تیپ خاک چیست؟

تیپ خاک چیست؟
فهرست مطالب

در ایران طبق استاندارد ۲۸۰۰ زلزله، خاک‌ها به ۴ تیپ اصلی تقسیم بندی شده‌اند. نحوه تقسیم‌بندی این آیین نامه، بر اساس سرعت موج برشی عبوری در این خاک‌ها می‌باشد. هر طبقه از تیپ خاک دارای مشخصات خاص خود می‌باشد. ما در این مقاله قصد داریم تا به انواع تیپ‌های خاک بپردازیم.

انواع تیپ خاک

به طور کلی، خاک برمبنای میانگین سرعت امواج زلزله، به ۴ دسته زیر تقسیم بندی می‌شود:

  • تیپ خاک ۱
  • تیپ خاک ۲
  • تیپ خاک ۳
  • تیپ خاک ۴

مشخصات تیپ خاک ۱

تیپ خاک ۱، از مستحکم‌ترین خاک‌های سطحی می‌باشد؛ به طوری که بر اساس آیین نامه ۲۸۰۰، سنگ‌ها و شبه سنگ‌ها در این دسته قرار می‌گیرند. سرعت موج برشی عبوری در خاک نوع ۱، بیشتر از ۷۵۰ متر بر ثانیه بوده و عمدتا از سنگ‌های آذرین، رسوبی و دگرگونی تشکیل شده است.

  • تیپ ۱، بهترین خاک برای ساخت و ساز انواع سازه‌ها محسوب می‌شود.
  • خاک‌های بسیار سخت‌ و شبه سنگ‌ها، جزء این دسته‌بندی قرار می‌گیرند.
  • سرعت موج برشی عبوری از آن‌ها بیش از ۷۵۰ متر بر ثانیه می‌باشد.

مشخصات تیپ خاک ۲

تیپ خاک ۲، شامل خاک‌های بسیار متراکم  و سنگ‌های سست می‌باشد. شن و ماسه متراکم و رس بسیار سخت، با ضخامتی بیشتر از ۳۰ متر مشمول این دسته می‌باشند. سرعت موج در خاک تیپ ۲، بین ۳۷۵ الی ۷۵۰ متر بر ثانیه است. از جمله سنگ‌هایی که در این دسته قرار می‌گیرند، سنگ‌های آذرین و رسوبی سست، مانند توف و سنگ‌های متورق و هوازده می‌باشند.

  • بعد از تیپ ۱، بهترین خاک برای ساخت و ساز محسوب می‌شود.
  • خاک‌های بسیار متراکم و سنگ‌های سست در این دسته قرار خواهند گرفت.
  • سرعت موج برشی عبوری از خاک نوع تیپ ۲ بین ۳۷۵ تا ۷۵۰ متر بر ثانیه می‌باشد.

مشخصات تیپ خاک ۳

تیپ خاک ۳، شامل خاک‌هایی با تراکم متوسط می‌باشد. سنگ‌های متلاشی شده در اثر هوازدگی، جزو خاک نوع سه به شمار می‌روند. همچنین، خاک‌هایی با تراکم متوسط، طبقات شن و ماسه، با پیوند متوسط و رس‌ها با سختی متوسط جزو نوع ۳ می‌باشند. سرعت موج برشی، در آن بین ۱۷۵ تا ۳۷۵ متر بر ثانیه است.

  • تیپ ۳ متداول‌ترین خاک بوده و از تیپ ۲ ضعیف‌تر است.
  • سنگ‌های متلاشی شده در اثر هوازدگی و خاک‌هایی با تراکم متوسط، جزء نوع سوم دسته‌بندی می‌باشند.
  • سرعت موج برشی عبوری از خاک نوع ۳، میان ۱۷۵ تا ۳۷۵ متر بر ثانیه می‌باشد.
مشخصات تیپ خاک

مشخصات تیپ خاک ۴

نرم بودن و سست بودن خاک، اصلی‌ترین ویژگی خاک تیپ ۴ می‌باشد. هرگونه پروفیل، که شامل حداقل ۶ متر رس با اندیس خمیری بیش از ۲۰ و رطوبت بیشتر از ۴۰٪ باشد. به عنوان نمونه، نهشته‌های نرم با رطوبت بالا در اثر بالا بودن سطح آب زیر زمینی مشمول این دسته است. سرعت موج برشی در خاک نوع ۴ کم‌تر از ۱۷۵ متر بر ثانیه می‌باشد.

