عن النربة الإنهيارية في مصر

أرجوا معرفة بعض المواقع في القاهرة أو الجيزة أستتطيع الحصول منها على رمل ذو خواص إنهيارية

Mai Medhat كتب:

أرجوا معرفة بعض المواقع في القاهرة أو الجيزة أستتطيع الحصول منها على رمل ذو خواص إنهيارية

[b]
[center]
اولا توجد بالمقطم الهضبى الوسطى عند الجامعة ومدريسة منارة المقطم ومعظم الاماكن بهذة المنطقة


بسم الله الرحمن الرحيم
الإنهيارية هي التربة التي تحت تأثير الإجهادات المنقولة من المنشآت أو تحت تأثير الإجهادات الذاتية نتيجة لوزن التربة نفسها تهبط بشكل فجائي عندما تزيد نسبة رطوبتها . وهى ذات سلوك هندسي جيد يتمثل في قوة تحمل عاليه الإجهادات وتغير حجمي قليل عند التحميل تحت الضر وف الجافة ، إلا أنها تفقد كثيراً من قوه تحملها وينقص حجمها فجأة عند تشبعها بالماء . وتنتشر هذه التربة على مساحات شاسعة في العالم.

إذا تعرض حجم التربة أو الصخور الرخوة (Soft Rocks ) للانكماش أو التمدد عند حدوث تغير في مستوى الرطوبة بها ( Moisture ) فإنها تسمى انتفاخية. والتربة التي تحدث بها هذه الظاهرة تكون عادة تربة طينية (Clays ) إلا انه هناك بعض أنواع التربة الصفائحية ( Shales ) تتعرض للانكماش والتمدد أيضا.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

