مقاله تحلیلی: ‌چگونه می توان از یخ‌زدگی خاک جلوگیری کرد؟

دو اثر مهم یخبندان در خاک عبارت است از برآمدگی و یخ جوشه. برآمدگی ناشی از یخبندان پدیده ای است که مولکول های آب موجود در منافذ در دمای پایین منجمد و منجر به انبساط خاک می شوند. پدیده یخ جوشه، شل شدن خاک منجمد، ناشی از گرم شدن و ذوب یخ‌ها است. مرحله جوشش بعد از فرآیند برآمدگی ناشی از یخبندان رخ می دهد.

ویژگی های اصلی تأثیر یخبندان و روش های جلوگیری از این موضوع به‌طور خلاصه در این مقاله توضیح داده می‌شود.

برآمدگی ناشی از یخبندان در خاک

هنگامی‌که دمای اتمسفر زیر نقطه انجماد قرار می گیرد، مولکول های آب موجود در منافذ خاک منجمد شده و یخ تشکیل می-شود. این مولکول های آب اغلب از پایین‌ترین سطح آب به قسمت بالایی خاک منتقل می شوند. تشکیل یخ در منافذ خاک منجر به افزایش حجم آن می شود. دلیل، افزایش %۹ حجم خاک ناشی از تبدیل آب به یخ است؛ بنابراین هر منفذ به دلیل افزایش حجم، دچار برآمدگی می شود. به این حالت برآمدگی ناشی از یخبندان گفته می شود.

برآمدگی ناشی از یخبندان باعث می شود سطح خاک بالاتر آید. این یکی از مهم‌ترین مسائل در هنگام ساخت سازه های سبک بر روی زمین است.

در شرایط واقعی، برآمدگی رخ داده بیش‌ازحد انتظار است. علت آن، تشکیل لنزهای یخی است که باعث برهم زدن غشای آب نزدیک به ذرات خاک می شود. این اتفاق می تواند مکش خاک و تعادل کلی را مختل کند که به نوبه خود آب بیشتری به سمت بالا می کشد. ازاین‌رو، برآمدگی ناشی از یخبندان تقریباً در 20 تا 30 درصدی از عمق خاک ایجاد می شود. سیلت و ماسه های ریز، خاک هایی هستند که بیشتر در معرض برآمدگی ناشی از یخبندان قرار دارند.

یخ جوشه ناشی از یخبندان در خاک

پس از برآمدگی ناشی از یخبندان، کاهش دما منجر به ذوب شدن یخ و آزادسازی آب آزاد در لایه های بالایی می شود. روند ذوب شدن در لایه های بالا شروع و با گذشت زمان به لایه های پایینی منتقل می شود.

به‌این‌ترتیب، درحالی‌که لایه های زیرین در حالت یخ‌زده قرار دارند، خاک در لایه ی فوقانی نرم و شل می شود. به این پدیده نرم شدن خاک، یخ جوشه گفته می شود.

یخ جوشه بر سازه های ساخته شده روی زمین تأثیر منفی می گذارد. این مسئله اهمیت زیادی در روسازی بزرگراه ها دارد. تحت اثر بارهای چرخ، خاک نرم و آب بیرون می زند و باعث ایجاد سوراخ می شود که در صورت حاد بودن شرایط ممکن است به شکست روسازی منجر شود. این امر باعث بیرون‌زدگی زیراساس می شود.

خاک های سیلتی بیشتر در معرض این پدیده هستند. این نوع خاک ها دارای شاخص پلاستیسیته کمتری هستند و در شرایطی که آب کمی وجود داشته باشد، رفتار نرم تری دارند.

پیشگیری از یخ‌زدگی خاک

برآمدگی و جوشش ناشی از یخبندان باعث ایجاد مشکلات عمده در بزرگراه ها و باند فرودگاه ها می شود. اقدامات زیر را می‌توان برای کاهش یخبندان در خاک انجام داد:

1. مؤثرترین روش برای جلوگیری از یخبندان، جایگزینی خاک مستعد با خاک های درشت دانه مانند شن یا ماسه درشت است. ازآنجاکه زهکشی آب در خاک درشت‌دانه سریع تر انجام می شود، هیچ فرصتی برای یخ زدگی در خاک وجود نخواهد داشت.
2. تعبیه لایه عایق بین سطح آب و زمین، مانع حرکت آب به بالا می شود. این عایق، می‌تواند لایه ای از شن باضخامت 15 تا 30 سانتیمتر باشد.
3. تأمین سیستم زهکشی مناسب در جهت پایین آوردن سطح آب از یخبندان جلوگیری می کند و همچنین آب حاصل از فرآیند ذوب را از بین می برد.

 منبع

 نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

 اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.