Advanced Soil Mechanics 4th edition

خاک ها مجموعه ای از ذرات معدنی هستند که به همراه آب و هوا یک مجموعه 3 قسمتی را تشکیل می دهند. بخش قابل توجهی از سطح کره زمین توسط خاک پوشانده شده است و به طور گسترده از آن به عنوان مصالح ساختمانی و همچنین ساخت پی ها استفاده می شود. مکانیک خاک شاخه ای از مهندسی است که به خواص مهندسی خاک و رفتار آن ها تحت تنش می پردازد. کتاب مکانیک خاک پیشرفته در طی یازده فصل سعی دارد تا خواننده را با بخش های مختلف مکانیک خاک آشنا سازد.

فصل 1

در این فصل از کتاب مکانیک خاک پیشرفته به طور خلاصه به برخی از خواص خاک و طبقه بندی آنها اشاره شده است. در ابتدای این فصل، به طبقه بندی ذرات خاک بر اساس اندازه، ساختار رس ها و کانی های تشکیل دهنده و همچنین چگونگی رفتار آنها در مواجهه با آب اشاره شده است. حدود اتربرگ از دیگر بخش های این فصل از کتاب می باشد که به آن پرداخته شده است. اما در بخش عمده ای از این فصل به روابط وزنی- حجمی حاکم بر مجموعه 3 قسمتی خاک، آب و هوا اشاره شده است. در بخش پایانی نیز به طبقه بندی خاک ها به روش سیستم طبقه بندی متحد و روابط تراکم خاک ها اشاره شده است.

فصل 2

یک کارکرد مهم در مطالعه مکانیک خاک، پیش‌بینی تنش‌ها و کرنش‌های اعمال‌شده در یک نقطه معین از یک توده خاک در شرایط اعمال بارگذاری است. این موضوع جهت تخمین نشست و انجام تجزیه و تحلیل پایداری در زمین و نیز سیستم های پایدارسازی زمین از اهمیت ویژه ای برای مهندسین برخوردار است. در این فصل نظریه های تنش کرنش مورد بحث قرار گرفته است. نظریه های تنش کرنش ارائه شده در این فصل فقط برای محدوده الاستیک است. در تعیین تنش و کرنش در یک محیط خاک، به طور کلی به اصول تئوری الاستیسیته متوسل می شود، اگر چه خاک در طبیعت کاملاً همگن و الاستیک نیست. با این حال، نتایج به دست آمده از تئوری های الاستیک را می توان در شرایطی با در نظر گیری برخی فرضیات در مکانیک خاک، اعمال کرد.

فصل 3

تخمین اضافه تنش و تغییر شکل هایی که در اثر  اعمال بار خارجی بر خاک ایجاد می شود از مولفه های مهم در طراحی ایمن پی سازه های مختلف می باشد. این فصل از کتاب مکانیک خاک پیشرفته به نحوه محاسبه تنش ها و تغییرشکل ها تحت شکل های مختلف بارگذاری در شرایط کرنش مسطح در حالت دو بعدی پرداخته شده است.

فصل 4

در این فصل از کتاب، نحوه محاسبه تنش و تغییرشکل در شرایط سه بعدی، به کمک تئوری الاستیسیته مورد بحث قرار گرفته است.

فصل 5

در سال 1925، ترزاقی تئوری تنش موثر برای خاک های اشباع را مطرح کرد. طبق این تئوری، تنش موثر در هر نقطه از تفاضل تنش کل و مقدار فشار آب حفره ای در آن نقطه محاسبه می شود. در برخی خاک ها نظیر خاک رس در اثر اعمال بار، رفتار خاک در کوتاه مدت و بلند مدت با یکدیگر تفاوت دارد. در این فصل به مبانی محاسبه فشار آب حفره ای و نحوه افزایش آن در شرایط بارگذاری مختلف در شرایط زهکشی نشده اشاره شده است.

فصل 6

هر توده ای از خاک از یک بخش جامد با اندازه های مختلف تشکیل شده است. اما اگر سیستم خاک را متشکل از 3 بخش در نظر بگیریم این بخش فضای خالی است که اجازه می دهد آب از نقطه ای با انرژی بیشتر به نقطه ای با انرژی کمتر جریان یابد. نفوذپذیری یکی از پارامترهایی است که نقش مهمی را در تراوش آب درخاک ایفا می کند. این فصل از کتاب مکانیک خاک پیشرفته به مطالعه پارامتر های موثر در جریان آب در خاک اختصاص دارد.

فصل 7

در بسیاری از موارد عملی، ماهیت جریان آب در خاک به گونه ای است که سرعت و گرادیان هیدرولیکی در سرتاسر محیط متفاوت است. برای این موارد، محاسبه جریان به طور کلی با استفاده از نمودارهایی به نام شبکه های جریان انجام می شود. مفهوم شبکه جریان بر اساس معادلات لاپلاس می باشد که شرایط جریان دائمی در یک نقطه معین در توده خاک را توصیف می کند. در این فصل، معادله تداوم لاپلاس استخراج شده و کاربردهای آن را در مسائل مربوط به جریان های هیدرولیکی و تراوش در سد را مورد بررسی قرار می گیرد.

فصل 8

در اثر اعمال تنش فشاری به یک لایه خاک در اثر مواردی نظیر ساخت سازه های مختلف، بخش جامد خاک فشرده می شود. در اثر پدیده تحکیم که بیشتر در خاک های رسی نمود دارد در اثر اعمال بار در لایه های رسی اشباع، ابتدا فشار آب حفره ای بدون تغییر در تنش موثر افزایش می یابد. با گذشت زمان با خروج آب از خاک، این اضافه تنش ناشی از بار اعمال شده به دانه های جامد خاک انتقال یافته و دانه های جامد در تحمل بار وارده مشارکت می نمایند. بنابراین تنش موثر خاک افزایش می یابد. در واقع این فصل از کتاب مکانیک خاک پیشرفته به توضیح فرآیند تحکیم و روابط حاکم بر این پدیده پرداخته است.

فصل 9

مقاومت برشی خاک در بسیاری از مسائل مهندسی پی از جمله ظرفیت باربری پی ها و شمع های کم عمق، پایداری شیب سدها و خاکریزها و فشار جانبی خاک بر روی دیوارهای حائل، کاربرد دارد. در این فصل خصوصیات مقاومت برشی درخاک های دانه ای و چسبنده و عوامل کنترل کننده آنها به همراه روابط موجود در این زمینه مورد مطالعه قرارگرفته است.

فصل 10

افزایش تنش در لایه های خاک در اثر بار وارده توسط سازه های مختلف در سطح پی همواره با مقداری کرنش همراه خواهد بود که منجر به نشست سازه ها می شود. این نشست از سه بخش تشکیل می شود:

1. نشست الاستیک
2. نشست تحکیمی اولیه
3. نشست تحکیمی ثانویه

در خاک های دانه ای مقدار نشست الاستیک یا نشست آنی بیشتر از سایر نشست ها می باشد درحالیکه در خاک های رسی و سیلتی نشست، غالبا به شکل نشست تحکیمی اولیه می باشد. در خاک های آلی نیز نشست حداکثر، ناشی از نشست تحکیم ثانویه است. در این فصل به فرآیند تخمین نشست الاستیک اشاره شده است.

فصل 11

این فصل از کتاب به روابط موجود برای تخمین نشست تحکیمی اولیه و ثانویه می پردازد.