Published in: الهندسة المدنية

التربة في الهندسة المدنية – أنواعها وتصنيفها

Author م. لين رحمون

Published on: 17 أبريل، 2023

م. لين رحمون

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

تُعرّف التربة بأنها جسم طبيعي مستقل يشكل وسطاً مهماً ومناسباً لنمو النباتات، وذلك من الناحية الزراعية. يتكون هذا الجسم من مجموعة من المعادن، والكائنات الحية، والمواد العضوية التي تحللت نتيجة بعض العوامل والتغيرات الفيزيائية والكيميائية، وكذلك الماء والهواء، لتشكل هذه المكونات مزيجاً نُطلق عليه التربة، والذي يشكل الطبقة الأولى من الغلاف الصخري.

ومن الناحية الهندسية تشكل الطبقة العليا القريبة من سطح الأرض والذي يتوضَّع فيها عمق التأسيس لإنشاء الأساسات التي يستند عليها المبنى. ^[1] يُسمّى العلم الذي يتناول دراسة التربة، وخصائصها، ومدى قدرتها على تحمّل الإجهادات، وأحمال المبنى ميكانيك التربة.

ما هي أنواع الترب المناسبة للأساسات؟

1- القاعدة الصخرية

تُعتبر هذه القاعدة من أهم أنواع الترب المناسبة، وهي عبارة عن مجموعة كتل من الصخور الاندفاعية، والرسوبية، والمتحولة، التي تتصل مع بعضها بواسطة رباط متين، وتتواجد على شكل طبقات صخرية تحتوي على شقوق، تُعرف هذه الصخور بمقاومتها العالية للضغط الناتج من الأحمال والتشوهات الناتجة عنها غير كبيرة، ولا تؤخذ في الحسبان. ^[3]

2- القاعدة الترابية

وهي عبارة عن مجموعة من طبقات الترب غير المترابطة أو المترابطة مع بعضها، مع الأخذ بعين الاعتبار أن مقاومة هذه الأربطة غير كافية وقليلة نسبةً لمقاومة حبيبات والجسيمات المعدنية للتربة. تحتاج هذه القواعد للكثير من العناية والاهتمام أثناء إقامة المنشآت نتيجة قابليتها الكبيرة للتشوه.

تقسم القواعد الترابية إلى:

1- الأحجار

عادةً نأخذ بالحسبان أثناء الدراسة الأحجار الكبيرة، وهي غير قادرة على تحمُّل الحمولات الكبيرة نتيجة ارتكازها الضعيف وانقلابها الكبير. ^[3]

2- الغُضار

يعتبر الغُضار تربةً كتيمةً رطوبتها عالية، وتتألف من حبات ناعمة بلورية قياسها لا يتجاوز (2 ميكرون )، تمتاز هذه الحبات بقدرتها العالية على امتصاص الماء بشراهة، وباعتبار أن جزيئة الماء أكبر من المسامات الموجودة بين حبات الغُضار، فإن ذلك يؤدي إلى انتفاخ التربة، وفي حال غياب الماء يتقلص الغُضار، وبذلك فهي تربة تحتاج إلى دراسة فائقة أثناء اعتمادها تربةً للمُنشأة الهندسية. ^[2]

3- البحص

تعد من أكثر الترب امتيازاً للتأسيس لأن التربة البحصية المرصوصة بشكل جيد لا تتأثر بوجود المياه الجوفية، وهذا ما يميّزها ولكن بشرط عدم وجود طبقة ضعيفة تحتها.

4- التربة السلتية

تُعتبر هذه التربة من أكثر أنواع الترب ضعفاً للتأسيس، تمتاز بالخاصية الشعرية العالية للماء، ولكن في حال جفاف الماء منها تصبح ضعيفةً جداً، وهي رملٌ ناعمٌ جداً. ^[3]

استخدامات علوم التربة في الهندسة المدنية

المهندس الذي يتبنَّى دراسة هذا النوع من الأبحاث يُدعى مهندس الجيوتكنيك، ولابدَّ أن يقوم هذا المهندس بزيارة للموقع، وأخذ عينات حقلية من تربة الموقع عن طريق السبور على أعماق مختلفة ونقلها إلى المخبر، ونسميها اختبارات مخبرية.

يقوم المهندس باستخلاص المعلومات من هذه الاختبارات وتقديمها ضمن تقرير جيوتكنيكي، يتضمن بعض الأمور والمعلومات التي لابدَّ من الإلمام بها قبل البدء بدراسة أساسات البناء. ^[4]

1- نوع التربة تحت المبنى، ومنسوب المياه الجوفية ضمن هذه التربة.

2- تحديد مدى قدرة التحمُّل لهذه التربة.

3- خواص الانضغاط للتربة.

4- درجة رطوبة التربة.

وفي حال وجود قدرة تحمُّل غير كافية للتربة، غير قادرة على حمل المبنى، لابدَّ من تقديم بعض الحلول من المهندس مراعياً الناحية الاقتصادية.

ما هي الحلول المُستخدمة في حال كانت قدرة تحمُّل التربة ضعيفةً لحمل المبنى؟

1- استبدال نوع الأساس. أي استبدال الأساسات السطحية بأساسات عميقة كالأوتاد.

2- تحسين خواص التربة بإجراء بعض التعديلات، مثل إضافة بعض المواد الحبيبية كالرمل مع التربة، أو تطبيق أحمال ثقيلة تعمل على ضغط التربة، وتحسين قدرة تحملها.

3- يتمُّ استبدال تربة الموقع على عمق التأسيس فقط.

تصنيف التربة في الهندسة المدنية

أثناء تناول علم ميكانيك التربة دراسة التربة، كان لابدَّ من تصنيف التربة ضمن عدة مجموعات تتشارك في الخواص الفيزيائية والميكانيكية، وذلك من أجل تحديد سلوك التربة للتعامل بينها وبين أساسات المُنشأة المُقامة عليها، وكذلك من أجل أعمال الرصّ والحفر في موقع العمل. ^[4]

وتُصنف التربة في الهندسة المدنية حسب المعايير التالية:

1- مقياس الحبيبات للتربة (الحبيبات الناعمة ، الحصى ، الرمل).

2- متانة التربة (متوسطة ، عالية ، ضعيفة).

3- شكل حبيبات التربة (مدورة ، مسطحة ، حادة).

4- بنية التربة.

من أهم المؤسسات الدولية التي أجرت هذا التصنيف وفق أسس فرز مقاس الحبيبات بحسب قطر الحُبيبة الوسطي:

1- الجمعية الأمريكية للاختبارات والمواد ASTM.

2- المعهد الألماني للتوحيد القياسي DIN.

3- الجمعية الأمريكية لمسؤولي الطرق السريعة والنقل AASH .

يكون تصنيف  AASHTO حسب  نسبة حبيبات التربة المارة من فتحات المناخل العيارية لهذا التصنيف.