طوّر باحثون في جامعة جنوب الأورال الحكومية تقنية فريدة لضغط التربة بعمق، من شأنها تحسين حالة طرقنا بشكل جذري. يهدف هذا التطوير الجديد إلى معالجة إحدى المشكلات الرئيسية التي تواجه البنية التحتية للطرق في روسيا، ألا وهي التدهور السريع لأسطح الطرق وتكرار الإصلاحات.
يؤدي هبوط التربة تحت تأثير الأحمال إلى تشوه رصف الأسفلت أولًا ثم انهياره. وتظهر التموجات والأخاديد والهبوط العميق والحفر الموضعية. حاليًا، يتم تحضير التربة قبل إنشاء الطرق باستخدام معدات ثقيلة - مداحل تمر مرارًا وتكرارًا فوق الموقع، مما يؤدي إلى "كي" الأرض. ولأن المدحلات لا تستطيع ضغط القاعدة إلى عمق كافٍ، يتم الضغط طبقة تلو الأخرى مع إضافة مواد ردم. اقترح علماء تشيليابينسك جهازًا مبتكرًا مصممًا للتركيب على الحفارات. يشبه هذا الجهاز المثقاب، إذ يخترق التربة ويضغطها إلى عمق يصل إلى ثلاثة أمتار، مما يضمن متانة عالية لقاعدة الطريق.
«يتكون التصميم من جسم معدني مخروطي الشكل وآلية كوكبية خاصة، تتضمن بكرات ومحامل، تُولّد ضغطًا واهتزازًا إضافيين. يُدار المحرك الهيدروليكي بواسطة الدوران، كما يوضح مارات أسفاندياروف، الأستاذ المشارك في قسم الهيدروليك والأنظمة الهيدروليكية الهوائية بجامعة جنوب الأورال الحكومية. ويتابع: مبدأ التشغيل هو كما يلي: تُنزل الحفارة الجهاز إلى منطقة مُجهزة مسبقًا، ويبدأ المخروط بالدوران، مُثبّتًا التربة ومُدمكًا إياها في جميع الاتجاهات على طول عمق عنصر العمل. تتيح هذه الطريقة تحقيق أعماق ضغط كبيرة - تصل إلى ثلاثة أمتار أو أكثر - وهو أمر يستحيل تحقيقه باستخدام تقنيات ضغط الأسطوانات التقليدية».
أجرى الباحثون سلسلة من التجارب على أنواع مختلفة من الترب، بما في ذلك التربة الرملية الطميية، والرمال، والطينية. تجدر الإشارة إلى أن المواد الجافة السائبة، مثل الرمل، تتميز بقدرة ضغط منخفضة. ومع ذلك، يُحسّن البلل الوضع بشكل ملحوظ: إذ يرتفع معامل الضغط من 0.8 إلى ما يقارب 0.99. هذا يعني أن استخدام أجهزة البلل (مثل الفوهات) يمكن أن يزيد بشكل كبير من فعالية عملية الضغط.
أكدت التجارب أن طريقة الضغط الجديدة تضمن عمرًا افتراضيًا طويلًا للطرق - يصل إلى 25 عامًا دون الحاجة إلى إصلاحات كبيرة. كما تُطبق هذه الآلية الجديدة في تشييد الهياكل الهيدروليكية، وتدعيم السدود، وأساسات المباني مهما كان حجمها.
«من المزايا الواضحة الأخرى لهذه التقنية الدمك المنتظم على كامل العمق، مما يسمح باستخدام اختراعنا في بناء هياكل هيدروليكية جديدة وتعزيز الهياكل القائمة، مثل السدود والحواجز الترابية وغيرها من الهياكل الهندسية، كما علق كيريل جونداريف، المهندس في قسم الهيدروليك والأنظمة الهيدروليكية الهوائية بجامعة جنوب الأورال الحكومية. وأضاف: قبل عامين، تسببت الأمطار الغزيرة في مشاكل خطيرة في البلاد، بما في ذلك انهيار السدود وما تبعه من فيضانات في المناطق المأهولة بالسكان. وكان السبب هو ضعف متانة الهياكل الواقية. تتيح لنا طريقتنا إنشاء أساسات متينة وحاملة للأحمال، بالإضافة إلى إطار دعم قوي. ولتحقيق ذلك، نحتاج إلى ملء الفوهات الناتجة عن الدمك بالخرسانة. بعد ذلك، سيتحمل الهيكل أي أحمال طبيعية شديدة».
ستُمكّن التقنية الفريدة التي طوّرها علماء تشيليابينسك من بناء أسس متينة للمباني السكنية. وحدة الضغط نفسها متنقلة، ولا تتطلب تمديدات كهربائية، وتحلّ محلّ أنواع عديدة من معدات البناء. جميع المواد والمكونات روسية الصنع.
يعمل العلماء على هذه التقنية الجديدة منذ سبع سنوات. لا توجد حلول مماثلة حاليًا لا في روسيا ولا في أي مكان آخر. وقد مُنحت براءة اختراع لهذا الاختراع. والباحثون على استعداد لبدء اختبارات واسعة النطاق بمشاركة شركاء صناعيين.