  • تیپ ۴، ضعیف‌ترین خاک محسوب می‌شود. این به معنی غیرمجاز بودن ساخت بر روی این خاک نمی‌باشد؛ بلکه اسکلت ساختمان سنگین‌تر طراحی و اجرا می‌شود.
  • خاک‌های نرم با رطوبت بالا به علت بالا بودن سطح آب زیرزمینی جزء این دسته محسوب می‌شوند.
  • سرعت موج برشی عبوری از خاک نوع چهار کم‌تر از ۱۷۵ متر بر ثانیه می‌باشد.

تعیین تیپ خاک

برای تعیین تیپ خاک باید آزمایش‌های زیر را انجام داد:

  1. آزمایش دانهول
  2. آزمایش نفوذ استاندارد SPT
  3. آزمایش ۳ محوری
  4. آزمایش تک محوری

 

آزمایش دانهول

آزمایش دانهول

اصلی‌ترین آزمایش صحرایی، که از نتایج آن به‌طور غیرمستقیم می‌توان تیپ خاک را تشخیص داد، آزمایش دانهول می‌باشد. نتایج تست دانهول، مستقیما سرعت موج برشی در خاک را به ما نشان می‌دهد. با داشتن سرعت موج برشی، می‌توان نوع خاک را تشخیص داد. هرچه سرعت موج برشی در خاک بیشتر باشد، نشان دهنده آن است که آن خاک سفت‌تر و متراکم‌تر است. به عنوان نمونه، اگر سرعت موج برشی در خاک، بیش از ۷۵۰ متر بر ثانیه باشد، خاک نوع ۱ بوده و اگر سرعت موج برشی در آن‌ها کمتر از ۱۷۵ متر بر ثانیه باشد، خاک‌‌ها ضعیف و سست می‌باشند و در رده تیپ ۴ قرار می‌گیرند.

آزمایش نفوذ استاندارد SPT

چناچه محاسبه مستقیم سرعت موج برشی امکان پذبر نباشد، از روابط تقریبی استفاده می‌شود. یکی از آزمایش‌هایی که با استفاده از آن می‌توان سرعت موج برشی را تخمین زد، آزمایش نفوذ استاندارد می‌باشد. به‌طور کلی، اگر عدد SPT استاندارد در خاکی بالاتر از ۵۰ باشد آن خاک متراکم بوده و تیپ ۲ است. عدد SPT، پایین‌تر از ۵۰ نیز نشانگر نوع ۳ یا ۴ می‌باشد. معیار تعیین تیپ خاک در آزمایش نفوذ استاندارد عدد ۱۶۰ می‌باشد؛ به طوری که، اگر عدد SPT بیش از ۱۶۰ شود از نوع متراکم تیپ ۲ یا ۱ در نظر گرفته می‌شود. 

آزمایش ۳ محوری

این روش نیز یکی دیگر از روش‌های نام برده در آیین نامه ۲۸۰۰ می‌باشد که بر حسب چسبندگی زهکشی نشده در خاک‌ها تیپ آن‌ها را تعیین می‌کند. برای این کار، باید میزان چسبندگی خاک با استفاده از آزمایش ۳ محوری uv مشخص شود. سپس با عدد به دست آمده و مراجعه به اطلاعات زیر می‌توانید تیپ خاک را مشخص کنید.

  • اگر cu از عدد ۲۵۰ بیشتر بود، خاک تیپ۱ یا تیپ ۲ است.
  • اگر عددی بین ۷۰ الی ۲۵۰ کیلوپاسکال بود، خاک تیپ ۳ است.
  • با مشاهده عدد کمتر از ۷۰ کیلو پاسکال نیز می‌توانید متوجه شوید که خاک تیپ ۴ است.

