دمك التربة

مقدمة: عرف دمك التربة منذ القدم حينما بدأ الإنسان في بناء السدود القديمة حيث كانت تتم عملية دمك التربة بتمرير أعداد كبيرة من العمال و الحيوانات على التربة المفككة مرات متعددة. و كانت جسور السكك الحديدية في البداية تدمك بترك تربتها عدة سنين لتدمك تحت تأثير وزنها قبل وضع طبقة الزلط فوقها. و كانت الأساليب المستخدمة قديما في دمك التربة وسائل تقريبية إلى أن قدم بروكتور أبحاثه عام 1933م فأدخل الأسلوب العلمي في هذا المجال.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 تعريف الدمك

الدمك هو إعادة ترتيب حبيبات التربة بطرد الهواء فقط من فراغات التربة و يتم ذلك باستخدام وسائل ميكانيكية و ينتج عن ذلك نقص في حجم فراغات الهواء و زيادة في كثافة التربة. و يختلف الدمك من التصلب بأن الأخير هو طرد تدريجي للمياه من التربة المشبعة باستخدام إجهاد مستمر و يصاحب ذلك نقص في الحجم.

 أهمية الدمك كتطبيق هندسي

• في مجال السدود الترابية فإن دمك تربة الردم في السد تزيد مناعته لنفاذ الماء مما يقلل كمية الماء المتسربة منه. كما أن قوة القص لردم مدموك جيدا تساعد على ثبات هذا الردم و مقاومته للانزلاق.
• و في مجال الطرق و المطارات فإن هذه الأعمال الهندسية تزيد سعتها الحملية إذا أنشأت على أساس مدموك جيدا.
• و في مجال تحسين خواص التربة في عمليات الأحلال
• الدمك من أهم العمليات اللازمة لتثبيت التربة سواء أضيفت مادة التثبيت أم لم تضاف.

 تجارب الدمك العملية

  تهدف تجارب الدمك العملية إلى إيجاد وضع قياسي يكون أساسا و استرشادا لإجراء عملية الدمك في الموقع.
و يوجد العديد من التجارب العملية التي تعتمد على طريقة و نوع الدمك، و ينقسم الدمك إلى الأنواع الأتية:

- الدمك الديناميكي: حيث يتم الدمك بواسطة دق بمطرقة تسقط من ارتفاع معين. - الدمك بالعجن: حيث يتم الدمك بواسطة اختراق وافر للتربة ثم يحدث بعض العجن في التربة أثناء الدمك. - الدمك بحمل ستاتيكي: حيث تدمك التربة في قالب تحت حمل ستاتيكي. - الدمك بالهز: حيث يتم دمك التربة بتعريضها للاهتزاز.

 اختبار بروكتور القياسي

تجفف عينة من التربة بعد أن تسحق بحيث يكون التجفيف هوائيا في حدود 5 كحجم مارة من منخل فتحته 20ملم ثم تضاف كمية من الماء حسب نوع التجربة بحيث تعطي محتوى رطوبة ما بين 4% إلى 6% للتربة الرملية و الزلطية و بقيمة تتراوح بين 8% إلى 10% للتربة الطينية و الطمية ثم توضع العينة على ثلاث طبقات في القالب المكون في اسطوانة مفرغة قطر 10.2سم و ارتفاعه الداخلي 1.6سم (يعطي حجما حوالي 944سم3) كما أن هذه الاسطوانة لها امتداد علوي ارتفاعه 6سم و تدمك كل طبقة من الطبقات الثلاث بواسطة الدق 20دقة بمطرقة تزن حوالي 2.5كلغ و قطرها 5.1سم و تسقط من ارتفاع 30.5سم ثم يزال الامتداد العلوي للاسطوانة و تسوى التربة بداخلها ثم يوزن القالب الاسطواني بما يحتويه من تربة لحساب الكثافة الرطبة للعينة و المحتوى المائي لها.

 اختبار بروكتور المعدل

أحدث الاتحاد الأمريكي لموظفي الطرق الحكومية تطويرا في تجربة بروكتور القياسية شمل وضع العينة على 5 طبقات و المطرقة بوزن 4.5كلغ تسقط من ارتفاع 45 سم و هذا يبين أنه كلما زاد جهد الدمك فإن أكبر كثافة جافة لنفس التربة تزيد و أقصى رطوبة محتوية تقل.

 نظرية الدمك

تبين من نتائج اختبارات الدمك أن الكثافة الجافة تزيد عند دمك تربة مع زيادة نسبة الرطوبة تحت أي جهد دمك
إلى أن تبلغ العينة الرطوبة القصوى ثم تنخفض الكثافة الجافة بعد الزيادة في الرطوبة عند الحد الأقصى. و هناك نظريات كثيرة لتفسير ذلك منها أنه إذا كانت الرطوبة في تربة ما منخفضة فإن حبيباتها تتغلف بطبقة رقيقة من الماء و الهواء الذي يفصل هذه الحبيبات يكتسب ضغطا جويا حيث يكون الهواء في بادئ الأمر متصل بالجو. فإذا دمكت الحبيبات مع بعضها بحيث يمتنع اتصال الهواء الموجود في الفراغات بالجو فإن ضغط الهواء المحبوس في الفراغات يزيد عن الضغط الجوي بمقدار يتوقف على درجة تقارب الحبيبات من بعضها و حجم الهواء المحبوس في الجيوب الناتجة من تقارب الحبيبات. و كلما كان حجم الهواء المحبوس كبيرا كلما كان ضغطه صغيرا و العكس صحيح.