هذه الصورةتبين طبقات التربة وانواعها


يوجد عدة أسباب رئيسية للهبوط فى طبقات التربة :
1_الزلازل والتأثير الناتج من حدوث الزلازل على طبقات التربة والتصدع الناتج منه لطبقات التربة.
2_تكون ظاهرة التكهف فى طبقات التربة .
3_تأثير المياه الجوفية والهبوط الناتج من انخفاض مستوى المياه الجوفية.
4_تأثير تساقط الأمطار النادرة على طبقات التربة و تأثير الينابيع.
5-تأثير الأحمال الساكنة على الأرض كالمنشئات وال مباني الأعمال الإنسانية.
6_تأثير الأحمال المتحركة على طبقات التربة كحركة الإنسان والعربات والمركبات.
7_الهبوط فى بعض أنواع التربة وذلك بسبب خوضها الميكانيكية والطبيعية.
8_التراكيب الجيولوجية (الصد وع والفواصل والشقوق).
9_الميل أو الانحدار فى طبقات التربة.
10_- تأثير الجاذبية الأرضية.
11_- تأثير درجة الحرارة.
أولا حركة المياه الجوفية وأثره فى هبوط وانخفاض سطح الأرض:
تعتبر حركة سطح الأرض أفقيا أو رأسيا إحدى التأثيرات البيئية الناتجة عن ضخ واستغلال الماء الجوفـي ، وتعرف الحركـــة الرأسيــــــــة للقشــرة الأرضية عادة بهبــــوط سطـــــح الأرض أو (subsidence)،ويظهر هذا الهبوط بشدة وبشــكل واضح في المناطق التي يرتكز فيها استغلال المياه الجوفية،وتتعدى معدلات الضخ المحددة بمعدلات إنتاج الأمان (safe yield) وتنخفض تبعا لذلك مناسيب المياه الجوفية أو السطح البيزومتري في الخزانات المستغلة .
ويزداد هذا الهبوط كلما ازداد هبوط منسوب الماء الجوفي أو السطح البيزومتري ،وكلما ازداد سمك الخزان الجوفي أو الطبقات شبه الصماء أو الحابسة حيث تصبح هذه الطبقات أكثر إنضغاطية .
وجدير بالذكر أن الهبوط التفاضلي أو المتفاوت لسطح الأرض يظهر نتيجة زيادة الإخلاف أو الفرق بين العوامل المذكورة،ويعتبر الهبوط التفاضلي أشد خطورة من الهبوط العادي أو المنتظم.
أما الحركة الأفقية لسطح الأرض أو القشرة الأرضية فيمكن أن تسبب شروخا وشقوقا في سطح الأرض ،حيث تسبب مزيد من الدمار لكل ما هو موجود فوق سطحها ،وقد سجلت حالات انهيار وتدمير كامل لكثير من الكباري والمباني والطرق و الأنفاق وخطوط السكك الحديدة ،وخطوط شبكات المياه والمجاري والكهرباء نتيجة لهذه الحركة الأفقية ،علاوة على انهيار وتقوس كثير من أنابيب تغليف آبار المياه الجوفية وذلك نتيجة لإجهاد التكوينات الصخرية .وسجلت كذلك كثير من حالات انعكاس ميل قنوات الخاصة بالري والصرف ،وكذلك نتيجة الهبوط التفاضلي والمتفاوت لسطح الأرض.وقد تسبب ظاهر ة الهبوط فى سطح الأرض زيادة فى خطورة الفيضانات التي تتعرض لها المناطق المنخفضة .وجدير بالذكر إن هبوط سطح الأرض الطويل الأمد الذي يكون سببه استغلال وضع المياه الجوفية ،يمكن إيقافه عن طريق خفض معدلات ضخ المياه الجوفية الى معدلات إنتاج الأمان ،ويمكن بواسطة عمليات حقن المياه فى الخزانات الجوفية ورفع منسوب الماء الجوفي لإيقاف عملية الهبوط ،وبالتالي إعادة المناطق الهابطة الى ما كانت علية قبل الهبوط.إما إذا كان الهبوط مزمنا فيكون من الصعب بعد ذلك إعادة الأرض الهابطة الى ما كانت علية قبل ذلك .
وقد سجلت حالات عديدة لهبوط سطح الأرض،وذلك نتيجة للضخ والاستغلال المكثف للمياه الجوفية،نذكر منها ما يلي :
1- تعتبر مدينة البندقية فى ايطاليا إحدى الأمثلة الواضحة التي تعانى من مشاكل هبوط الأرض بشكل خطير ، وتتعرض كذلك لفيضانات بحرية عديدة ناتجة عن ظاهرة المد العالي المتكررة .وقد هبط سطح الأرض فى هذه المدينة بمقدار( 15 سم) فى المدة ما بين(1930-1973 )،وذلك نتيجة الضخ الشديد للمياه الجوفية وخاصة للأغراض الصناعية فى منطقة ميناء مار جيرا والتي تبعد عن قلب مدينة بندقية بحوالي( 7 كيلو مترات) .وقد قدر جامبوالاتي أن سطح الأرض البندقية سوف يستمر فى الهبوط وبمقدار( 3سم) إذا استمر معدل الضخ الحالي للمياه الجوفية أما إذا أوقف الضخ الحالي للمياه الجوفية فى كل المنطقة ،فيمكن آن يعود سطح الأرض الى الارتفاع بمقدار( 2سم) ،وذلك خلال( 25 )عام القادمة .
2- هبطت أجزاء من مدينة المكسيك بمقدار( 8 أمتار) وذلك منذ بدا عمليات ضخ الماء الجوفي الشديد والمكثف عام 1938(بولندا -1969).
3- في اليـابان هبطـت أجزاء من مدينتي طوكــيو واوساكا ،وكان أقصى هبوط سجل فيها هــــو( 4 أمتار) ،وذلك في الفترة ما بين( 1928-1934).
4- في الصين سجل هبوط قدرة متر واحد ،وذلك في مدينة تايبيه وذلك نتيجة لضخ الماء من حوض تايبيه الجوفي .
5- في انجلترا هبطت مدينة لندن أو أجزاء منها بمقدار يتراوح من( 16-18 سم) من الفترة ما بين (1865-1930 )،وذلك نتيجة لانضغاط طبقات الطين السميكة والتي سببها هبوط السطح البيزومتري للخزان الجوفي الطباشيري الذي يقع أسفل هذه الطبقات (بولندا –ديفيز1969).
6- هبطت المنطقة الصناعية لمدينة باتون –روج بولاية أريزونا حيث يتركز استغلال مضخ الماء الجوفي،بمقدار 30 سم نتيجة انخفاض السطح البيزومتري بمقدار( 60 سم )،وذلك منذ بدا عمليات الضخ في عام 1890،اى أن معدل الهبوط كان5 سم لكل عشرة أمتار هبوط في السطح البيزومتري.أما في منطقة هوستن_جال فستون بتكساس فقد كان أقصى هبوط لسطح الأرض هو( 150سم )وذلك نتيجة هبوط في منسوب المياه الجوفي بمعدل( 60مترا) ،أي ما يعادل ( 25سم) لكل عشرة أمتار هبوط في منسوب المياه الجوفي .وقد أصبحت التقارير الحديثة عن هبوط سطح الأرض في المنطقة المذكورة بأن هذا الهبوط قد ازداد حتى وصل الى(2.7 مترا)،مما سبب في ازدياد الفيضانات للمناطق المنخفضة نتيجة موجات المد العالي التي تحدث في المنطقة( جونز_ وارن 1976).
وقد أدى هذا الهبوط والفيضانات الى تدمير كثير من المباني والإنشاءات المختلفة وقدرت هذه الخسائر مابين 1969_1973 بحوالي 73 مليون دولار.
وقد أدت عمليات ضخ واستغلال الماء المكثف في كثير من مناطق العالم وخاصة لأغراض الري، الى هبوط سطح الأرض حيث نذكر مناطق السرير في ليبيا ومناطق وادي سان جاكوين فى كاليفورنيا كأمثلة على ذلك . وقد وصل هذا الهبوط الى (8.5 أمتار) فى منطقة سان جاكوين بكاليفورنيا اى بمعدل(55سم / سنة).
7- في نيوزيلندا وفى استغلال الماء الجوفي الساخن من حقول الماء الحراري الجوفي (Geothermal Fields)،واستخدامه فى عمليات توليد الطاقة الكهربائية والتدفئة والإغراض الأخرى ،وقد حدث هبوط فى منطقة ايركى معدلة( 40سم )فى السنة ،وقدرت مساحة المنطقة المتأثرة بهذا الهبوط بحوالي (65 كيلو متر مربع) وصل الهبوط الكلى الى سطح الأرض منذ بدا استغلال الحقل الجوفي الحراري عام 1956 الى حوالي( 4 أمتار ).
8- فى ولاية كلفورينا وفى مناطق استغلال النفط فيها ،ظهرت حركات أفقية وراسية للقشرة الأرضية وقدر الهـــبوط فى حقل ولنجوتن بحوالي( 9 أمتار) أما الإزاحة الأفقــية فبلغت (3,7 مترا) ،وذلك نتيجة الضخ المكثف للنفط من هذه المنطقة حيث قدرت خسائر الهبوط فى المعدات والإنشاءات فى هذه المنطقة بحوالي مئة مليون دولار .. وقد عولجت ظاهرة الهبوط تلك وتم إيقافها بواسطة حقن المياه المالحة فى المصائد أو الخزانات النفطية ،وقد لوحظ أن هناك ارتفاع لسطح الأرض فى بعض المناطق التي حقنت بمعدلات كبيرة .
الضخ بين الحبيبات(Intergranular Pressure) :
يعتبر الضغط بين الحبيبات أو الضغط المؤثر فى الخزانات الجوفية والتكوينات تحت السطحية الأخرى هوا لعامل الحاسم فى عمليات الهبوط والحركة الأفقية فى سطح الأرض. ويمكن تعريف الضغط بين الحبيبات بأنه الضغط المنتقل خلال نقاط تماس الحبيبات المستقلة(حصى –رمل –سلت أو طين) وعندما يزداد الضغط بين الحبيبات ،وذلك بوضع ثقل معين على المادة الحبيبية نجد أن الحبيبات الفردية المستقلة تتحرك بالنسبة لبعضها البعض وتقل نسبة الفراغات أو المسام نتيجة لهذه الحركة،وبالتالي يحدث انضغاط للمادة الحبيبية ويمكن إيجاد الضغط بين الحبيبات (Pi)عند عمق معين ،وذلك كفرق بين الضغط الكلى (Pt) والضغط الهيدروليكي(Ph) عند ذلك العمق ، ويمكن حساب هذا الضغط طبقا للمعادلة التالية:-
Pi =Pt- Ph (1_1)
وتصبح المعادلة السابقة أكثر وضوحا إذا أخذنا فى عين الاعتبار جميع القوة الراسية المؤثرة على السطح أو مستوى افقى وهمي يمر خلال الخزان الجوفي تحت الدراسة وهنا نجد أن القوة المؤثرة من أعلى الى أسفل من هذا السطح الافقى تعادل وزن كل ما يقع فوق هذا السطح الافقى ،وبنا على ذلك نجد أن هناك قوة مؤثرة من أسفل الى أعلى على قاع أو أسفل هذا السطح نتيجة الضغط الهيدروليكي المؤثر علية ،ومن ثم نجد أن الفرق بين القوة المؤثرة من أعلى هذا السطح والقوة المؤثرة من أسفله ، يكون معادلا للحمل الصافي المؤثر على هذا المستوى أو الضغط ما بين الحبيبات الذي ينشا أو ينتقل بواسطة الحبيبات الفردية والمستقلة عند نقاط تماسها .
الضغط الكلى والضغط الهيدروليكي:
يمكن تعريف الضغط الكلى عند اى نقطة ما على عمق معين بأنة وزن المادة الصلبة والسائلة الواقعة على وحدة المساحة فوق النقطة المحددة على هذا العمق .
طرق حساب الهبوط:
لحساب قيمة الهبوط الناتجة من زيادة الضغط مابين الحبيبات يجب أن نتعرف على العلاقة بين(Pi) ونسبة الفراغات للمادة تحت الاختبار ويمكن إيجاد هذه العلاقة بواسطة جهاز يسمى (Consolidometer) الموضح بالشكل (1( ،ويتم الاختبار بوضع أوزان متزايدة على عينة مشبعه ويفضل أن تكون هذه العينة فى ظروف طبيعية ثم قياس الارتفاع المتزن للعينة بعد كل إضافة لوزن جديد ،ويجب أن تكون العينة مغطاة من أعلى وأسفل بواسطة ألواح مسامية ،وذلك للسماح بالماء الزائد والمنصرف من العينة نتيجة الانضغاط بالخروج منها .وأخيرا يمكن أن تكون نتائج هذه التجربة على شكل علاقة بين نسبة الفراغات "e"الموجودة فى العينة والضغط بين الحبيبات المرادفة لكل نسبة من هذه النسب(Pi) .ولكي نحسب العلاقة بين قيم الهبوط ولتكن(Su) وتغير ما فى نسبة الفراغات من طبقة التربة الى ارتفاعها (Z)،يتم اخذ وحدة مساحات من هذه الطبقة بحيث تكون الإحجام والارتفاعات متساوية عدديا وقابلة للتبادل .
وبما أن الانضغاط هو نتيجة لنقص فى حجم الفراغات(Vv) ، فعلية يمكن أن نعبر على الهبوط فى المعدلة التالية :
Su=Vv1-V2 (1_2)
حيث: (Vv1) هو حجم الفراغات قبل الانضغاط، V2))هو حجم الفراغات بعد الانضغاط (Su)،هو قيمة الهبوط أما ارتفاع العينة أو الحجم الكلى لكل وحدة مساحات قبل حدوث الانضغاط لها يمكن أن نعبر عنها بالمعادلة التالية :
Z1=Vv1+Vs (1_3)
حيث : (Vs) هو حجم المادة الصلبة والذي لا يتغير بطبيعة الحال نتيجة الانضغاط وبالتعويض عن(Vv1) بـ(Vs.e) فى المعادلة السابقة ينتج
Z1=e1 .Vs+Vs=Vs(e1+1) (1_4)
حيث :e1هو نسبة الفراغات فى العينة قبل حدوث الانضغاط ،ويمكن وضع المعادلة فى الصورة التالية :Vs=Z1/(e1+1) (1_5)
وبالتعويض فى المعادلة رقم(1_5 )ثم حلها بالنسبة لـ(Vv1)تنتج المعادلة التالية :
Vv1=Z1(e1/(e1+1)) (1_6)
أما حجم الفراغات فى العينة بعد الانضغاط فهو :
Vv2=e2.vs (1_7)
وبالتعويض عن المعادلتين(1_5)،(1_6) تنتج المعادلة التالية :
Vv2= Z1*(e2/(e1+1)) (1_
وبالتعويض بالمعادلتين المعادلة نتوصل الى معادلة حساب قيمة الهبوط Su) )كالتالي :
Su=Z1*(e1-e2)/(e1+1) (1_9)
تعتبر المعادلة السابقة عن الانضغاط طبقة التربة وعلاقة هذا الانضغاط بالارتفاع الأول للطبقة ،وكذلك التغير فى نسبة الفراغات .
هناك نظريتان استخدمتا لحساب قيمة الهبوط فى سطح الأرض .النظرية الأولى مبنية على نظرية المرونة(Elasticity Theory) أما الثانية مبينه على النظرية الوغارتمية وفيما يلي توضيح كل من هاتان النظريتان:
1- نظرية المرونة لتحديد قيمة الهبوط:
فى هذه النظرية نجد أن قيمة الهبوط لكل وحدة ارتفاع أو ما يسمى بالانفعال(Su/Z1) يكون متغير تغيرا طرديا مع زيادة الجهد (Pi2-Pi1) ويسمى معامل التناسب فى هذه الحالة معامل" يونج"للمرونة (Young's mod_Ulus of elasticity)ويمكن حساب هذا المعامل بالمعادلات التالية:
E=(Pi2-Pi1)/(Su/Z1) (1_10)
أو:
Su=(Pi2-Pi1)*(Z1/E) (1_11)
بدمج المعادلتين تتحصل على المعادلة التالية :
E=(e1+1)/((e1-e2)/(Pi1-Pi2)) (1_12)
يمكن إجراء هذه الحسابات لمحنى العلاقة بين المادة المختبرة وذلك باستخدام أجزاء صغيرة من أو المعادلة التي يمكن وضعها فى صورة معادلة تفاضلية كالتي :
E=(e+1)/(de/dPi) (1_13)
يمكن بواسطة المعادلة السابقة حساب قيمة(E) وذلك بإيجاد ميل المنحنى العلاقة بين(Pi,e)،وعند قيم مختلفة بالضغط بين الحبيبات وإذا طبقنا هذه الطريقة على المنحنيات السابقة تتحصل على العلاقة بين معامل يونج للمرونة (E) والضغط بين الحبيبات(Pi) أو فى بعض الأحيان يمكن استخدام معكوس معامل يونج للمرونة او مقلوبة(1/E1) ،والذي يعرف باسم معامل الانضغاطة ويوضح الشكل(2) أن معامل المرونة (E) ليس ثابتا ولكن يزيد بزيادة(Pi) ،وخاصة فى حالة الرمال الكثيفة وهذا على عكس الأجسام المرنة الحقيقة والتي لها معامل مرونة ثابت .وينقص انضغاط التربة والتكوينات الصخرية المكونة للخزان الجوفي بزيادة محددة فى(Pi) ،وعلية نجد انه فى حسابات قيم الهبوط يجب أن نأخذ قيم معامل المرونة(E) متناسبة مع قيم(Pi) تحت تأثير الاختبار .وجديد بالذكر أن فى الحدود الصغيرة والضيقة(Pi) يوجد أن معامل المرونة (E)لا يتغير كثيرا ويمكن اعتباره ثابت بشكل عام.
ويبين الجدول التالي رقم(1_1) قيم معامل المرونة (E)لمواد صلبة مختلفة ، وذلك محسوبا من منحيات العلاقة بين (Pi,e)ويوضح هذا الجدول كذلك أن المواد ذات النسيج الدقيق أكثر انضغاطية من الرمل والحصى . ونجد كذلك أن حالات الهبوط الحادة تحدث عادة حيث توجد ترسبات سميكة من الطين .
المادة معامل المرونة باسكال
حصى كثيف ورمل (0980_0.196) *1000000000
رمل كثيف (0.196_0.049) *1000000000
رمل غير مندمج (0.019_0.009) *1000000000
طين كثيف وسلت (0.098_0.009) *1000000000
طين متوسط وسلت (0.0098_0.0049) *1000000000
طين غير مندمجة (0.0049_0.0009) *1000000000
خبث (490.330_98.066)*1000

