب - التربة الانهيارية :
هناك نوعان من الاختبارات المعملية التي يمكن من خلال نتائجهما التعرف على ما إذا كانت التربة انهيارية أم لا وهما :

– اختبار الانهيار أحادي الأوديوميتر Single – Oedometer Collopse Test :
ويتمثل الاختبار في وضع عينة مقلقلة من التربة في الأوديوميتر ووضع أوزان مساوية لضغط حمل التربة إضافة إلى الضغط الحاصل من المباني المقامة على التربة، ثم تترك مدة من الزمن إلى مرحلة الاتزان ، ثم بعد ذلك تغمر العينة بالماء وتترك إلى أن يكون مقدار هبوط العينة ثابتاً ، ثم يجرى على العينة اختبار الاندماج بالحد الأقصى مـن الوزن وبرسم نسبة الفراغات Voids Ratio,e إلى لوغاريتم الضغط Log p يتم تحديد القابلية للانهيار Collapse Potential ,CP بالمعادلة التالية :
قابلية انهيار CP = التغير في نسبة الفراغات بعد الغمر ÷ (1 + نسبة الفراغات في بداية الغمر ) .

– اختبار الانهيار ثنائي الأوديوميتر Double –Oedometer Collapse Test :
في هذا الاختبار يتم وضع عينتين متطابقتين غير مقلقلة إحداهما تختبر بالنسبة الطبيعية للماء ، والأخرى مغمورة بالماء ، ويتم تحميلهما بأوزان متطابقة ومن ثم رسم النتائج على رسم بياني واحد ، ويمثل الفرق بين نسبة الفراغات بينهما عند أي ضغط التغير في الحجم عند غمر العينة بالماء .
وفي الحقل يتم إجراء اختبار الاستجابة للرطوبة Response To Wetting Test باستخدام طريقة اللوح المحمل لتقدير القيمة الحقيقة للانفعال الحادث في التربة وقابلية التربة للانهيار .
13 – التحاليل الكيميائية Chemical Testing :
أ - تحديد نسبة الكبريتات Sulfate Content
يتم عمل اختبار تحديد نسبة الكبريتات المذابة في التربة والمياه الجوفية .
ب – تحديد نسبة الكلوريدات Chloride Content
يتم عمل اختبار تحديد نسبة كلوريدات الصوديوم والمغنيسيوم والكالسيوم المذابة في التربة .
ج – الرقم الهيدروجيني PH
يتم عمل الاختبارات اللازمة لتحديد الرقم الهيدروجيني للتربة .
11 – تصنيف أنواع التربة والصخور
Soil &Rock Classification
11 – 1 – الصخور :
تعرف الصخور بأنها مواد معدنية غير عضوية موجودة على الطبيعة متلاصقة ومتماسكة بصلابة ، وتحتاج إلى جهد كبير إلى تكسيرها وتفتيت أجزائها .
وتنقسم الصخور إلى ثلاثة أنواع حسب مصدرها الجيولوجي وهي :
– الصخور النارية البركانية : مثل الجرانيت والبازلت .
– الصخور الرسوبية : مثل الحجر الجيري .
– الصخور المتحولة : وهي صخور نارية أو رسوبية تحولت بعوامل التعرية مثل صخر الشست والنيس .
وصف الصخور :
يبنى وصف الصخور للعينات الظاهرة أو المستخرجة من الجسات وفقاً لما يلي :
1 – اللون : Color : تحديد لون الصخر .
2 – المتانة : Hardness : إذا كان الصخر قوياً أو متوسطاً أو ضعيفاً أو هشاً .
3 – المكونات Structure : متماسك أو متصفح .
4 – التعرية Weathering : توصف مقدار التعرية للصخر .
5 – التكهفات Cavities : يوضح سعة التكهفات وكمياتها .
6 – الفتحات Voids : توضح عدد الفتحات ومقدارها .
7 – نوع الصخور : وتوضح ما إذا كانت الصخور رسوبية أو نارية أو متحولة ونوع الصخر .
11 – 2 – التربة :
تتكون التربة من مجموعة من المعادن يتفاوت حجمها من أحجام مجهرية إلى حصى كبيرة جداً، وتكونت التربة القريبة من سطح الأرض عن طريق تحلل الصخور والنباتات كيميائياً وفيزيائياً بتأثير العوامل الجوية والتعرية على مدى عصور وأحقاب جيولوجية ماضية ، وتتكون عناصر التربة من ثلاثه جزئيات رئيسية هي الجسم الصلب Solid وهو مكونات التربة من المعادن ، والغاز Gas وهو الهواء ، والسائل Liquid وهو عادة الماء ، ويتم ربط هذه الجزئيات مع بعضها بثلاث علاقات حجمية هي :
– المسامية Porosity.n والتي تساوي حجم الهواء على الحجم الكلي للجزئيات .
– نسبة الفراغات Void Ratio,e والتي تساوي حجم الهواء على حجم التربة الجافة .
– درجة التشبع Degree of Saturation,S والتي تساوي حجم الماء على حجم الهواء .
ويمكن أيضاً تحديد العلاقات الوزنية للتربة مثل :
– نسبة الرطوبة Water Content ,wc والتي تساوي وزن الماء على وزن التربة الجافة .
– الوزن النوعي Specific gravity,SG والذي يساوى درجة التشبع × نسبة الفراغات ÷ نسبة الرطوبة ( e/wc× SG = S) .
– الوحدة الوزنية الجافة للتربة Unit Weight, gd والتي تساوي الوزن النوعي × الوحدة الوزنية للماء على نسبة الفراغات + 1 (gw/1+e ×gd = SG) .
وتعتبر هذه العلاقات من أساسيات الحسابات الهندسية للتربة .
1 - مجموعة التربة :
يمكن تقسيم التربة إلى ثلاثة مجموعات رئيسية مختلفة هي :
– التربة الحبيبية Granular Soils وتشمل الرمل والحصى .
– التربة الناعمة Fine – Grained Soils وتشمل الطين والطمي .
– التربة العضوية Organic Soils وتشمل الخث والطين والطمي العضوي .