آزمایش تک محوری

در این روش برای تعیین تیپ خاک نیز باید چسبندگی زهکشی نشده خاک‌ها با روش آزمایش تک محوری تعیین شود. در صورت مشاهده عدد بیشتر از ۲۵۰ کیلو پاسکال خاک تیپ ۱ یا تیپ ۲ می‌باشد. اگر این عدد بین ۷۰ تا ۲۵۰ کیلو پاسکال باشد، با خاک تیپ ۳ مواجه هستیم. Cu زیر ۷۰ نیز بیانگر وجود خاک تیپ ۴ است.

تیپ مناسب خاک

برش پایه، هنگامی که زلزله رخ می‌دهد، در جهات گوناگونی به ساختمان نیرو وارد می‌کند که برآیند آن‌ها در دو جهت افقی و قائم می‌باشد. نیروی قائم زلزله، به علت آنکه از نیروی افقی کوچک‌تر بوده و توسط نیروی وزن ساختمان تا حدودی خنثی می‌شود، قابل صرف نظر کردن می‌باشد. اما لازم است که نیروی افقى زلزله، با دقت بالایی محاسبه شود. طبق استاندارد ۲۸۰۰، نیروی افقی زلزله در ساختمان‌های گوناگون به صورت یکسان توزیع نمی‌شود و تابع پارامترهای مختلفی است. آنچه در مورد تیپ خاک مورد بررسی قرار گرفته می‌شود، ضریب بازتاب بوده که در آن اثرات خاک ساختگاه تاثیرگذار می‌باشد. ضریب بازتاب ساختمان، نشان دهنده نحوه پاسخ ساختمان به حرکت زمین با توجه به نوع و گونه آن است. از این حیث، خاک ساختگاه را به چهار دسته خاک نوع یک، دو، سه و چهار تقسیم بندی می‌کنند.

نوع زمین تیپ خاک

خاک تیپ یک، ضریب بازتابی کمتری دارد؛ یعنی در هنگام زلزله، نیروی کمتری به ساختمان منتقل می‌کند. از همین رو، تیپ ۱ بهترین نوع خاک و تیپ ۴ ضعیف‌ترین نوع است. چراکه خاک تیپ چهار، نیروی زلزله بیشتری را به ساختمان منتقل می‌کند. همچنین نوع دو از سه قوی‌تر و مستحکم‌تر است. تفاوت‌های خاک تیپ دو و سه موجب شده است تا میزان مصالح مصرفی ساختمان در نوع ۳ افزایش بیشتری یابد. به عبارت دیگر، احداث ساختمان بر روی خاک نوع دو هزینه بسیار کمتری را در پی خواهد داشت.

تاثیر تیپ خاک بر ساخت و ساز

تعیین نوع خاک پروژه ساختمانی، در محاسبه نیروی زلزله وارد بر ساختمان تاثیر بالایی داشته به‌طوری که با تغییر آن از ۱ به ۲، از ۲ به ۳ و از ۳ به ۴، باعث افزایش نیروی زلزله وارد به ساختمان و پیرو آن، بالا رفتن مقاطع تیر و ستون، مقاطع فونداسیون‌ها، بادبندها و دیوارهای برشی و نهایتاً افزایش هزینه‌های ساختمان را در پی دارد.

اهمیت اگاهی از تیپ خاک

اهمیت این مسئله به علت آسیب‌های ناشی از زلزله می‌باشد که می‌تواند خسارات بالایی به جان و مال انسان‌ها وارد کند. برای اینکه در محلی، ساختمانی احداث شود، بسیار مهم است که بدانید زمین زیر آن، تا چه میزانی مقاوم است و در صورت وقوع زلزله، چقدر ضرر و آسیب خواهد دید. تعیین تیپ خاک این موضوعات را روشن می‌کند و مواد و مصالح لازم بر اساس تیپ خاک تهیه می‌شود.

اگر در مکانی قصد احداث سازه‌ای را داشته باشند، اما امکان تعیین تیپ خاک به هر دلیلی وجود نداشته باشد، تیپ خاک ۳ در نظر گرفته می‌شود.
اهمیت تعیین تیپ خاک‌ها به حدی بالا است که توصیه می‌گردد که در صورت در اختیار نداشتن امکانات آزمایشگاهی، از روش تعیین تیپ چشمی بهره بگیرید.