جدول(1)
حيث تخلل الخزانات الجوفية طبقات من السلت أو الطين علاوة على ذلك نجد المواد العضوية مثل التربة الحثية"الصناعية "(Peat) أو الحمأة (Muck)أكثر المواد قابلية للانضغاط

2- نظرية اللوغارتميات :
وجد تييرزاجى(Terzgi) انه حينما يتم رسم العلاقة ما بين(Log Pi) ينتج منحنى ذو شكل سيجمويدى ويكون هذا المنحنى أفقيا أو شبه افقى فى جزئية العلوي والسفلى اى عند القيم الصغيرة والكبيرة ويكون هذا المنحنى خطيا أو مستقيما عند القيم المتوسطة( Pi) أما ميل هذا الجزء الخطى من هذا المنحنى فيمكن تقديره بالمعادلة التالية :
tan(α )=(e1-e2)/( Log Pi2- Log Pi1) (1_14)


يسمى هذا الميل معامل الانضغاط (Cc)للمادة تحت الدراسة وعلية يمكن أن يعاد كتابة المعادلة السابقة كالتالي :
e1-e2= Cc log (Pi2/Pi1) (1_15)
وبالتعويض عن قيم (e1-e2)فى المعادلة تنتج معادلة السابقة الانضغاط اللوغارتمية التالية:
Su=Z1*(Cc/(e1+1))*log(Pi2/Pi1) (1_15)

حيث هي معامل(Cc) بلا أبعاد تتراوح قيمته من (0,1) الى (1) للطين ويتغير عادتا طرديا أو خطيا مع معامل حد السيولة السائل( Lq) للطين بنا على المعادلة التالية وتعرف باسم معادلة "سكيمبتون" .
Cc=0.007(Lq-10%) (1_16)