وتمتاز التربة الناعمة بلدونتها وقابليتها للانضغاط وعدم نفاذيتها للماء وعدم تحملها ، وهذا النوع من التربة يستوجب دراسة مستفيضة .
2 - وصف التربة :
يتم وصف التربة عن طريق المعاينة البصرية لعينة منها وفحصها يدوياً عن طريق اللمس لتحديد مدى لدونتها وبنيتها ولونها وشكلها وفقاً للجدول رقم ( .
جدول رقم (
طريقة وصف التربة الأساسية بالمعاينة البصرية
الوصف التربة م
يمكن معرفته عن طريق حجم الحبيبات وشكلها المدور وشبه المدور والمضلع . Gravel الحصى 1
حبيباتها متماسكة ولدنة عندما تكون رطبة وقاسية يصعب تفتيتها عندما تكون يابسة ، وعادة يكون الطين مختلطاً مع أنواع أخرى من التربة ، وعند دحرجتها إلى خط رفيع باليد وهى رطبة لا تنكسر . Clay الطين 2
حبيباتها غير لدنة وغير متماسكة ، ويمكن تفتيت التربة اليابسة منها إلى مسحوق ، وعند دحرجتها إلى خط رفيع باليد وهي رطبة تنكسر إلى قطع صغيرة . Silt الطمي 3
ذات ملمس خشن غير لدنة أو متماسكة ، ويتفاوت حجمها ما بين حجم الحصى والطمي . Sand الرمل 4
بقايا نباتات سوداء أو بنية غامقة اللون . Peat الخث 5
طين رمادي غامق اللون يحتوي على ألياف وأنسجة دقيقة أو صدفات ضعيف البنية وتوجد مقارنة قليلة عند عجنه . Organic Clay الطين العضوي 6
طمي رمادي غامق اللون يحتوي على ألياف وأنسجة دقيقة أو صدفات ضعيف البنية وتوجد مقارنة قليلة عند عجنه . Organic Silt الطمي العضوي 7
تربة تكون غالبيتها من الطمي أو الطين . Fine – Grained تربة حبيبية ناعمة 8
تربة تكون غالبيتها من الرمل أو الحصى . Coarse – Grained تربة حبيبية خشنة 9
تربة تتكون من خليط من التربة الحبيبية الناعمة والخشنة . Mixed – Grained تربة حبيبية مختلطة 10
جدول رقم (9)
وصف التربة المختلطة بالمعاينة البصرية
الوصف التربة م
تربة تكون غالبية محتوياتها من الحصى مع حبيبات صغيرة أو كبيرة من الرمل ، ويمكن أن تحتوي أيضاً على نسبة بسيطة من التربة الناعمة . Sandy Gravel حصوية مع قليل من الرمل 1
تربة تكون غالبية محتوياتها من الرمل مع كميات صغيرة أو كبيرة من الحصى ، ويمكن أن تحتوي أيضاً على نسبة بسيطة من التربة الناعمة . Gravel Sandy رملية مع قليل من الحصى 2
تربة تكون غالبية محتوياتها من الرمل مع كميات صغيرة من التربة الناعمة الغير لزجة . Silty Sand رملية مع قليل من الطمي 3
تربة تكون غالبية محتوياتها من الرمل مع كميات صغيرة من التربة الناعمة اللزجة ويمكن أن تحتوي على قليل من الطمي. Clayey Sand رملية مع قليل من الطين 4
تربة تكون غالبية محتوياتها من الحصى مع كميات صغيرة من التربة الناعمة الغير لزجة . Silty Gravel حصوية مع قليل من الطمي 5
تربة تكون غالبية محتوياتها من الحصى مع كميات صغيرة من التربة الناعمة اللزجة ويمكن أن تحتوي على قليل من الرمل والطمي . Clayey Gravel حصوية مع قليل من الطين 6
تـربة تكون غالبية محتوياتها من الطين مع كميات صغيرة من الطمي ، وهذه التربة عالية اللزوجة . Silty Clay طينية مع قليل من الطمي 7
تربة تكون غالبية محتوياتها من الطمي مع كميات صغيرة مـن الطين ، وهذه التربة قليلة اللزوجة . Clayey Silt طميية مع قليل من الطين 8
ولا بد أيضاً أن يحتوي وصف التربة على اللون ودرجة الرطوبة وشكل العينات وبنيتها وأية ملاحظات يمكن أن تساعد في التعرف على التربة ووصفها .
ويمكن أيضاً التعرف على أنواع التربة عن طريق معرفة حد السيولة ودليل اللدونة لها ويوضح الشكل رقم (15) أنواع التربة حسب رموزها باستخدام حد السيولة ودليل اللدونة لها ، ولأهمية تمييز وتصنيف التربة في التعرف على خصائصها من حيث استقرارها وقوة تحملها وتصريفها للمياه ومقدار التغير في حجمها ، ولتحديد نوع التربة ووصفها يتم استخدام رموز التربة الواردة في الأنظمة الدولية للتصنيف والتي منها النظام الموحد USC ونظام آشتو AASHTO ونظام الجمعية الأمريكية للاختبارات

والمواد ASTM وجمعية الإدارة الفدرالية FAA ونظام وزارة الزراعة الأمريكية USDA وسيتم إيضاح طرق التصنيف الواردة في النظام الموحد USC ونظام آشتو AASHTO .