روش چشمی

در این روش لازم است تا یک جسم مقاوم شبیه به میخ را درون زمین فرو ببرید. اگر این کار به سادگی انجام شد، خاک می‌تواند تیپ ۳ یا ۴ باشد. اما اگر نتوانسید با فشار دست این کار را انجام کنید، احتمالا تیپ خاک ۱ یا ۲ می‌باشد. به یاد داشته باشید که این روش دقیق نبوده و نباید برای ساختمان‌سازی مورد استفاده قرار بگیرد.

خاک‌های حاره‌ای و مجاور حاره‌ای

حدودا ۲۵٪ سطح کره زمین را، مناطق حاره‌ای اشغال کرده‌اند. در تشکیل خاک‌های حاره‌ای و تیپ خاک در این مناطق، آب و هوا، بیشتر از سایر عوامل تاثیرگذار می‌باشند. در این مناطق، درجه حرارت ماهیانه در سردترین ماه‌های سال تقریباً بالای ۱۸ درجه سانتی گراد است به علاوه، این مناطق، ویژگی‌ها و مشخصه‌های دیگری نیز دارند که عبارت‌اند از: 

  • نوسان کم درجه حرارت
  • باران سالیانه زیاد
  • نبود فصل خزان
  • وجود پوشش گیاهی و جنگلی انبوه
  • تجزیه سنگ‌ها
  • شست و شوی سریع بازها

خاک‌های مناطق حاره‌ای با خاک‌های مناطق قطبی به علت‌هایی که در بالا توضیح داده شد، متفاوت هستند؛ چون آب و هوای قطبی دارای زمستان‌های سرد و طولانی است؛ از این رو، ضخامت خاک آن مناطق فوق‌العاده کم است؛ اما آب و هوای حاره‌ای واقعی باعث تخریب بسیار زیاد سنگ‌ها شده، لذا ضخامت خاک‌های آن خیلی زیاد است. تخریب در این مناطق اغلب شیمیایی بوده در صورتی که در مناطق قطبی، تخریب بیشتر به صورت مکانیکی صورت می‌گیرد. 

دوره یخبندان، در تکامل خاک‌های حاره‌ای اختلال‌هایی وارد نکرده، بلکه فقط موجب تکامل آن شده است. بنابراین، خاک‌های حاره‌ای در حقیقت بسیار قدیمی‌تر از خاک‌های قسمت اعظم اروپا و قسمت‌های دیگر جهان است.

تقسیم بندی خاک بر حسب عوامل گوناگون

تیپ خاک و انواع‌ این مواد، بر اساس دو عامل مهم تقسیم بندی می‌شوند که عبارت‌اند از:

  • تقسیم بندی بر اساس نوع ماده
  • تقسیم بندی بر اساس آب و هوا

تقسیم بندی بر اساس نوع ماده

اگر سنگ مادر کربناتی نباشد، تاثیرش را بر روی تیپ خاک گذاشته و گاهی باعث تشکیل خاک‌های زیر می‌شود:

  • لیمون‌های قرمز: این خاک چسبنده و دارای مقادیر زیادی کائولینیت می‌باشد.
  • خاک‌های سرخ: دانه‌بندی این خاک ریز بوده و به آسانی خرد می‌شود. اسید سیلیسیلک، در خاک‌های سرخ به شدت شسته شده و همچنین از بازها فقیر هستند.
  • خاک‌های سرخ لاتریتی: که در آن‌ها به مقدار زیادی اکسید آلومینیوم آزاد وجود دارد. این خاک‌ها در آب و هوای مرطوب که دوره خشکی آن‌ها بالاست، تشکیل می‌شود.