وجدير بالذكر أن حدود السائل هو عبارة عن معامل خاص بالتربة يستخدم فى دراسة مينكانيكة التربة ويصف خاصية هامة للتربة هيا خاصية التماسك أو القوام للطين ويمكن أن يعبر عنها بأنها نسبة المحتوى المائي بالوزن .
نجد أن المعادلة السابقة تنطبق على عينات مهشمة وليست فى حالتها الحقلية الطبيعية وعلى سبيل المثال نجد أن الطين ذا حاسية منخفضة الى المتوسط اى الطين الزى يكون متماسكا وقوامة لا يتأثر بدرجة كبيرة، إذا تهشم أو أعيد تشكيلة إثناء اختبارات الانضغاط و الهبوط فى التربة وتكون قيمة المعامل الحقلي(Cc) اكبر من معدل"1.3" من تلك القيمة المحسوبة بواسطة المعادلة السابقة وفيما يلي بعض القيم للمعامل الحقلي(Cc)
الطين 0.4 ،والرمل الكثيف 0.15 ،الرمل الغير مندمج أو المفكك 0.14 يمكن تعويض عن المعادلة "1-16 "عن المعامل(Cc/(e1+1)) بواسطة معامل أخر يسمى معامل الانضغاطة (Cu)حيث تأخذ المعادلة الشكل التالي :
Su=Z1Cu LOG (Pi2/PI1) (1_17)
ويبين الجدول التالي (1-2) قيم معامل الانضغاط والتي يتم حسابها بواسطة "كوليجن وبوتما" باستخدام المعادلة السابقة للمواد المتخلفة .
المادة معامل الانضغاطCu))
الرمل 0.005_0.05
السلت 0.1_0.05
الطين 0.1_0.3
الحث 0.2_0.8
جدول (2)

ومن هذا الجدول نجد أن قيم معامل(Cu) الانضغاطة للطين والسلت قريبه جدا من قيم المعامل(Cc) وذلك باعتبار قيمة لهذه(e) المواد يمكن أن تتراوح من "1- 1.5"

زيادة الضغط بين الحبيبات بسبب حركة المياه الجوفية :
من المعروف انه عندما تبدأ أو تزيد حركة المياه الجوفية خلال وسط حبيبي نجد أن الاحتكاك بين الماء المتحرك وحبيبات الوسط الثابتة يسبب نوع من المقاومة وتظهر هذه الأخيرة على شكل قوة توثر على حبيبات وسط الجريان وتسمى هذه القوة بقوة التسرب أو ضغط التسرب وتسبب فى زيادة الضغط بين الحبيبات إذا كان السريان من أسفل الى أعلى وهذه المقاومة يرجع سببها بدرجة كبيرة الى الاحتكاك ما بين الجسيمات وتكون حركة الحبيبات المستقرة أو الفردية بسبب التغير فى قوة التسرب ويحدث الانضغاط الناتج خلال الإسراع فى السريان حول الحبيبات ويمكن أن نتوصل الى حركة ثابتة أو منتظمة بعد حدوث الانضغاط


الحركة الراسية نجد أن النقص فى الضغط ما بين الحبيبات نتيجة لبدا الحركة الراسية يظهر فى قطاعان للضغط الكلى والضغط الهيدروليكي فى خزان المياه الجوفية متكون من الرمل ذو منسوب ماء جوفي ينطبق على سطح الأرض ويمثل الضغط الكلى وكذلك الضغط الهيدروليكي فى ظروف الثبات أو عدم الحركة أما الخطوط المتقطعة فتمثل الضغط الهيدروليكي فى حالة الحركة من أعلى الى أسفل أما الافتراضات هنا فهيا انه عندما تصل المياه الجوفية الى قمة الرمل أو سطحه العلوي تبدأ الحركة أو السريان العلوي فو ق السطح من دون تراكم الماء فوق السطح ومن ثم نجد أن الضغط الهيدروليكي على السطح يكون صفرا ، وبما أن هذا لا يحدث تبلل أو تفريغ للمياه نجد أن الضغط الكلى يظل ثابتا أو غير متأثر بسبب بدا وظهور هذه الحركة الراسية الى أعلى ونجد كذلك انه فى هذه الحالة يكون الضغط الهيدروليكي عند عمق معين اكبر منه فى حالة عدم وجود حركة وذلك نظرا لان التدرج الهيدروليكي الى أعلى اى من أسفل الى أعلى يحتاج الى ضغط اضافى وعلية نجد أن بدا الحركة أو السريان الراسي يسبب ضغط أو انحراف خط الضغط الهيدروليكي الى اليمين وعند ما يصبح الضغط الهيدروليكي منطبقا مع الضغط الكلى وبالتالي تصبح قيمة الضغط ما بين الحبيبات تساوى صفرا .وعند هذه اللحظة لن يكون هناك اى التصاق مؤثر بين حبيبات الرمل الفردية المتجاورة وتصبح هذه الحبيبات فى الواقع معلقة فى الماء المتحرك الى أعلى وبنا على ذلك نجد أن حبيبات الرمل تفقد قوة تحملها وتعرف هذه الحالة باسم حالة عدم الثبات أو الرمال سريعة الانهيار أو الرمال المتحركة، أو الرمال الفوارة ويمكن حساب التدرج الهيدروليكي الى أعلى(Iq) واللازم لإيجاد ظروف حدوث الانهيار أو الهبوط السريع وذلك إذا عبرنا عن الضغط الكلى (Pt)عند عمق معين كالتالي:
Pt=0.1Z[(1-n)p+β *1] (1_18)

حيث:بالأمتار(Z) ،(n)هي معامل المسامية معبر عنها كنسبة حجميه،(p) هي كثافة المادة الصلبة جرام لكل سنتيمتر مكعب إما( β ) فهيا المحتوى المائي بالجم معبر عنه كجزء حجمي مضروبا فى كثافة الماء.
ويمكن أن تصل قيمة التدرج الهيدورليكى الى أعلى (1.04)فى ظروف الرمل المشبع حيث تكون( مساوية لـ = 0.35 )،(p) = 2.6اجرام لكل سنتمتر مكعب ونجد أن فقدان قوة التحمل أو عدم الثبات أو ظروف الرمال السريعة الانهيار يمكن أن تظهر ونتوقع ظهورها إذا كان التدرج الهيدروليكي الى أعلى حدود رقم "1" ويمكن أن تحدث مثل هذه الظاهرة تحت السدود الترابية أو القواطع الإنشائية الأخرى والتي تستخدم لحجز الماء أو تحت الينابيع أو مناطق تسرب المياه الجوفية ولعلاج هذه الظاهرة يمكن زيادة الضغط بين الحبيبات وذلك بحفظ الضغط الهيدروليكي بواسطة قنوات صرف أو بزيادة الضغط الكلى وذلك بوضع طبقة من الصخور أو اى مادة أخرى حصوية وخشنة الحبيبات على السطح ويجب أن تكون هذه المادة ذات مسامية عالية لكي تسمح بالمياه أن تتحرك فوق سطح التربة دون تراكم أو زيادة فى عمق المياه ونجد أن حدوث الحركة الراسية أو بديتها من أعلى الى أسفل ويتغير اتجاه خط الضغط الهيدروليكي ويسبب ذلك زيادة فى الضغط بين الحبيبات ومن ثم الهبوط فى سطح الأرض حتى أن لم يحدث هبوط فى منسوب المياه الجوفية ويمكن لمثل هذه الحالات أن تحدث فى حالة استغلال خزان جوفي شبة مقيد أو متصل بخزان جوفي حر عن طريق طبقة شبة صماء وان تم ضخ المياه فى الخزان الجوفي شبة المقيد نجد أن هناك تعويض لهذه المياه ياتى من الخزان الجوفي الحر العلوي عن طريق الحركة الراسية من اعلي الى أسفل خلال طبقة شبه صماء وتبدأ هذه الحركة وتسبب فى خفض الضغط المسامات فى الطبقة شبة الصماء وكذلك فى خزان شبه المقيد وبالتالي يحدث زيادة ضغط بين الحبيبات وانضغاط المادة وإذا لم يتأثر منسوب المياه الجوفية فى الخزان الحر وظلت ثابتا .ويمكن تقدير الانضغاط ذلك بحساب قطاع ارتفاع الضغط فى الطبقة شبة الصماء(دراسى )للحالة المنتظمة نهائيا وتقدير الضغط الهيدروليكي المقابل له وبمعرفة قطاع عند ظروف البداية الثابتة بدون حركة ويمكن حساب قيمة الضغط للطبقة شبة الصماء .