شكل رقم (15)
رسم يوضح رموز أنواع التربة حسب حد السيولة ودليل اللدونة لها
1 – نظام تصنيف التربة الموحد Unified Soil Classification,USC :
حيث تم تقسيم التربة في النظام حسب مقاساتها طبقاً للجدول رقم (10)
جدول رقم (10)
تقسيم التربة حسب المقاس ( النظام الموحد)
مجال المقاس التربة
أكبر من 300 مم صخور كبيرة جداً Boulders
أكبر من 75 إلى 300 مم صخور كبيرة Cobbles
1 – تربة حبيبية خشنة Coarse –Grained
من 75مم إلى منخل رقم 4 حصى Gravel
من 75 مم إلى 19مم - خشن
من 19 مم إلى منخل رقم 4 - ناعم
من منخل 4 إلى منخل رقم 200 رمل Sand
من منخل 4 إلى منخل رقم 10 - رمل خشن
من منخل 10 إلى منخل رقم 40 - رمل متوسط
من منخل 40 إلى منخل رقم 200 - رمل ناعم
2 – تربة حبيبية ناعمة Fine – Grained
التربة المارة من منخل رقم 200 - مواد ناعمة Fines
باستخدام حدود أتربرج - طمي Silt
باستخدام حدود أتربرج - طين Clay
حسب المعاينة البصرية 3 – التربة العضوية Organic Soils
يوضح الجدول الآتي رقم (11) طريقة تصنيف التربة باستخدام النظام الموحد :
وصف التربة في الحقل الاسم المتعارف عليهTypical Names الرمز Symbols الأقسام الرئيسية Major Divisions
طريقة الوصف Iden. Procedure
(على أجزاء أقل من منخل رقم 40)
مقدار اللدونة Toughness قابلية التمددDilatancy قوة القص Strength
لا شيء سريع إلى بطيء لا شيء إلى قليل طمي غير عضوي مع رمل ناعم ،رمل ناعم مع طين أو طمي مع طين بلدونة قليلة ML طمي وطين حد السيولة < من 50 Silts & Clays 50> LL تربة
ناعمة
Fine
GrainedSoils
أكثر
من
نصف العينة
أقل
من
منخل
رقم 200more than half of the material is smaller than #200 sieve
متوسط لاشيء إلى بطيء جداً متوسط إلى عالي طين غير عضوي قليل أومتوسط اللدونة ،طين مع رمل أوحصى أوطمي CL
قليل بطيء قليل إلى متوسط طمي عضوي وطين مع طمي عضوي قليل اللدونة OL
قليل إلى متوسط بطيء إلى لاشيء قليل إلى متوسط طمي عضوي ، رمل أو طمي ناعم MH طمي وطين حد السيولة > من 50 Silts & Clays 50< LL
عالي لا شيء عالي إلى عالي جداً طين غير عضوي ذو لدونة عالية CH
قليل إلى متوسط لا شيء إلي بطيء جداَ متوسط إلى عالي طين عضوي بلدونة متوسطة إلى عالية OH
اللون والرائحة والملمس الأسفنجي الخث والتربة العالية العضوية PT
حبيبات التربة متعددة المقاسات وتظهر المقاسات المتوسطة بشكل أكبر حصى متدرج تدرجاً مناسباً مختلط مع الرمل ويحتوي على قليل من التربة الناعمة GW حصى نظيف
Clean Gravel حصى Gravelsأكثر من نصف الجزء الخشن أكبر من منخل رقم (4) More than half of the coarse fraction is larger than #4 sieve تربة خشنة Coarse Grained Soilsأقل من نصف العينة أقل من منخل رقم 200Less than half of the material is smaller than #200 sieve
الغالبية العظمى من مقاس واحد مع فقدان بعض المقاسات المتوسطة منها حصى متدرج تدرجاً مناسباً مختلط مع الرمل ويحتوي على قليل من التربة الناعمة GP
حبيبات ناعمة غير لدنة أو ذات لدونة قليلة (انظر أيضاً طريقة الوصف ML) حصى مع طمي خليط من الحصى والرمل والطمي GM حصى مع حبيبات ناعمة GravelWith Fines
حبيبات ناعمة لدنة (انظر أيضاً طريقة الوصف CL) حصى مع طمي خليط من الحصى والرمل والطمي GC
حبيبات التربة متعددة المقاسات مع توفر المقاسات المتوسطة بشكل أكثر رمل متدرج تدرجاً مناسباً مختلط مع الحصى ويحتوي على قليل من التربة الناعمة SW رمل نظيف Clean Sands رمل Sandsأكثر من نصف الجزء الخشن أكبر من منخل رقم (4)More than half of the coarse fraction is larger than #4 sieve