تقسیم بندی بر اساس آب و هوا

از آنجایی که عامل هوا بر تیپ خاک مماطی تاثیرگذار است، می‌توان گفت که تقسیم بندی بر اساس آب و هوا و شست و شوی خاک به صورت زیر می‌باشد:

  • خاک‌های سرخ ساوانی: که در آب و هوای متغیر مرطوب تشکیل شده و به اندازه کافی حاصل‌خیز است.
  • لیمون‌های سرخ: این خاک شست و شو یافته، از لحاظ باز فقیر و در مناطق جنگل‌های همیشه سبز آب و هوای مرطوب یافت می‌شود.
  • خاک‌های لاتریتی: مثل خاک‌های سرخ لاتریتی هستند.
  • لاتریت‌های واقعی

تاثیرات آب و هوای خشک بر خاک

این مناطق آب و هوایی، در نیم‌کره شمالی از آفریقای شمالی شروع می‌شود، از عربستان و آسیای مرکزی می‌گذرد و تا چین شمالی ادامه پیدا می‌کند. در نیم‌کره جنوبی، شامل قسمت‌هایی از شمال شیلی، آرژانتین و استرالیا می‌شود. این آب و هوا که حدوداً یک چهارم از کره زمین را در بر می‌گیرد، از لحاظ تشکیل تیپ خاک و کشاورزی دارای ویژگی‌های زیر است:

  • نزولات جوی کم‌تر از تبخیر است، ریزش باران در آنجا بیشتر بصورت حادثه‌ای بوده و تبخیر زیاد و بالا آمدن آب، باعث جمع شدن بازها در خاک می‌شود.
  • خشکی هوا در آنجا در میزان بالا اتفاق می‌افتد و جمعیت آن کم است.
  • اختلاف بالای درجه حرارت در این مناطق، سبب تخریب فیزیکی با شدت بالای سنگ‌ها می‌شود.
  • پوشش گیاهی آن در مقایسه با مناطق معتدل گرم و مرطوب، کم‌تر است و هرچه از مناطق استپ جنگلی، به طرف مناطق بیابانی پیش رویم، پوشش گیاهی به تدریج رو به کاهش می‌رود، بدین صورت که استپ درختی، رفته رفته به استپ بوته‌ای و سپس به تدریج به استپ علفی و بعد به مناطق نیمه‌بیابانی و آنگاه به مناطق بیابانی می‌رسیم. جنگل‌های محدود به خاک‌هایی می‌شود، که دارای آب اضافی باشند.
  • خاک‌های مناطق خشک، همواره از کاتیون‌های اشباع شده بوده و نمک موجود در آب زیرزمینی، برای تشکیل خاک از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشد.

نمونه‌هایی از خاک‌های مناطق خشک

دو نمونه از خاک‌های مناطق خشک وجود دارند که عبارت‌اند از:

  • خاک‌های بلوطی رنگ
  • خاک‌های خاکستری
  • خاک‌های بیابانی

با اینکه این خاک‌ها در یک منطقه به وجود می‌آیند، اما می‌توان گفت که تیپ خاک در این نوع‌ خاک‌ها باهم متفاوت‌ است.

خاک‌های بلوطی رنگ

این نوع از خاک‌ها، خاک‌های استپ‌های علف کوتاه بوده و از لحاظ ساختمان و رنگ، با خاک‌های سیاه استپی متفاوت می‌باشند. این خاک‌ها به علت خشکی زیاد آب و هوا به جهت تشکیل هوموس، کیفیت هوموس و دانه‌بندی به خوبی خاک‌های سیاه استپی نیستند. مقدار هوموس این تیپ خاک ۲ تا ۴ درصد، و نسبت کربن به ازت در هوموس، تقریبا ۱۲ می‌باشد. در آب و هوای استپی که تابستان‌های آن گرم و زمستان‌های آن سرد و تقریبا دارای ۲۵۰ تا ۳۰۰ میلی‌متر باران در سال است، تشکیل می‌شود. در این خاک‌ها نسبت به چرنوزیم بوته کم‌تری می‌روید. پراکندگی این خاک‌ها در مناطق وسیعی از آمریکای شمالی، اروپای جنوب شرقی و آسیای مرکزی می‌باشد.

رنگ افق A، در این خاک‌ها به رنگ بلوط می‌باشد. در این خاک‌ها منافذ و سوراخ‌های ریز متعددی وجود دارد که آن‌ها را جانوران به وجود آورده‌اند. این گذرگاه‌های حیوانی، غالبا به شکل جیبی وارد افق B می‌شود. افق C اغلب از لس تشکیل شده است. در این خاک‌ها کربنات کلسیوم به علت خشکی زیاد کم‌تر شسته می‌شود و در عمق ۴۰ تا ۶۰ سانتی متر از سطح خاک قرار دارد. کمی پایین‌تر از آن، ممکن است سولفات کلسیوم ظاهر شود.