الحركة الأفقية و الإجهاد الافقى أو الجانبي :
قيمة الإجهاد فى التربة المتجانسة و الموحدة الخواص التي لها امتداد غير محدود أن الحركة الجانبية للتربة عند اى نقطة أو عمق ليست ممكنه لان الضغط المحسوب متساوي فى كل الاتجاهات وعلية فالحالة السائدة هيا حالة اتزان استاتيكى موجودة مع التربة فى حالة استقرار" حالة عدم حدوث إزاحة أو تشوه حجمي فى التربة نتيجة لاجتهادات يسمى K0 " حيث K0 هي معامل الضغط الجانبي عند الاستقرار وقيمتها تتأثر عكسيا مع اجتهادات ترسب التربة ويمكن الحصول على معامل الضغط الجانبي لطبقات الأرض ويرمز له رمز K وهو عبارة عن حاصل قسمة ضغط التربة الافقى على ضغط التربة العمود ى وفى التربة المضغوطة مثل الطين والرمل المكثف نجد أن لها مقاومة عالية للإجهاد الجانبي مقارنة بالتربة المتفرقة أو المنثورة علية فان التربة المفككة لها K0 اقل من K0 للتربة المتفرقة كما بالجدول.

نوع التربة (k0)معامل الضغط الجانبي
رمل أو زلط متفرق 0.5-0.6
رمل أو زلط مكثف 0.3-0.5
طين ناعم 0.9-1.1
طين صلب 0.8-0.9
جدول (3)

تحتاج التربة تحت مستوى الماء عند تعين الضغط الجانبي الى ضغط هيدروستاتيكى نظرا لان وزن الماء يضاف الى ضغط التربة الفعال عند السكون أو عند الاستقرار
التربة المتجانسة و المتماثلة الحمل العمود ى من الإنشاءات أو الأجسام الأخرى يعتبر جهد جديد واقع على طبقات التربة ويسبب المقاومة القصية الناتجة داخل التربة فان الثقل أو الحمل الى التربة ينتشر جانبيا مع زيادة العمق من نقطة الإنشاء ، حيث زيادة العمق مساحة الإجهادات الجديدة تزيد ولكن قيمتها تقل وعند ظروف الاتزان فان مجموع الإجهاد العمودي الجديد فى التربة على اى سطح افقى يجب أن تساوى وزن الحمل على السطح ويمكن توزيع الإجهادات فى التربة الناتجة من الأحمال العمودية السطحية بطريقتين الأولى هيا توزيع اجتهادات بوزنيسك والثانية توزيع اجتهادات بطريقة وسترقارد.


تطبيقات الأحمال على الأساسات :
فى عمليات الإنشاء تأثير حمل النقطة النادرة أحمال المباني المدعومة بأساسات تغطى مساحة محددة "مربع ،مستطيل ،دائري " أو أن البناء نفسه له شكل معين يحمل مباشرة على مساحة محددة كالسدود والإجهاد الباطني يمكن تعينه من خلال ناتج الأحمال على المساحة حيث أن الأحمال على الأساسات تعتبر حمل النقطة .
الإجهاد تحت السطحي عند نقطة هو مجموع المؤثرات الناتجة من الأحمال المبذولة ويطبق على الأحمال المنتظمة المبذولة على المربع أو المستطيل وغيرها والنتائج متاحة فى أشكال إما رسوم بيانية أو جداول لكي تحصل على الحلول العامة ونعتبر أن الإجهاد تحت سطحي يعبر عنه كنسبة لشدة أحمال الأساسات وقياس العمق والمسافات الأفقية حيث الجهد الجوفي يعبر عنه بأبعاد مساحة أحمال الأساسات وذلك عن طريق طريقة بوز ينسك وطريقة وستيرفارد التي توضح أن الإجهادات تحت مركز مساحات الأحمال تكون اكبر من التي فى الطرف حتى الوصول الى عمق حوالي ضعف عرض الأساس وتحت هذا المستوى الإجهاد تحت المركز والأطراف جزئيا تصبح متساوية وعلية تعين الإجهادات الناتجة من أحمال الأساسات من الأنسب افتراض نقطة حمل أساسية حيث العمق تحت السطحي اكبر مرتين من عرض الأساس .
أسباب ترميم الأساسات :
قد تأتى المتاعب نتيجة قصور الجسات مما يسبب الفشل فى كشف الطبقات الضعيفة مثل الطين اللين تحت الطبقات الجديدة للتربة أو تواجد عدسات من الطين اللين لم تكتشف فى الجسات المأخوذة مما سبب اختلاف الهبوط تحت احد أو عدد من الأعمدة عند القيم المحسوبة مما يسبب تصدع المبنى وقد يؤدى هذا الهبوط الى تصدع المباني ويؤدى الى حدوث شروخ خطيرة للمباني وذلك إما بسبب تواجد طبقة سميكة فى صورة عدسة تحت المبنى ولم يتم اكتشافها أثناء اخذ الجسات ولإيقاف الهبوط يتم ترميم الأساسات أو القيام برفع المبنى من الجهة التي حدث فيها الهبوط بمعادلة الإجهادات الداخلية بقيم التصميم الأصلية ويمثل الحفر العميق خاصة بكامل مساحة الأساس بجوار مبنى قديم مشكلة وقد تؤدى الى انهيار المبنى القديم مالم تتخذ الاجرءات اللازمة لمنع ذلك الانهيار المحتمل وذلك يكون بعملية تدعيم الأساسات القديمة وأعمدة الدور الارضى وكذلك يمثل تخفيض منسوب لمياه الجوفية احد الأسباب التي تدعو الى التدعيم أو الترميم حيث يصحب هذا التخفيض هبوط فى سطح الأرض بما فى ذلك الأساسات فى حالة تواجد طبقات منضغطة تحتية ويعتبر زيادة التحميل على التربة احد الأسباب التي تؤدى الى هبوط طبقات التربة وذلك بتحميل التربة بأحمال اكبر من قمة الحمل الأقصى الذي تتحمله التربة عند إنشاء المباني ويتم استخدام الحوائط المسنودة بشدادات ذات رباط خلفي وكذلك مسنودة بمدادت دائرية أو مغلقة كجزء دائم من المنشأ أو كعمل مؤقت لتجهيز الموقع ويوجد أربعه أشكال لانهيار الحوائط الأحادية المسنودة وهيا :
1- حركة جسمية للحائط مما يسبب هبوط التربة المسنودة أو المياه المحجوزة خلف الحائط الى داخل موقع الأساسات التصدع المباني المجاورة .
2- انهيار هيكل الأربطة الساندة وذلك بانبعاج الساندات مثلا مما يسبب انهيار كامل او جزئي للحائط
3- ارتفاع سطح الحفر بفعل ضغط المياه المتسربة حول الحائط للتربة المتماسكة مما يسبب انهيار كامل للموقع
4- تكون نحر لقاء التربة الغير المتماسكة