الغالبية العظمي مقاس واحد أو عدة مقاسات مع فقدان بعض المقاسات المتوسطة منها رمل متدرج تدرجاً مناسباً مختلط مع الحصى ويحتوي على قليل من التربة الناعمة SP
حبيبات ناعمة غير لدنة أو ذات لدونة قليلة (انظر طريقة الوصفML) رمل مع طمي ، خليط من الرمل والطمي SM رمل مع حبيبات ناعمةSandsWith Fines
حبيبات ناعمة لدنة (انظر طريقة الوصف CL) رمل مع طين ، خليط من الرمل والطين SC
2 – نظام آشتو لتصنيف التربة AASHTO Soil Classification :
وهو النظام المعتمد لتصنيف أنواع التربة لأعمال الطرق ، ولقد تم تقسيم التربة فيه إلى سبع مجموعات رئيسية إضافة إلى المجموعات الجزئية ، ويتم تقدير التربة بناء على دليل المجموعة Group Index,GI والذي يمكن الحصول عليه بالمعادلة التالية :
دليل المجموعة GI = (F-35) {0.2+0.005 (LL-40)}+0.01(F-15) (PI-10)
حيث إن :
F = نسبة التربة الماره من منخل رقم (200) .
LL = حد السيولة ( ٪ ) .
PI = دليل اللدونة ( ٪ ) .
ملاحظة : عندما يكون 35> F استخدام F –35 = 0
والاختبار الوحيد المستخدم في تصنيف التربة حسب نظام آشتو هو اختبار حدود أتربرج (حد السيولة ودليل اللدونة ) ولقد تم تقسيم التربة في النظام حسب مقاساتها طبقاً للجدول رقم (12) .
جدول رقم (12)
تقسيم التربة حسب المقاس ( نظام آشتو )
مجال المقاس التربة
أكبر من 75 مم صخور كبيرة Boulders
من 75 مم إلى منخل رقم 10 حصى Gravel
من منخل 10 إلى منخل 40 رمل خشن Coarse Sand
من منخل 40 إلى منخل 200 رمل ناعم Fine Sand
التربة المارة من منخل رقم 200 طمي مع طين Silt – Clay
ويمثل الجدول رقم (13 ) طريقة تصنيف التربة حسب نظام آشتو .
ويوضح الجدول رقم (14) المعادلة التقريبية للرموز الخاصة بالتربة بين نظام آشتو ونظام تصنيف التربة الموحد :
نظام آشتو AASHTO النظام الموحدUSC
A – 1- b SW, SP , GM , SM
A3 SP
A –2 – 4 GM , SM
A – 2 – 5 GM , SM
A – 2 - 6 GC , SC
A – 2 –7 GM , SM , SC , GC
A – 4 ML , OL
A- 5 OH , MH , ML , OL
A – 6 CL
A – 7 – 5 OH , MH
A – 7 – 6 CH , CL
12 - دك التربة
Soil Compaction
12-1- عمليات الدك :
الدك هي الطريقة التي يتم بها زيادة كثافة التربة بطرق ميكانيكية بهدف إزالة كمية كبيرة من فقاعات الهواء الموجودة بالتربة ، وقد تتضمن بعض عمليات الدك تغير نسبة الرطوبة وتحسين تدرج حبيباته ، وتتم عملية دك التربة الغير متماسكة كالتربة الرملية بواسطة الهـزازة Vibrating Plates أو المعدات ذات الكفرات المطاطية Rubber – Tired ويمكن استخدام الطرق الديناميكية كإسقاط وزن ثقيل من ارتفاع عال ، وفي التربة الناعمة واللزجه تتم عملية الدك بواسطة المداحل الثقيلة مثل مداحل أرجل الغنم Sheepsfoot Rollers أو مرور المعدات الثقيلة على الطريق .
وتهدف عملية الدك إلى تحسين الخواص الفيزيائية للتربة مثل :

– التقليل من هبوط التربة .
– زيادة قوة التحمل .
– التحكم في ثبات الحجم للتربة الانتفاخية أو الانهيارية .
– التقليل من قيمة معامل النفاذية .
– التقليل من انكماش التربة .

ويعتمد دك التربة على أربعة عوامل هي :

– الوحدة الوزنية الجافة للتربة gd .
– نسبة الرطوبة wc .
– الجهد المبذول في الدك .
– نوع التربة .

وتتم عملية الدك في المعمل بواسطة اختبار الدك الذى يسمى باختبار " البروكتور" نسبة إلى العالم " بروكتور" الذي اكتشف عملية الدك قبل حوالي 70 سنة ، ويتمثل الاختبار بدك عدة عينات من نفس التربة بجهد ثابت وبنسب رطوبة مختلفة ، ثم يتم تحديد الوحدة الوزنية الرطبة g wet ونسبة الرطوبة الطبيعية wc لكل عينة والتي منها يتم تحديد الوحدة الوزنية الجافة gd بالمعادلة التالية :
الوحدة الوزنية الجافة = الوحدة الوزنية الرطبة / ( 1 + نسبة الرطوبة) .
ويتم بعد ذلك تمثيل نسبة الرطوبة مع الوحدة الوزنية الجافة على رسم بياني على شكل منحنيات تسمى منحنيات الدك حيث تمثل أعلى نقطة في هذا المنحنى الوحدة الوزنية الجافة العظمى وهي أقصى كثافة يمكن الحصول عليها في اختبار الدك ، ويقابلها نسبة الرطوبة القصوى Optimum Moisture Content ,OMC للتربة المختبرة .
12 – 2- معدات الدك :
يعتمد دك التربة على عدة عوامل منها :

