در پوشش های کم عمق، برخی ملاحظات خاص برای لوله های انعطاف پذیر منظور می شود. همانطور که پیش از این توضیح داده شد، اثر غشایی یا بعبارتی تحمل کامل بار توسط خاک اطراف لوله اتفاق نمی افتد و بخشی از بارهای زنده توسط سفتی خمشی لوله تحمل می شوند. حتی اگر توان لوله به اندازه ای باشد که بتواند بار زنده را تحمل کند، ممکن است در صورت اشباع شدن خاک توسط آب زیر زمینی، عمق پوشش برای جلوگیری از شناورشدن لوله بسمت بالا یا اعوجاج لوله کافی نباشد.

آثار شناورشدن لوله با پوشش کم عمق

در پوشش های کم عمق، برخی ملاحظات خاص برای لوله های انعطاف پذیر منظور می شود. همانطور که پیش از این توضیح داده شد، اثر غشایی یا بعبارتی تحمل کامل بار توسط خاک اطراف لوله اتفاق نمی افتد و بخشی از بارهای زنده توسط سفتی خمشی لوله تحمل می شوند. حتی اگر توان لوله به اندازه ای باشد که بتواند بار زنده را تحمل کند، ممکن است در صورت اشباع شدن خاک توسط آب زیر زمینی، عمق پوشش برای جلوگیری از شناورشدن لوله بسمت بالا یا اعوجاج لوله کافی نباشد.

همچنان با شرکت توسن صنعت آپادانا تولیدکننده و ارائه کننده انواع لوله های پلی اتیلن، لوله آبیاری، نوار آبیاری و لوله دریپردار همراه باشید.

– حداقل ملزومات پوشش خاک برای جلوگیری از شناور شدن

ملاحظات طراحی برای مقابله با شناورشدن در اثر آب های زیر زمینی

آب های زیرزمینی زیاد می توانند لوله های مدفون را شناور کرده و موجب حرکت رو به بالای آن ها و ایجاد مشکل شود. این مسئله تنها مختص لوله های پلاستیکی نیست. شناورشدن لوله های فلزی و بتنی هم در پوشش های کم عمق و یا هنگامی که لوله خالی است، محتمل می باشد.

شناور شدن زمانی رخ می دهد که نیروی شناوری (بویانسی) وارد شده به لوله از طرف آب پیرامون آن بیش از مجموع نیروهای وارده شده رو به پایین که حاصل از وزن خاک، اصطکاک خاک، وزن لوله و وزن محتویات آن است، باشد. شناور شدن علاوه بر ایجاد اختلال ناشی از حرکت خارج از عرف لوله، باعث کاهش چشم گیر محافظت خاک اطراف لوله شده و درنتیجه اعوجاج در اثر فشار هیدرواستاتیک خارجی شود.

معمولاً در مواقعی که لوله پر یا تقریباً پر از سیال کار می کند و یا در محل هایی که سطح آب های زیرزمینی همواره پایین تر ازلوله های مدفون منظور نمی گردد. در مواقعی که این شرایط صادق نیست، یک قانون سرانگشتی فوری وجود دارد که می گوید لوله ای که در خاکی با وزن واحد حجم 120 lb/ft3 و زیر پوششی با حداقل ضخامت 5/ 1 برابر قطر لوله نصب شده است، شناور نمی شود. با این حال، در صورتیکه دفن در خاکی با وزن کمتر یا پوششی ضعیف تر انجام شده باشد، باید شناور شدن در اثر آب زیرزمینی را بررسی کرد.

رابطه ریاضی بین نیروی شناوری و نیرهای رو به پایین توسط معادله 6- 73 داده شده است. به شکل 6- 9 مراجعه کنید. شناور شدن در یک لوله خالی زمانی رخ می دهد که:

FB> Wp + WS + WD + WL (73 -6)

که در آن:

FB = نیروی شناوری، پوند بر فوت لوله

Wp = وزن لوله، پوند بر فوت لوله

WS = وزن خاک اشباع شده از آب در بالای لوله، پوند بر فوت لوله

WD = وزن خاک خشک بالای لوله، پوند بر فوت لوله

WL = وزن محتوای مایع لوله، پوند بر فوت لوله

 

نیروی شناوری رو به بالا برای 1 فوت از طول لوله ای خالی که غوطه ور است، برابر است با:

که در آن:

dO = قطر خارجی لوله، فوت

G w = وزن مخصوص آب زیر زمینی

(آب شیرین = 62/4 lb/ft3 )

(آب دریا = 64/0 lb/ft3 )

وزن متوسط لوله یا Wp را می توان بر حسب lbs/ft از طریق اسناد کارخانه سازنده یا معادله 6- 75 و یا جدول اوزان در ضمیمه این فصل بدست آورد. این محاسبات بر این فرض استوارند که چگالی مواد سازنده لوله برابر با 0/955 gm/cc است.

معادله 6- 76 وزن خاک بر واحد طول لوله را بدست می دهد.

که در آن:

d w

= وزن واحد حجم خاک خشک، pcf (برای مقادیر متداول به جدول 6- 29 مراجعه کنید)

H = عمق پوشش، فوت

HS = سطح اشباع آب زیرزمینی بالای لوله، فوت

(یخ رفت : خرده سنگ و مواد دیگری که به علت جابهجایی یخچالهای طبیعی برجا میمانند. پاره سنگهایی که یخچال طبیعی سبب فرسایش آنها میشود.)

که در آن:

S w

= وزن واحد حجم خاک اشباع شده، pcf

وقتی ناحیه ای در مایع غوطه ور می شود، ذرات خاک در اثر فرو رفتن در آب زیر زمینی، شناور می شوند. وزن مؤثر خاک غوطه ور شده یا ( WS – WG ) برابر است با وزن واحد حجم خاک اشباع شده منهای چگالی آب زیر زمینی. بعنوان مثال، وقتی خاکی با وزن واحد حجم اشباع برابر با 120 pcf بطور کامل در آب فرو برده می شود، وزن موثری برابر با 57/6 pcf خواهد داشت ( 57/6 pcf = 62/4 -.(120

وزن مایع در یک لوله پُر و بر حسب وزن در 1 فوت از لوله را می توان با معادله 6- 78 بدست آورد.

که در آن:

WL = وزن مایع درون لوله، lb/ft

L w

= وزن واحد حجم مایع درون لوله، pcf

و در لوله نیمه پر، وزن سیال برابر است با:

که در آن:

L w

= وزن واحد حجم مایع درون لوله، lb/ft3

d ¢ 2 = قطر داخلی لوله، فوت

با استفاده از فرمولهای زیر می توان تخمینی از وزن مایع در لوله های خالی تا نیمه پر ( 0% تا 50 %) یا نیمه پر تا کاملاً پر ( 50 % تا %100 ) بدست آورد که دقت این فرمول ها در حدود 10 %± است. لطفاً به شکل 6- 10 مراجعه کنید.

در سطح مایع بین 0% تا 50 % درون لوله، وزن مایع درون لوله تقریبا برابر است با:

که در آن:

hl = سطح مایع درون لوله، فوت

در سطح مایع بین 50 % تا 100 % درون لوله، وزن مایع درون لوله تقریبا برابر است با:

که در آن:

 

he = dˊ– hl