خاک‌های خاکستری

در مناطق خشک، ۱۲۵ تا ۲۵۰ میلی متر در سال باران می‌بارد و گیاهان آن مقاوم به خشکی هستند. در چنین شرایطی، پوشش گیاهی خیلی کم بوده و میزان بقایای گیاهی خیلی پایین می‌باشد؛ از همین رو، مقدار هوموس افق A در این خاک حدوداً به ۱٪  می‌رسد. رنگ قسمت‌های سطحی‌تر این خاک‌ها کمی روشن‌تر از قسمت زیرین آن بوده و واکنش خاک رویی آن اغلب قلیایی است. افق B بیشتر از افق A کربنات دارد؛ به علاوه، افق B اغلب دارای گچ بیشتری نیز می‌باشد. در این خاک‌ها علاوه بر کلسیم و منیزیوم، سدیم نیز در قسمت قابل واکنش خاک وجود دارد که باعث نامرغوبی ویژه‌ای در خواص افق B می‌شود. خاک‌های قهوه‌ای و خاکستری معمولا در نوع تیپ خاک ۳ و ۴ بوده و در مناطق خشک آسیا و قسمت‌های غربی آمریکای شمالی، دیده می‌شوند.

خاک‌های بیابانی

خاک‌های بیابانی، در مناطقی تشکیل می‌شوند که نزولات جوی آن کمتر از ۱۲۵ میلی متر در سال است، در این خاک‌ها علاوه بر فقر پوشش گیاهی، هوموس به حداقل ممکن می‌رسد و خشکی زیاد و فقر گیاهی، مانع از تخریب شیمیایی و تشکیل خاک می‌شود. فقط پس از اینکه خاک، هر از چندگاهی بر اثر رگبارهای حادثه‌ای مرطوب می‌شود، تخریب شیمیایی به طور موقت انجام و تشکیل خاک به معنی محدود کلمه، صورت می‌گیرد. رطوبت و تخریب، مانع از انتقال مواد از قسمت‌های سطحی خاک به قسمت‌های زیرین می‌شود. در این خاک‌ها بیشتر قشرهایی از کربنات کلسیم، سولفات کلسیم و اکسید آهن تشکیل می‌شود. سدیم بیشتر در قسمت‌هایی از خاک که کم‌تر تکامل یافته و قابلیت واکنش آن نیز پایین است، وجود دارد. تیپ خاک بیابانی بیشتر در طبقه ۴ می‌باشد.

جمع بندی

همانطور که در متن بالا گفته شد، تیپ خاک مسئله‌ای مهم برای ساخت سازه آ‌پارتمان می‌باشد. هر توع تیپ خاک، دارای ویژگی‌های خاص خود است و می‌توانند تا حدود متفاوتی دربرابر زلزله مقاومت داشته باشند. برای پروژه‌های ساختمانی، اولین مسئله تعیین نوع و تیپ خاک می‌باشد.

این مطلب مفید بود ؟

آن را به اشتراک بگذارید

لینکدین
واتساپ
تلگرام
در رابطه مطلبی که خواندید سوالی دارید ؟
خوشحال می‌شویم برای پاسخ به آن با شما صحبت کنیم
تیم سپهر را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید
صفحه یوتیوب تیم سپهر
در چنل یوتیوب ما رویداد‌های تیم سپهر و مطالب آموزشی تخصصی در حوزه ساخت و ساز را به صورت هفتگی دنبال کنید
صفحه لینکدین تیم سپهر

صفحه تیم سپهر در لینکدین را دنبال کنید تا اولین نفری باشید که از اخبار تیم سپهر و بانکی از اطلاعات مفید در حوزه مهندسی عمران باخبر می‌شوید

صفحه اینستاگرام تیم سپهر

با دنبال کردن صفحه اینستاگرام تیم سپهر از آخرین اخبار مجموعه سپهر، تازه های حوزه مهندسی عمران و سایر اطلاعات مفید دیگر به صورت روزانه بهره مند شوید