- مميزات معدات الدك من حيث وزن المعدات وحجمها وشكل الجزء الملامس للتربة من المدحلة .
- مميزات التربة من حيث الكثافة الطبيعية لها ونوع التربة وحجم وشكل حبيباتها ونسبة الرطوبة الطبيعية .
- طريقة الدك من حيث عدد مرات مرور المدحلة فوق التربة المدكوكة وسماكة الطبقات المراد دكها وسرعة المدحلة وتكرار عملية الهزاز .
والمعدات الشائعة الاستعمال والمستخدمة في عملية الدك هي كما يلي :
1 – مداحل ذات الأسطح الملساء Smooth –Wheel Roller
يتم في عملية الدك بهذه المعدة تغطية ما نسبته 100 ٪ من التربة تحت المدحلة ويصل مقدار الضغط إلى 380كيلو باسكال ، وتستخدم المدحلة في دك التربة السفلية لجميع أنواع التربة ماعداً التربة التي بها نسبة كبيرة من الصخور .
2 – مداحل بكفرات مطاطية Rubber – Tired Roller
وتتكون من جسم المدحلة الثقيل الوزن محمل على عدة خطوط مكونة من 4 إلى 6 كفرات ويتم في عملية الـدك بهـذه المعـدة تغطيـة مـا نسبته 80 ٪ مـن التربة تحت المدحلة ، ويصل مقدار الضغط إلى 700كيلو باسكال ، وتستخدم المدحلة في دك التربة السفلية لجميع أنواع التربة .
3 – مداحل أرجل الغنم Sheepsfoot Roller
تتكون من العديد من البروزات الدائرية أو المربعة التي تشبه أرجل الغنم على إسطوانة دائرية ، ويتم في عملية الدك بهذه المعدة تغطية ما نسبته 12٪ من التربة تحت المدحلة ويصل مقدار الضغط من 700 إلى 1400كيلو باسكال حسب سعة الاسطوانة وعما إذا كانت مملوءة بالماء ، وتستخدم هذه المدحلة في دك التربة اللزجة .
4 – مداحل بأرجل Tamping Foot Roller
تتكون من العديد من البروزات وتشبه مداحل أرجل الغنم ، ويتم في عملية الدك بهذه المعدة تغطية ما نسبته 40٪ من التربة تحت المدحلة ، ويصل مقدار الضغط من 1400إلى 8400كيلو باسكال حسب حجم المدحلة وعما إذا كانت الإسطوانة مملوءة لزيادة وزنها ، وتستخدم المدحلة في دك التربة الناعمة .
5 – المداحل الشبكية Grid Roller
تتكون من العديد من البروزات مثبتة على إسطوانة دائرية ، ويتم في عملية الدك بهذه المعدة تغطية ما نسبته 50 ٪ من التربة تحت المدحلة ويصل مقدار الضغط من 1400إلى 6200كيلو باسكال وتقوم البروزات عند مرورها بسرعة بتكسير وهز ودك التربة ، وتستخدم المدحلة في دك التربة الصخرية والرملية .
6 – مدحلة بإسطوانة هزازة Vibrating Drum Roller
تتكون من مدحلة ذات سطح أملس أو مدحلة بأرجل ومركب عليها هزازات أفقية لدك التربة الحبيبة ، وتستخدم المداحل في المناطق الضيقة التي لا تصل إليها المعدات الثقيلة الأخرى .
7 – استخدام الكمبروسر وصفيحة معدنية
تستخدم في دك المناطق الصغيرة والضيقة .
13 – تثبيت التربة
Soil Stabilization
عند عدم توفر المواد الجيدة للردم يحتاج الأمر في بعض الأحيان إلى إضافة بعض المواد المثبتة للتربة ، وذلك لتحسين خواصها وزيادة درجة استقرارها وقوة تحملها وثبات حجمها ونفاذيتها للماء ، وطرق التثبيت الشائعة هي :