ثانيا الزلازل وتأثيرها على طبقات التربة:-

الزلازل أو الهزات الأرضية هي إحدى الظواهر الطبيعية التي تصيب بقاعاً عديدة من الأرض بصورة دورية ومنتظمة تقريباً وتصيب مواقع أخرى بصورة مفاجئة مسببة في كلا الحالتين الكوارث والدمار إذا كانت شدتها كبيرة ، وإذا صادفت ووقعت بؤرتها تحت مناطق مأهولة بالسكان.
أو بمعنى آخر هي ارتعاش وتحرك وتموج عنيف لسطح الأرض يعقب ذلك تحرر الطاقة من الغلاف الصخري وهذه الطاقة تتولد نتيجة لإزاحة عمودية أو أفقية بين صخور الأرض عبر الصد وع التي تحدث لتعرضها المستمر للتقلصات والضغوط الكبيرة. فالزلازل الأرضية تولد أمواجا طولية وأمواجا عرضية والتي تتراكب فيما بينها بالقرب من القشرة الأرضية فتزداد سعتها مما يولد قوى تزعزع استقرار الصخور على المنحدرات فتؤدي الى حصول الانهيارات الأرضية أو الى انزلاق المنحدرات. والهزات الأرضية يصاحبها العديد من الشقوق والانهيارات الأرضية وتساقط الكيل الصخرية أو يهيئها لحدوثها وانطلاقها نحو الأسفل بكتل متفاوتة الحجم والشكل والوزن تنطلق من المرتفعات والسفوح بفعل القوى الرأسية والأفقية للموجات الزلزالية في مناطق البؤر السطحية للزلازل والمناطق المجاورة أو في تلك المناطق التي تصلها الموجات الزلزالية المدمرة بحسب قوة الزلزال وحدة التضاريس وتأثير قوى الجاذبية الأرضية وبعض العوامل الأخرى وان التأثير غير المباشر للموجات الزلزالية تؤدي الى خلخلة الكتل الصخرية والتربة الغير مستقرة مما يؤدي الى إضعاف مستويات الإسناد في الحواف والمنحدرات الجبلية ، كما لوحظ العديد من تلك الانهيارات الأرضية بعد زلزال ذمار 1982 وزلزال العدين. والهزات الأرضية التي تحدث بين الحين والأخر في كل من البحر الأحمر وخليج عدن وخليج تاجروا في جيبوتي وخاصة التي تبلغ قوتها 4.5 بمقياس ريختر نتيجة الإجهادات للتوسع المحوري لكل من البحر الأحمر وخليج عدن لها تأثير مباشر أو غير مباشر على بعض المناطق بحكم ارتفاعها من ناحية وقربها من مصدر الهزات الأرضية أو أنها تقع ضمن الصدوع الموازية لانفتاح البحر الأحمر وخليج عدن من ناحية أخرى. وهنا يمكن القول أن الزلازل تعتبر كعامل محفز لحدوث الانهيارات والانزلاق الأرضية أن الاستخراج المفرط من المياه والنفط من تحت سطح الأرض يؤدي الى خلق أجواء مناسبة لتنشيط النشاط الزلزالي , وتظهر تلك الأنواع من الزلازل في حالة انخفاض أو زيادة الضغط والطاقة بين الطبقات .

تسجيل التغيرات الفيزيائية في المناطق المندفعة والزاحفة لحدوثها من خلال التغيرات التي تطرأ على مكونات الصخور وما تحمله من خامات (ا لمعادن), تتمثل تلك التغيرات بالتغيرات الليثولوجية , كيميائية, مغناطيسية , الكهربائية , زيادة الضغط الناجم من الصخور الحامية لها والتي تقع فوقها. لذا من الضروري دراسة تركيب ومكونات القشرة الأرضية لغرض تحديد نشاط تراكيب الفوالق المندفعة في مناطق(التجمعات السكنية), ولاسيما المناطق الخطرة زلزالية (مناطق الجبلية والسهلية ) الواقعة أمامها, مناطق ذات الشلالات الكبيرة , طرق سكك الحديد, الإنفاق تحت الأرض , مناجم حقول المعادن,حفر آبار عميقة التي تحتوي على مشاريع للطاقة الذرية التي تتطلب ظروف بنائها قبل كل شيء من تأمين الظروف الجيولوجية للمناطق التي او التي تنشا فيها المشاءات النووية.

أن مناطق الانزلاق الأرضية تأثرت صخورها النارية والمتحولة والرسوبية بالعديد من الصدوع والشقوق والفواصل عند تكوينها التي أدت الى رفع وخفض بعض القطاعات الجيولوجية في تلك المناطق حيث أن بعض الصدوع والشقوق والفواصل العديدة تأخذ اتجاهات مختلفة مما جعلها غير مستقرة جيولوجياً وجعلها شديدة الانحدار مما سهل عملية التعرية الطبيعية التي تساعد على حدوث الانهيار وتساقط الكتل الصخرية.