و عندما تزيد الرطوبة عن أقصى محتوى فإن الجزء الأكبر من جهد الدمك يستنفذ للتغلب على الزيادة في ضغط الهواء المحبوس و الذي يبدوا أنه أكبر من الضغط في حالة نسبة الرطوبة القصوى مما ينتج انخفاض في نسبة الهواء المحبوس أما الجزء المتبقي من جهد الدمك فإنه يفشل حتى في التغلب على مقاومة الاحتكاك الصغيرة بين الحبيبات مما ينتج عنه زيادة في نسبة المسام و بالتالي في انخفاض في الكثافة الجافة و تستمر هذه العملية مع زيادة الرطوبة إلى أن تصل رطوبة تكون عندها نسبة الفراغات الهوائية أقل ما يمكن.

و إذا زادت الرطوبة عن هذا الحد فإن الهواء المحبوس يكون أكبر من جهد الدمك الذي يفشل في ضغط الهواء المحبوس أو التغلب على الاحتكاك بين الحبيبات. و على هذا تكون النتيجة انخفاض في كثافة التربة الجافة و زيادة في المسام ونسبة الفراغات الهوائية.

و مما سبق يمكن استنتاج أن الضغط المتوالد في الفراغات الهوائية خلال علمية الدمك هو الذي يلعب دورا كبيرا في تشكيل منحنى الدمك. - العوامل المؤثرة على الدمك:

1- المحتوى المائي: تزيد الكثافة الجافة في زيادة المحتوى المائي إلى أن تصل التربة بمحتواه المائي إلى القيمة القصوى ثم بعدها تتناقص الكثافة الجافة بزيادة المحتوى المائي.

2- كمية الدمك: لكل تربة نوع معين مناسب لها من الدمك، و زيادة طاقة الدمك تزيد من قيمة الكثافة الجافة القصوى و يخفض المحتوى المائي الأمثل و عامة فإن زيادة جهد الدمك أو طاقة الدمك تجعل المنحنى يتحرك شمالا إلى الأعلى.

3- نوع التربة: الكثافة الجافة القصوى تعتمد على نوع التربة. و التربة ذات الحبيبات الخشنة المتدرجة يكون لها كثافة جافة قصوى أكبر من تلك التربة ذات الحبيبات الناعمة. و الطين له أقل كثافة قصوى.

4- طريقة الدمك: تؤثر على قيم الدمك و تشمل طريقة الدمك سواء المعلمية أو الحلقية على وزن المطارق وكيفية الدمك (ديناميكي أو ستاتيكي، عجن أو هرس) و زمن الدمك و المساحة المعرضة للدمك.

5- الإضافات: توجد بعض الإضافات يمكن استخدامها لتحسين صفات الدمك.

 تأثير الدمك على خواص التربة

1- يزيد الدمك من مقاومة القص للتربة. 2- يزيد قدرة تحمل التربة. 3- يخفض من قدرة التربة على الانضغاط و الهبوط. 4- يقلل الدمك من نفاذية التربة و بالتالي تنخفض قدرتها على تسرب المياه.

 طرق الدمك في الموقع

دمك التربة ينفذ في الموقع بإحدى الطرق الآتية: ‌أ- الدمك بالهراسات: يوجد من الآلات الهرس عدة أنواع: - هراسات العجل الناعم: و هي المعروفة بهراسات العجلات الثلاث و يوجد منها أوزان مختلفة. - هراسات ذات الإطارات المنفوخة تحت ضغط : و هي هراسات تتركب منة عدة عجلات صغيرة ذات إطارات منفوخة و يزن الثقيل منها حوالي 200طن و يتوقف عدد مرور هذه الهراسات و الضغط الذي تحدثه على التربة على درجة الدمك المطلوبة و سمك التربة.

- هراسات قدم الغنم: و هي تتركب من اسطوانات صلب مفرغة ذات أقدام منشورية موزعة على سطح الاسطوانات و يمكن تغيير وزن الاسطوانات عن طريق ملئها بالمياه.

‌ب- الدمك بالمطارق: يتم الدمك عن طريق الدق بمطارق و يتراوح وزن المطرقة من 30 إلى 150 كلغ و منها ما يصل وزنه إلى واحد طن.

‌ج- الدمك بالهز: يتم دمك التربة باستخدام أجهزة محدثة للاهتزازات. و منها ما هو يدوي للأعمال الصغير و منها ما هو ضخم. و من هذه الأجهزة ما يسمى بالتعويم الاهتزازي و الذي يحتوي على اسطوانة اهتزازية طولها 2 م و قطرها الخارجي 43 سم و تنزل الاسطوانة الاهتزازية تفي التربة عن طريق دفع المياه من أسفلها ثم تعرض الاسطوانة للاهتزاز فتدمك التربة حولها و عندما يتم الدمك تضاف تربة أخرى حول الاسطوانة ثم ترفع الاسطوانة بمقدار 30سم ثم تكرر العملية مرة أخرى . و يستخدم هذا النوع لدمك أعماق تصل إلى تسعة متر.

 المراجع

1- مكانيك التربة الجزء الأول و الثاني 2- الكود المصري لميكانيك التربة و تصميم الأساسات