– التثبيت الميكانيكي Mechanical Stabilization
– التثبيت بإضافة بعض المواد المحسنة Admixture Stabilization
13-1 – التثبيت الميكانيكي :
يتم في هذه الطريقة دراسة المواد المتوفرة ومن ثم تعديل بنية التربة الأساسية إما بإضافة مواد ناعمة أو مواد خشنة من أجل الحصول على تدرج حبيبـي مناسب واختيار نسب خلط مناسبة للوصول إلى أعلى كثافة ، ويعتبر التدرج الحبيبـي والكثافة وحد السيولة ودليل اللدونة ودرجة الاستقرار من أهم العوامل التي تؤخذ في الاعتبار عند تصميم الخليط ، ويتم بعد ذلك دك التربة بالطرق المختلفة للوصول إلى أعلى نسبة كثافة ( لا يقل عن 95٪ ) .
13-2 – التثبيت بإضافة بعض المواد المحسنة :
يعتبر الأسمنت والجير والبيتومين السائل أو القار من أفضل المواد المحسنة التي يمكن إضافتها للتربة ، وتعتمد كمية المواد المضافة على نوع التربة المراد معالجتها ، ويتم تصميم الخلطة المناسبة في المعمل بأخذ عينات من التربة وإضافة نسب مختلفة من المواد المحسنة ودكها حتى يتم الوصول إلى أنسب خلطة كما يتم تثبيت التربة في بعض الأحيان باستخدام الأنسجة Geotextiles or Fabrics والتي تستخدم كعازلات ومرشحات أو لتصريف المياه ، أو استخدام مواد بلاستيكية لتسليح التربة .
14 – المشاكل الفنية للتربة الموجودة في المملكة
14 – 1 – التربة الانتفاخية Expansive (Swelling ) Soils :
التربة الانتفاخية هي التربة التي يتغير حجمها بالزيادة أو النقص في حالة وصول الماء إليها أو الجفاف ، ومعظم أنواع التربة الطينية قابلة للانتفاخ أو الانكماش عند تغير درجة الرطوبة ، وتعتمد كمية الانتفاخ على عوامل عديدة منها التكوينات المعدنية للتربة والكثافة ودرجة الرطوبة الطبيعية وحالة الضغط ، وتكون التربة أكثر قابلية للانتفاخ في المناطق الحارة والجافة، وعند وصول الماء إليها يزداد حجمها ، ونتيجة لهذه الزيادة تتأثر المباني والطرق المقامة عليها . وتنتشر التربة الانتفاخية في مناطق كثيرة في المملكة منها تبوك وتيماء والهفوف والغاط والمدينة المنورة والقصيم والجوف وحائل . وهناك عدة طرق لمعرفة قابلية التربة للانتفاخ ، ويمثل الجدول رقم ( 15) الطريقة غير المباشرة منها باستخدام حدود أتربرج ، والتي يمكن الاستهداء بها للتعرف على هذا النوع من التربة .
جدول رقم (15)
حد الانكماش دليل اللدونة نسبة الانتفاخ درجة الانتفاخ
أقل من 11 أكثر من 35 أكثر من 30 عالية جداً
7 – 12 25 – 41 20 –30 عالية
10 – 16 15 – 28 10 –20 متوسطة
أكثر من 15 أقل من 18 أقل من 10 قليلة
وهناك طرق أخرى مباشرة أكثر دقة لمعرفة قابلية التربة للانتفاخ تم ايضاحها ضمن الاختبارات الحقلية والمعملية .
وللتقليل من قابلية التربة للانتفاخ هناك العديد من الخطوات التي يلزم اتباعها ومنها :

- إزالة طبقة التربة الانتفاخية .
- التحكم في وصول الماء إلى التربة بإيجاد شبكة جيدة لتصريف المياه الأرضية والسطحية واستخدام الطرق الحديثة لري المزروعات .
- استخدام اللبشة الخرسانية على كامل مسطح المبنى في تصميم الأساسات .
- تحسين خواص التربة بإضافة مواد كيميائية مثل الجير والأسمنت لتقوية ترابط جزيئاتها وزيادة قوتها .
- التحكم في اتجاه انتفاخ التربة بتصميم أساسات لها تجاويف تسمح بالانتفاخ دون الإضرار بالمبنى Waffle Slab .
- تحميل التربة بأحمال مساوية أو أكثر من ضغط الأحمال التي ستقام عليها بردميات ثم إزالتها بعد فترة زمنية محددة .
14 – 2 – التربة الانهيارية Collapsing Soils :
التربة الانهيارية هي تربة قوية ومتماسكة وكثيفة تتكون من مواد محببة محاطة أو مغلفة بكمية صغيرة من الطين والطمي والملح والتي تعمل على تماسك هذه الحبيبات مع بعضها ، وعند وصول الماء إليها فإن هذه الطبقة تضعف ويحصل للتربة تغير مفاجئ في حجمها وانهيار بمجرد وزنها ، وتسبب هذه الانهيارات مشاكل للمباني المقامة عليها ، وتعتمد كمية الانهيار هذه على عوامل كثيرة منها نسبة الماء الطبيعية والكثافة وقيمة الضغط ، ويمكن التعرف على التربة الانهيارية بطرق غير مباشرة باستخدام الكثافة وحدود أتربرج وفقاً للمعادلة التالية والجدول رقم (16) .
معامل الانهيار k = ( نسبة الرطوبة الطبيعية – حد اللدونة ) ÷ دليل اللدونة .
جدول رقم (16)
وصف التربة بمعرفة معامل الانهيار لها
وصف التربة معامل الانهيار k
تربة انهيارية أقل من صفر
تربة غير انهيارية أكبر من 0.5
تربة انتفاخية أكبر من 1
ويمكن أيضا تحديد ما إذا كانت التربة انهيارية عن طريق معرفة الوحدة الوزنية الجافة للتربة حيث إن التربة التي كثافتها أقل من 1.28 جرام / سم3 يكون مقدار الهبوط فيها عالياً أما إذا كانت الكثافة أكبر من 1.44جرام/سم3 فيكون مقدار الهبوط قليلاً .
وهناك أيضا طرق مباشرة لاختبار التربة في المعمل والحقل لمعرفة قابلية التربة للانهيار تم إيجازها ضمن الاختبارات المعملية .
وللتقليل من قابلية التربة للانهيار هناك العديد من الخطوات التى يلزم اتباعها ومنها :