وقد جعلت تلك المناطق غير مستقرة جيولوجياً كونها تقع على ملتقى حواف الصدوع ، وهذه الصدوع نشطة أي مازلت في وضع غير مستقر نتيجة وجود بعض الشقوق السطحية فيها والتي تظهر بين الحين والآخر في بعض المناطق وتأخذ نفس اتجاه الصدوع التي تتواجد فيها وهذه تساعد على حدوث الانهيار الأرضي كون المباني السكنية بنية على حواف وملتقى هذه الصدوع بالإضافة الى جرف المدرجات الزراعية. كما أن عوامل التعرية القديمة والحديثة في تلك المناطق أدت الى تهشم وتفتت وتحلل بعض أجزاء الصخور الى أطيان على امتداد واسع حيث تنكشف هذه الصخور الطينية في أماكن عدة ومن ضمنها مناطق الانهيار الأرضي التي يصل سمك الطبقات الطينية فيها الى أكثر من( 3 متر). وهذه الصخور الطينية تلعب دوراً أساسيا في عملية الانهيار الأرضي ، والبعض منها تنكشف على هيئة عدسات إذ يتراوح سمكها في بعض الأماكن الى أكثر( 30 سم).
- تقييم المخاطر الزلزالية على المنشآت في المملكة العربية السعودية:
نظرا إلى أبعاد المخاطر الزلزالية وما قد ينجم عنها من دمار وهلاك، واعتمادا على سجلات الهزات الأرضية في المنطقة فان تقييم هذه المخاطر والاستفادة من هذا التقييم في عملية تصميم المنشات يعتمد على عاملين رئيسين هما: (1)الشدة الزلزالية"Seismic Intensity - SI": حيث تحدد هذه الشدة من خلال التحليل الإحصائي للسجل الزلزالي خلال فترة زمنية معينة ومن ثم الحصول على قيم مماثلة لفترات زمنية قادمة مع فرض احتمال زيادة هذه القيم بمقدار 10%.
ولهذا الغرض تستخدم الخريطة الكنتورية لتحديد القيمة القصوى لعجلة تسارع الحركة الأرضية ]كنسبة مئوية من قيمة عجلة الجاذبية الأرضية:g = 9.81 m/sec2 [المتوقعة وبالتالي تحديد قيم الشدة الزلزالية في مختلف المناطق كايلي:
1- مناطق عالية الخطر: SI > 0.2 g
2- مناطق متوسطة الخطر:0.1 g < SI < 0.2 g
3- مناطق منخفضة الخطر:0.05 g < SI < 0.1 g
4- مناطق خالية من الخطر: SI < 0.05 g.
ويمثل الشكل(4 )التوزيع البياني(الكنتوري) لقيم هذه العجلة المتوقع حدوثها خلال الخمسين عاما القادمة في مناطق المملكة، حيث يتضح أن مناطق المملكة في عمومها تعد من المناطق منخفضة الخطر باستثناء مناطق شمال غرب المملكة (منطقة خليج العقبة) ومناطق جنوب غرب المملكة(منطقتي عسير وجيزان) حيث تقع في تطاق المناطق متوسطة الخطر إلى المناطق عالية الخطر، إضافة إلى المناطق الممتدة بمحاذاة ساحل البحر الأحمر التي تعتبر مناطق متوسطة الخطر؛تحديد كفاءة المباني لمقاومة الزلازل: يعتبر حساب الكفاءة الزلزالية مطلبا أساسيا لتحديد مدى ملائمة الهيكل البنائي( القائم أو المقترح) لامتصاص الطاقة الزلزالية عند حدوثها، ولهذا الغرض تستخدم خريطة العجلة الأرضية[ الشكل4الحداد وآخرون 1989 م [7]] لتحديد المعامل الزلزالي(كما يتضح لاحقا) ولتقدير مدى التلف المتوقع على المنشات. وقد دلت سجلات التلف الزلزالي أن نسبة تلف المباني الخرسانية المسلحة التي لم تعتمد في تصميماتها على مواصفات البناء المقاوم للزلازل قد تتجاوز 35% عند حدوث زلزال شدته 8 درجات على مقياس ميركالي العدل، في حين أن نسبة التلف هذه قد لا تتجاوز 13% في المباني الخرسانية التي صممت لمقاومة الزلازل. وتدل الدراسات أيضا على أن التكلفة الإضافية لاعتماد التصميمات الإنشائية المقاومة للزلازل كما أثبتتها تقارير الجمعية التقنية التطبيقية الأمريكية قد لا تتجاوز 1% من التكلفة الكلية للمبنى الذي تبلغ عدد طوابقه خمسة طوابق، وتتمثل هذه الزيادة في طريقة حساب وتوزيع حديد التسليح حسب مواصفات معينة

تضمن تلاحم أجزاء المبنى، أو في زيادة بسيطة في مقاطع بعض العناصر الإنشائية من اجل زيادة التلاحم بينها وبين العناصر غير الإنشائية (مثل: الجدران) حتى يتحقق السلوك الإنشائي المرغوب لنظام الهيكل البنائي عند حدوث الهزة الزلزالية من خلال آلية مرونة الهيكل البنائي التي توضح لاحقا في هذا ابحث.

ثالثا الميل والانحدارات:
نجد أن معظم مناطق الانهيارات والانزلاقات الأرضية في اليمن تمتاز بانحدارات شديدة تؤدي الى عدم استقرار الكتل الصخرية والتربة الواقعة عليه ، وكلما زاد الميل اختل الثبات والاستقرار وبدأ الانهيار بالحركة نحو الأسفل أو يبقى في وضع غير مستقر ، والميل مظهر طبيعي لتركيب جيولوجي أولي أو ثانوي. وينهار المنحدر الذي يتمتع بزاوية ميل اكبر من زاوية توازن القوى المؤثرة فيه ، حيث زاوية الميل قد تصل في بعض المناطق الى أكثر من º85 درجة وبالتالي تصبح هذه المناطق عرضة لتساقط الكتل الآهلة للسقوط وزحف التربة نحو الأسفل تحت تأثير الجاذبية الأرضية الطبيعية وبعض العوامل الأخرى. وهذه الانحدارات الشديدة ناتجة عن الحركات التكتونية العنيفة والصدوع التي حدثت في العصور الجيولوجية الغابرة بالإضافة الى عوامل التعرية اللاحقة التي أدت الى تكوين انحدارات شديدة الانحدار والى تشققها وخلخلتها وانهيارها بفعل أضعاف قوى الترابط فيما بينها. والانحدارات تعتبر من أهم الأسباب الرئيسية التي تؤدي الى انزلاق الكتل الصخرية وزحف التربة وجعل المنطقة غير مستقرة جيولوجياً.
رابعا تأثير الجاذبية الأرضية:
أن الجاذبية الأرضية تلعب دوراً كبيراً في عملية الانهيارات والانزلاقات الصخرية وزحف التربة المفككة والركام الصخري على المنحدرات والتي تؤدي الى تدمير المدرجات الزراعية والمباني السكنية والبنية التحية. وقوة الجاذبية الأرضية تزداد بزيادة مقداري الكتلة ودرجة الميل ، أي تتناسب تناسبا طرديا مع مقدار الكتلة ودرجة الميل وتزداد أيضا عندما تمتلي مسامات الصخور بالمياه أثناء تساقط الأمطار. وكلما زادت درجة الميل كلما زادت هذه القوة وبهذا نجد أن ظواهر الانزلاقات الأرضية وتساقط الكتل الصخرية وزحف التربة تزداد في المنحدرات الجبلية الشديدة الانحدار عنها في المناطق ذات الانحدارات المتوسطة وتكون قليلة في السهول التي درجة انحدارها صغيرة. حيث أن مناطق الانهيارات والانزلاقات الأرضية وزحف التربة في الجمهورية اليمنية تتميز بانحدارات شديدة تصل في بعض الأماكن الى أكثر من 85º درجة ويوجد فيها كتل صخرية معلقة ومتشققة على ارتفاعات مختلفة نتيجة الحركات التكتونية القديمة وعوامل التعرية المختلفة حيث ترسب عليها الرواسب الحديثة المتكونة بعوامل التعرية مما شكل كتل غير مستقرة تراكمت على المنحدرات الشديدة الانحدار والكتل المعلقة على ارتفاعات متباينة مما جعلها تكون قوى ضغط رأسي ومائل الى أسفل تحت تأثير وزنها فتعمل الجاذبية الأرضية.
على شد تلك المواد الى أسفل وانهيارها. كما أن وجود العديد من الشقوق والفواصل في الكتل الصخرية المعلقة تساعد الجاذبية الأرضية على جذبها الى أسفل نتيجة لثقلها وامتلاء مسامات هذه الكتل بالمياه أثناء تساقط الأمطار وضعف قوى التماسك بين حبيباتها. وان عدم الاستقرار هنا ناتج عن تأثير التجوية والتعرية التي تقلل من مقاومة ا سطح المنحدرات الصخرية وتسهل عملية انزلاق الصخور غير المتماسكة أو زحف التربة الى أسفل المنحدرات بواسطة قوة جذب الأرض لها. أو بمعنى أخر يحدث الانهيار نتيجة لزيادة القوى المسببة للانهيار عن القوى المعاكسة لها والأولى سببها قوة الجاذبية والثانية مقاومة ناتجة عن قوة التماسك والاحتكاك بين الحبيبات. ويحدث هذا الانزلاق عادة عند نقاط الضعف الموجودة مثل الشقوق الناتجة عن اجتهادات الشد.

