ملخص

يسعى المهندسون بصورة متزايدة الى تطوير أدوات وتصاميم تحدّ من الضرر الانشائي الذي يصيب المنشآت الهندسية أثناء الزلزال، في حين لايتم تكريس جهود كافية لدراسة أهمية تربة الموقع وأثرها في الضرر الزلزالي المتوقع. في هذه الورقة تم استعراض عدد من الأمثلة لتأثير تميّع التربة على الأضرار الناجمة عن الزلزال وآخرها زلزال 6 شباط عام 2023 في سوريا وتركيا. تم اقتراح مجموعة من الإجراءات للحدّ من أضرار هذه الظاهرة مع وجوب العمل على وضع خريطة للأماكن المؤهّبة لحدوث تميع للتربة فيها.

كلمات مفتاحية: تميّع التربة، ضرر زلزالي، تربة الموقع.

مقدمة

ان أسوأ الكوارث التي شهدتها الكرة الأرضية كان سببها غالبا الزلازل. تؤثر الزلازل على بقاع عديدة من القشرة الأرضية بصورة منتظمة ودورية تقريباً، وقد تؤثر على مواقع أخرى بصورة مفاجئة مسببةً في كلا الحالتين الدمار والخراب. يحدث معظم التدمير الزلزالي في مختلف المنشآت بسبب: التشققات، الحركة غير المتناظرة، فقدان متانة أو قساوة التربة. يؤدي فقدان متانة التربة لحدوث هبوطات في الأبنية، انهيار للسدود الترابية، انزلاقات وأخطار أخرى. تسمى العملية التي يحدث نتيجتها فقدان التربة لمقاومتها: تميّع التربة (Soil Liquefaction).

ما هو تميّع التربة أو التسيّل؟

مبدئياً تعتبر ظاهرة التميع ملازمة للترب المفككة المشبعة ذات الحبيبات الناعمة الى المتوسطة. إحدى أولى المحاولات لشرح ظاهرة التميع في الترب الرملية تمت من قبل العالم كساغراندي عام 1936[1] Casagrande حيث استندت محاولته على مفهوم نسبة الفراغات الحرجة CVR (critical void ratio) وهي النسبة التي لايحدث عندها تغير في الحجم عند تعرض الرمل لاجهادات قص، أي أن طبقات الرمل ذات نسبة الفراغات الأكبر من نسبة الفراغات الحرجة تميل الى التقلص (انخفاض الحجم) عند تعرضها الى اجهادات قص ناتجة عن الزلازل، وفي حال عدم امكانية تصريف المياه المسامية فإن ضغط الماء المسامي سيرتفع، وحسب مبدأ الإجهاد الفعّال[2] فإن قيمة الإجهاد الفعّال عند أي عمق من طبقة التربة تحسب من العلاقة:

حيث:

  الإجهاد الفعّال

  الإجهاد الكلي

  ضغط ماء المسام

في حال بقاء قيمة    ثابتة بينما يزداد ضغط الماء المسامي بشكل تدريجي فإننا قد نصل الى لحظة تصبح فيها قيمة   مساوية للصفر، عند حصول ذلك فإن الرمل يفقد أي مقاومة للقص وتتحول التربة الى سائل.

بدأ مهندسو الزلازل ومراكز الأبحاث الأكاديمية ابداء اهتمام كبير لهذة الظاهرة منذ عام 1964 نتيجة لحدوث زلزال نيجاتا في اليابان بشدة تقدر ب 7.5 على مقياس ريختر حيث حصلت أضرار جسيمة بفعل تميع الرسوبيات الرملية في المناطق المنخفضة من مدينة نيجاتا. تربة هذه المدينة وما حولها تتكون من التوضعات الرسوبية الحديثة ذات الكثافة المنخفضة ومنسوب مرتفع للمياه الجوفية. فكانت النتيجة أن 2000 منزل دمرت بشكل كامل وحوالي 200 منزل من البيتون المسلح عانت من ميلان حاد دون أي ضرر يذكر في بنيتها الإنشائية .[3]

الشكل (1): زلزال نيجاتا اليابان 1964