- إزالة طبقة التربة الانهيارية .
- التقليل من وصول الماء إلى التربة بايجاد شبكة جيدة لتصريف المياه واستخدام الطرق الحديثة لري المزروعات .
- استخدام الخوازيق للوصول إلى الطبقات الغير انهيارية في تصميم الأساسات .
- تحسين خواص التربة بإضافة مواد كيميائية لتقوية ترابط جزيئاتها وزيادة قوتها وتغيير خصائصها الفيزيائية .
- غمر التربة بالماء قبل البناء للتقليل من مقدار هبوط التربة .
- دك التربة للحصول على تربة أكثر كثافة بطرق الدك المختلفة .
14 – 3 – السبخة Sabkha :
السبخة هي ترسبات ملحية مختلطة بتربة رملية أو طميية مع قليل من الطين ، توجد في المناطق الساحلية الحارة على ساحل البحر الأحمر والخليج العربي ، وتكونت هذه الترسبات بفعل تشبع التربة بمياه البحر المالحة مع سرعة تبخر المياه السطحية منها بفعل أشعة الشمس والحرارة الزائدة تاركة الترسبات الملحية ، وتمتاز تربة السبخة بضعفها وقابليتها للانضغاط والهبوط لاحتوائها على نسبة عالية من الفراغات ونسبة رطوبة عالية ، كما تمتاز بتميعها في حالة حدوث هزات أرضية ، ولقد تسبب هذا النوع من التربة في العديد من المشاكل الجيوتقنية والتي منها الهبوط الغير منتظم والانهيارات ، ويستحسن في حالة البناء على هذا النوع من التربة اتباع مايلي :

– تحميل التربة بأحمال مساوية أو أكثر من الأحمال المفترضة عليها لفترة زمنية محددة حتى يتم الحصول على أعلى نسبة من الهبوط ثم إزالة هذه الأحمال .
– دك التربة بإحدى الطرق الفنية المتعددة .
– تحسين خواص التربة بإضافة المواد الكيميائية لتقوية ترابط جزيئاتها وزيادة قوتها وتغيير خصائصها الفيزيائية .
– استخدام اللبشة الخرسانية على كامل مسطح المبنى في تصميم الأساسات .
– الأخذ في الاعتبار عند تصميم المبنى مقاومة أخطار الزلازل في المناطق النشطة زلزالياً .
14 – 4 – تكهفات الحجر الجيري Cavities in Lime Stone :
التكهفات هي فجوات داخل الحجر الجيري يصل حجمها من بضع سنتيمترات إلى عدة أمتار، وتحتوي هذه الفجوات على مواد متحللة من الصخر ترجع أسبابها إلى التحليل الكيميائي في بعض أجزاء الصخر الضعيف نتيجة لارتفاع منسوب المياه الجوفية التي تحتوي على الكبريتات والكلوريدات وتفاعلها مع مادة الصخر المحتوية على كربونات الكالسيوم ، وبالتالي يضعف من قوة إجهادها . وتكمن مشكلة هذه التكهفات في أنه يصعب التنبؤ بمكانها ، ويمكن إغفالها في أعمال حفر الجسات حيث قد تكون بين حفرتين متقاربتين ويحدث نتيجة لذلك انهيارات مفاجئة عند تنفيذ الأساسات لعدم تحملها للاجهادات المفروضة ، ويمكن اكتشاف مواقع هذه التجويفات باتباع إحدى الخطوات التالية :

- أهمية إجراء الاختبارات الجيوفيزيائية على تربة الموقع قبل إعداد برنامج حفر الجسات .
- إجراء اختبار قوة تحمـل الصخر Sounding Test والذى يتمثل في إدخال أنبوبة معدنية خلال الصخر بسرعة معينة ، وتعتمد هذه السرعة على قوة الصخر الموجود وملاحظة أي تغير مفاجئ في سرعة اختراق الأنبوبة ، والذي يعتبر مؤشراً على وجود تجويفات في الصخر .
وعند اكتشاف التجويفات يمكن اتباع مايلي للتقليل من خطرها :
- التكهفات الصغيرة والقريبة من منطقة الأساسات يمكن حفرها وإزالة مواد التجويف وتنظيفها وإعادة ملئها بالخرسانة أو دكها على طبقات بمواد مناسبة .
- التكهفات البعيدة من منطقة الأساسات يتم حقنها بالأسمنت لتغيير خواصها وزيادة قوة تحملها .
- وضع طبقة من الخرسانة المقاومة للكبريتات تحت الأساسات لحماية خرسانتها وحديد تسليحها وعزلها عن المياه الجوفية .
- محاولة وضع برنامج الحفر والجسات تحت مواقع الأساسات إن أمكن ذلك .
14 – 5 – ارتفاع منسوب المياه الجوفية GWT Rise :
ترجع أسباب ارتفاع المياه الجوفية إلى النهضة العمرانية الواسعة والتطور السريع في عملية البناء وانتشارها في مناطق كثيرة في المدن الكبيرة خلال العشرين سنة الماضية ، ولم يصاحب ذلك وجود شبكات كافية لتصريف المياه الصحية والسطحية والسيول تواكب هذا التوسع ، فنتج عن ذلك ارتفاع في مستوى هذه المياه ووجود مخازن للمياه قريبة من سطح الأرض من جراء الاستهلاك الزائد في المياه ووجود تسربات في حفر الامتصاص ( البيارات) واختلطت هذه المياه وسببت العديد من المشاكل الجيوتقنية نظراً لقربها من سطح الأرض وفي منطقة أساسات المباني ومنها :

