سازه خاکی
خاک تقریبا در همه جای زمین قابل دسترس است. دسترسی بالا به این ماده، باعث گسترش استفاده از آن به عنوان مصالح ساختمانی شده است. خاک حتی در دوران ماقبل تاریخ نیز به عنوان مصالح ساختمانی مورد استفاد قرار می‌گرفت.
«سازه خاکی» (Earth Structure)، ساختمان یا سازه‌ای است که بخش قابل توجهی از آن توسط خاک ساخته شده باشد. امروزه، خاک به عنوان مصالح اصلی بسیاری از سازه‌های بزرگ و کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع این ماده، یکی از پرکابردترین مواد مورد استفاده در سازه‌های عمرانی و ژئوتکنیکی است. خاک، به صورت مصالح (سد، خاکریز، راه، راه آهن)، فونداسیون (سد، پل، ساختمان) و محیط ساخت (تونل، کانال) مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه، به معرفی کاربردهای خاک در سازه‌های عمرانی و ژئوتکنیکی می‌پردازیم.
نقش خاک در ساخت فونداسیون چیست؟
تمام سازه‌های عمرانی از قبیل ساختمان، پل، سد، آزادراه، تونل، دیوار حایل، برج و کانال، بر روی زمین یا درون آن ساخته می‌شوند. به بخشی که ساخت سازه بر روی آن صورت می‌گیرد، فونداسیون می‌گویند. فونداسیون، پایین‌ترین بخش یک سازه است که وظیفه انتقال و توزیع بارهای اعمال شده از طرف بخش‌های بالایی (روسازه) را بر عهده دارد.
در بسیاری از موارد، فونداسیون سازه از مواد خاکی تشکیل می‌شود. خاک‌های فونداسیون باید قادر به تحمل، انتقال و توزیع مناسب بارهای روسازه باشد. از این‌رو، بررسی ویژگی‌های خاک‌ها برای اطمینان از عملکرد صحیح آن‌ها به عنوان فونداسیون و تامین ایمنی کافی برای سازه، اهمیت بالایی دارد. مسئله اصلی در فونداسیون‌های خاکی، جلوگیری از نشست و تخریب سازه است.
ویژگی‌های خاک فونداسیون می‌تواند بر روی انتخاب نوع سازه نیز تاثیرگذار باشد. در ساخت ساختمان‌های مسکونی یا تجاری، ظرفیت باربری و نوع خاک، پارامترهایی نظیر عمق حفاری و نوع فونداسیون (سطحی یا عمیق) را تعیین می‌کند. به طور کلی، خاک‌های لومی، بهترین گزینه برای اجرای فونداسیون ساختمان‌ها هستند.
نقش خاک در ساخت سازه های نگهبان چیست؟
هنگامی که فضای کافی برای حرکت خاک کناره‌های یک سازه وجود نداشته باشد، از سازه نگهبان یا دیوار حایل استفاده می‌شود. دیوار حایل، سازه‌ای است که در برابر حرکت و فشار جانبی شیب‌های خاکی کنار جاده‌ها، تکیه‌گاه‌ها (سد، پل) و حفریات سطحی مقاومت می‌کند.
نوع سازه نگهبان مورد استفاده برای جلوگیری از ریزش شیب‌های خاکی، به نوع و خواص مقاومتی شیب‌ها بستگی دارد. در برخی از موارد، از روش‌های دیگری نظیر میخ‌کوبی به منظور پایدارسازی خاک‌ها استفاده می‌شود.
به طور کلی، پارامترهایی نظیر نوع، ظرفیت باربری، چسبندگی، زاویه اصطکاک، تراکم و رطوبت خاک‌ها بر روی انتخاب نوع سازه نگهبان تاثیرگذار هستند. به عنوان مثال، در نواحی سرد، استفاده از خاک‌های مرطوب و متورم‌شونده نظیر رس به عنوان پرکننده دیوار حایل توصیه نمی‌شود؛ چراکه انبساط و انقباض این خاک‌ها در هوای سرد می‌تواند به دیوار حایل آسیب برساند.