خامسا تأثير مياه الإمطار والينابيع:
تعد الأمطار من أهم عناصر المناخ ارتباطاً بحياة الإنسان فى بعض المدن كاليمن ففي اليمن لأنها المصدر الوحيد لمياه الشرب والري في اليمن ومتمثلة في الأودية الموسمية المنتشرة على نطاق واسع باليمن ، كما أنها تتحكم في عناصر البيئة المختلفة كالتربة ونوع الغطاء النباتي وكثافته وتوزيع السكان إذ يتركز سكان اليمن في المناطق الغزيرة الأمطار. وتعتبر الأمطار احد الأسباب الرئيسة التي تؤدي الى الانهيارات والانزلاق الأرضية في اليمن نتيجة لتأثر الصخور بالعديد من الشقوق والفواصل أثناء تكوينها أو من خلال العمليات الجيولوجية اللاحقة لتكوينها بالإضافة الى عوامل التعرية الأخرى. فعندما تتشبع هذه الصخور بمياه الإمطار والضباب الكثيف المشبع ببخار الماء الذي يستمر الى عدة أشهر خلال فصول السنة والعيون والينابيع من خلال الشقوق والفواصل الموجودة فيها ، تؤدي الى تقليل وإضعاف قوى التماسك والشد والاحتكاك بين أسطح التلامس للكتل الصخرية وتعمل أيضا على غسيل وإذابة المواد اللاحمة في الصخور وتكوين مادة غروية أو صابونية تسهل عملية انزلاق الصخور أو التربة التي تعلوها كما أنها تشكل حمل وثقل إضافي على الطبقات الصخرية مما يؤدي الى زيادة الوزن وتشقق الصخور نتيجة الثقل الواقع عليها مما يسهل عملية الانزلاق للمكونات الصخرية. كما أن وجود بعض الطبقات الطينية التي تتموضع عليها الكتل الصخرية المعرضة للسقوط تساعد على حدوث الانهيارات الصخرية لان هذه الطبقات لها قابلية شديدة لامتصاص المياه والانتفاخ والتشقق بعد فقدانها للمياه وبذلك تكون محفزة لحدوث الانهيارات وتساقط الكتل الصخرية. كما أن من أهم خصائص التربة في اليمن أنها خفيفة الى متوسطة القوام ، وذات مسامية متوسطة الى جيدة ، لان الكثير منها غني بالجزيئات الرملية والحصى والحجارة ، وتسمح هذه التربة بتغلغل جيد لمياه الأمطار ومياه الري ، وبالتالي تخفض الحث المائي بالإضافة الى الرطوبة سواء كانت متوفرة على شكل مطر أو ندى فإنها تعمل على إضعاف الصخر كيميائيا وميكانيكيا.


سادسا الارتفاع فى درجات الحرارة:
تعد الحرارة من أهم عناصر المناخ لما لها من تأثير مباشر على عناصر المناخ الأخرى وخاصة فى المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة صيفياً ومنخفضة شتاء وتنخفض درجات الحرارة بفعل عامل الارتفاع. ونتيجة لاختلاف درجات الحرارة أثناء الليل والنهار تؤدي الى استمرار تمدد الصخور وانكماشها وهذا يؤدي بدورة الى خلخلة أجزائها وتفتتها ، كما أن التغير في درجة الحرارة يؤدي الى تولد ضغوط وجهود متباينة في الصخر وفي اتجاهات مختلفة يكون نتيجتها على مر الوقت حدوث التشققات في الاتجاهات المختلفة مما يساعد على تهشم الصخر وتفتته خصوصاً في الطبقات الخارجية منه ، ثم يمتد التأثير الى الطبقات التي تليها من الداخل وهكذا. كما إن الصخور ليست جيدة لتوصيل الحرارة وان انتقال الحرارة من السطح إلى الداخل يكون قليلا وبالتالي لا تتمدد الأسطح الداخلية بنفس تمدد وتقلص السطوح الخارجية وهذا يؤثر على مدى انفراط وتكسر الصخر. حيث انه كلما زادت الحرارة والرطوبة تزداد التجوية الكيميائية والعكس صحيح وإذا قلت الحرارة والرطوبة زادت التجوية الميكانيكية والعكس صحيح, ويظهر تنوع عمليات التجوية وتفاوتها حسب كميات الأمطار والحرارة حيث تصبح التجوية كيميائية نشطة في المناطق التي تزداد فيها درجة الحرارة والأمطار. وتزيد عملية التجوية الكيماوية بحوالي الضعف أو الثلاثة أضعاف لكل ارتفاع في درجة الحرارة يعادل عشر درجات مئوية كما أن انخفاض درجة حرارة الماء إلى ما دون نقطة التجمد يزيد من نشاطه الميكانيكي ، كما انه تشتد عملية التجوية الميكانيكية الناجمة من التغيرات في درجات الحرارة. ففي حالة تجمد الماء يزداد حجمه في الفراغات الصخرية بنسبة 9% مما يضغط على الصخور ويفتتها ويشققها. وقد يصل ضغط الماء المتجمد والمحصور في الصخور عند درجة الحرارة – 22ْم إلى 2100 طن / قدم مربع.

التربة الانتفاخية

إذا تعرض حجم التربة أو الصخور الرخوة (Soft Rocks ) للانكماش أو التمدد عند حدوث تغير في مستوى الرطوبة بها ( Moisture ) فإنها تسمى انتفاخية. والتربة التي تحدث بها هذه الظاهرة تكون عادة تربة طينية (Clays ) إلا انه هناك بعض أنواع التربة الصفائحية( Shales) تتعرض للانكماش والتمدد أيضا.

وترجع هذه الظاهرة إلى تفتت سيليكات الألمونيوم ذات الأصول المعدنية البركانيـــــــــة (Aluminum Silicate Minerals ) لتكون تربة طينية انتفاخية من مجموعة الاسمكتايت (Steatite Group )، وأشهر أنواع التربة التي تتدرج تحت هذه المجموعة هي تربة المنت موريللونايت ( Montmorillonite )، حيث تتمدد الأنواع الصافية ( Pure ) من هذه التربة ليتضاعف حجمها خمس عشرة مرة قدر حجمها وهى جافة. ولكن هذه التربة في الطبيعة عادة تكون مختلطة بأنواع أخرى من الطين لها صفات اقل انتفاخية، ولذلك يندر أن توجد في الطبيعة تربة يتمدد حجمها ولأكثر من مرة ونصف قدر حجمها وهى جافة و في هذا خطورة طبعا على المنشأ المقام على تربة كهذه.



-1متى يصبح وجود التربة الانتفاخية مشكلة؟

إذا توافرت العوامل الثلاثة فسوف يؤدى وجود التربة الانتفاخية إلى مشاكل يتعين علينا دراستها:
أ- أن تحتوى التربة على مكونات معدنية ( Mineral components ) ذات الخواص الانتفاخية العالية .
ب- أن تتعرض هذه التربة لتغيرات كبيرة في محتوى الرطوبة .
ج- طبقة التربة المحتوية على مواد انتفاخية يجب أن تكون بسمك كاف لكي تحدث حركة تكفى لأحداث الضرر على سطح الطبقة .وعموما لو زادت نسبة التمدد الحجم لتربة الأساســـــات عن (3 % ) فإنها تودي إلى إحداث أضرار بنسبة متفاوتة للمنشات ما لم تكن أساساتها مصممة بطريقة خاصة لمواجهة ذلك( Specially designed Foundations )



-2مشك

شكرا جزيلا