- انتفاخ التربة نتيجة وصول الماء إليها وانخفاض قوة تحمل التربة .
- انهيار التربة عند تشبعها بالمياه .
- الهبوط الغير منتظم للمباني نتيجة انخفاض قوة تحمل التربة .
- تحلل مواد صخور ووجود التكهفات بها .
- تأثير المياه الملوثة على خرسانة الأساسات وعلى حديد التسليح .
- تأثر الأقبية وبلاطات الأرضية بقوة ضغط الماء إلى أعلى Uplift Pressure .
- وجود صعوبة في عمليات الحفر والأعمال المؤقتة نتيجة ارتفاع منسوب المياه .
- سحب حبيبات التربة الناعمة مع المياه في عمليات نزح المياه والتي تسببت في وجود هبوطات .
وللتقليل من هذه المشاكل ينصح باتباع ما يلي :
- عزل الأساسات بمواد عازلة لحمايتها من المياه الجوفية .
- عمل تصريف للمياه السطحية والسيول والصرف الصحي .
- عمل أنابيب صرف أرضية للمياه لصرفها لطبقات تحتية في حالة وجود خزانات مياه بين طبقات التربة .
- استخدام الطرق الحديثة في ري المزروعات وعدم زراعة أشجار قريبة من أساسات المباني .
- ملاحظة أية تسربات من حفر الامتصاص ومعالجتها .
- استخدام اللبشة والجدران الخرسانية في الأقبية .
14 – 6 – المخاطر الزلزالية Seismicity :
تعتبر الزلازل من أخطر الظواهر الطبيعية على حيـاة الإنسان والممتلكات ، فعند حدوث هزة أرضية تتعرض المنشآت إلى قوى أفقية ورأسية كبيرة تكون سبباً في تصدعها أو انهيارها ، وخصوصا إذا كانت هذه المنشآت غير مصممة ومنفذة لتقاوم أخطار الزلازل .
وعندمـا تحدث هزة أرضية فإن التربة الرملية تتصرف تصرفاً مختلفاً عما إذا كانت محملة أفقياً، ويكمن هذا الاختلاف في أن الأحمال الزلزالية تحدث في اتجاهات معاكسة لقوى القص ويؤثر هذا على الرمل بحيث يصبح أكثر كثافة ، وهذه الظاهرة تسبب ازدياداً في كمية ضغط المياه الزائدة Excess Pore Water Pressure حتى يصبح عندها الضغط الفعلي Effective Stress مساوياً للصفر ، وتسمى هذه الظاهرة بظاهرة تميـع التربـة الرملية Liquefaction of Sand لأن قوتها أصبحت ضعيفة ، وإذا كان الرمل غير كثيف فإنه يتصرف كالسائل الكثيف ، والرمل المشبع بالماء تكون قوة مقاومته أضعف ، أما الرمل الكثيف فهو أكثر مقاومة في حالة حدوث الهزة الأرضية .
ولقد قامت مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية بتدعيم العديد من البحوث العلمية في مجال هندسة الزلازل ، وتمثل الخارطة المرفقة نتيجة أحد الأبحاث التي قام بها مجموعة من الباحثين بجامعة الملك سعود والتي يظهر بها تقسيم المملكة إلى مناطق حسب نشاطها الزلزالي ، ويمثل التقسيم ما يلي :

– منطقة متوسطة الشدة الزلزالية ويرمز لها بـ (2B) وتقدر قيمة العجلة الأرضيـة بمقـدار (0.2g) من عجلة الجاذبية الأرضية ، وتقع في المنطقة الشمالية الغربية والجنوبية للمملكة .
– منطقة متوسطة الشدة الزلزالية ويرمز لها بـ (2A) وتقـدر قيمة العجلة الأرضيـة بمقـدار (0.15g) من عجلة الجاذبية الأرضية ، وتقع في المنطقة المحاذية للمنطقة (2B) ومنطقة جدة .
– منطقة ذات شدة زلزالية منخفضة ويرمز لها بـ (1) وتقدر قيمة العجلة الأرضية بمقدار ما بين (0.05g) إلى (0.10g) من عجلة الجاذبية الأرضية ، وتقع في المناطق المحاذية لساحل البحر الأحمر وجزء صغير من المنطقة الوسطي وبعض المناطق في المنطقة الشرقية .
– منطقة غير نشطة ويرمز لها بـ (0.0) وتمثل بقية مناطق المملكة .
وهذه المناطق تعتبر مهمة جداً من حيث موقعها الجغرافي ، ويلزم تطبيق الشروط والمواصفات والتصاميم الفنية اللازمة لتفادي أخطار الزلازل .
ولقد أعدت الوزارة دليلاً بعنوان " الدليل الإنشائي لحساب الأحمال الزلزالية واشتراطات تصميم الأنظمة الإنشائية للمباني بالمملكة العربية السعودية " يحتوي الدليل على المعادلات والجداول والاشتراطات التي يحتاج إليها المهندس الإنشائي لإعداد الدراسات الإنشائية المقاومة للزلازل وتدقيقها . ويأتى إعداد هذا الدليل استكمالاً لواجبات الوزارة تجاه تقديم الخدمات والارشادات بهدف تعريف المهندس الإنشائي في البلدية بالعوامل والمعادلات التي يتعين اتباعها عند تصميم أو مراجعة وتدقيق المخططات الإنشائية للمباني .

[b]