گودبرداری بخش مهمی از مهندسی پی است و اجرای اکثر پروژه های عمرانی نظیر احداث پی ها، زیرزمین های ساختمان های بلند مرتبه، مخازن زیرزمینی نفت، مترو یا سیستم های حمل و نقل سریع، نیازمند انجام عملیات گودبرداری تا عمق های مختلف است. با وجود این که کتاب های مهندسی پی عمومی، تحلیل و طراحی اولیه گودبرداری ها را معرفی می کنند، اما این کتاب ها معمولاً بسیار ساده بوده و گزینه مناسبی برای پیشبرد عملیات اجرایی و تحلیل ها و طراحی های موجود در این مرحله نیستند. علاوه بر این با توسعه اقتصادی و گسترش شهرنشینی، گودبرداری روز به رو عمیق تر و در مقیاس بزرگتر انجام می گیرد. گاهی اوقات گودبرداری های عمیق در خاک های سخت انجام می شود بنابراین در این موارد شرایط ایجاب می کند تا تجزیه و تحلیل و روش های طراحی پیشرفته و فناوری های نوین در زمینه اجرا مورد استفاده قرار گیرد. این کتاب به طور تخصصی به مباحث نظری، اجرا و طراحی گود های عمیق می پردازد.
نویسنده از ابتدای تدریس در دانشگاه بر مطالعات رفتار خاک و مسائل و مشکلات موجود در زمینه گودبرداری متمرکز بوده و مقالات متعددی در مجلات و کنفرانس های مرتبط با این موضوعات منتشر کرده است. در عین حال، نویسنده با همکاری با پیمانکاران در بسیاری از پروژه های گودبرداری در مقیاس بزرگ شرکت کرده و تجربه مناسبی در تجزیه و تحلیل و طراحی گود های عمیق به دست آورده است. نویسنده با تکیه بر نتایج مطالعات مختلف و تجربه خود، دوره ای را در مورد گود های عمیق در دانشگاه برگزار کرده است. این کتاب بر پایه تعامل بین نتایج تحقیق، تجربه، تجزیه و تحلیل و تجربه تدریس بوده است و هم برای اساتید و هم برای مهندسین درگیر در زمینه آنالیز و طراحی پیشرفته گود ها می تواند مفید باشد.
این کتاب با هدف تبیین نظری و کاربرد عملی، محدوده وسیعی از موضوعات را در زمینه گود های عمیق پوشش می دهد. نحوه چینش فصل های کتاب به نحوی است که در هر فصل خواننده با یکی از مشکلات موجود در این زمینه آشنا می شود. در ادامه راه حل های موجود برای برطرف نمودن آن مشکل نیز به نحوی کاربردی و مناسب توسط نویسنده به مخاطب ارائه شده است. این کتاب یکی از منابع معتبر در زمینه گودبرداری بوده و عمدتاً محدوده وسیعی از مهندسین عمران در مقطع کارشناسی و البته مهندسین ژئوتکنیک در مقطع کارشناسی ارشد، توسط نویسنده به عنوان مخاطب در نظر گرفته شده است. از دیگر مزیت های این کتاب استفاده از مثال های متعدد در جهت تفهیم بهتر مطالب در ذهن دانشجو است. علاوه بر این از آنجایی که بهترین روش های مورد استفاده در محافل مهندسی در این کتاب توسط نویسنده ذکر شده است، این کتاب می تواند به راحتی برای آنالیز و طراحی در پروژه های واقعی توسط مهندسین ژئوتکنیک و پیمانکاران امر استفاده شود. امروزه استفاده از نرم افزارهای رایانه ای در طراحی پایدارسازی گود امری اجتناب ناپذیر است به همین دلیل در این کتاب از یک برنامه رایانه ای رایگان به نام VEX توسط نویسنده برای تجزیه و تحلیل گودبرداری استفاده می شود. استفاده از این برنامه و بیان نکات آن به خوانندگان کمک می کند تا درک بهتری از رفتار گود در شرایط مختلف داشته باشند.
کتاب گود های عمیق – مباحث نظری و اجرا براساس نظریه ترزاقی و پک (1967) و پک و همکاران (1977)، گودهای با عمق کمتر از 6 متر را گودهای کم عمق در نظر می گیرد و گود های عمیق را برای گود هایی که عمقشان از 6 متر بیشتر است لحاظ می کند. به طور کلی، روش های تجزیه و تحلیل گودهای کم عمق به مراتب ساده تر از گود های عمیق هستند به همین دلیل طراحی گود های عمیق به وقت و دقت بیشتری نیاز دارد.
یک طراحی کامل در زمینه گودهای عمیق شامل طراحی سیستم نگهدارنده، سیستم زهکشی، روش گودبرداری، سیستم پایش و نظارت، حفاظت ساختمان های مجاور و غیره است. با توجه به شکل، مساحت، عمق گود، شرایط زمین شناسی، توزیع آب های زیرزمینی و شرایط ساختمان های همسایه می توان در مورد روش نگهداری موقت و روش گودبرداری تصمیم گیری نمود. بنابراین شناخت کامل شرایط محل گودبرداری امری ضروری به نظر می رسد. علاوه بر این، موفقیت آمیز بودن عملیات گودبرداری با زندگی و دارایی بسیاری از مردم سروکار داشته و امری مهم است. از این رو باید یک معیار طراحی مناسب قبل از طراحی انتخاب شود. معیار طراحی گودبرداری عمیق باید حداقل شامل روش آنالیز پایداری، روش های ساده و پیشرفته آنالیز تغییر شکل و تنش، طرح زهکشی و خروج آب از گود، طراحی اجزای سازه ای، حفاظت از املاک و غیره باشد.
کتاب گود های عمیق – مباحث نظری و اجرا در 12 فصل تنظیم شده است و خلاصه مطالب به شرح زیر است:
فصل 1 کلیات مربوط به تجزیه و تحلیل گود ها و مراحل مقدماتی طراحی را معرفی می کند. فصل 2 به بررسی خواص مکانیکی خاک، از جمله وزن مخصوص، حدود آتربرگ، نفوذ پذیری، شاخص تراکم و شاخص تورم پرداخته است. محدوده برخی از پارامترها برای برخی از خاک های شهری در سراسر جهان جهت مقایسه ارائه شده است. بیان این داده ها نه تنها برای درک بیشتر ویژگی های مهندسی خاک مفید است بلکه می توان از آنها برای طرح های اولیه برای گودبرداری های عمیق استفاده نمود. اصول مقاومت های زهکشی شده و زهکشی نشده خاک ها و البته آزمایش موجود برای به دست آوردن آنها از دیگر مواردی است که در این فصل توضیح داده شده است.
فصل 3 به معرفی روش های مختلف گودبرداری و البته سیستم های نگهدارنده رایج جهت پایدارسازی دیواره گود، اختصاص دارد. در فصل 4 نویسنده مفهوم فشار جانبی زمین و کاربرد آن در گودبرداری را توضیح می دهد. اگرچه کتاب های مقدماتی مکانیک خاک یا مهندسی پی، تعداد زیادی از نظریه های فشار جانبی زمین را همراه با مثال های متعدد مورد بحث قرار داده اند اما همچنان می توان گفت که یک متن سازماندهی شده در این زمینه وجود ندارد چرا که برخی از نکات مهم ممکن است به اندازه کافی مورد تاکید قرار نگیرند. در تحلیل‌های واقعی، انتخاب اشتباه نظریه فشار جانبی ممکن است منجر به یک طرح غیراقتصادی یا حتی نا امن شود. این فصل قصد دارد این سازماندهی مطالب را به شکل سیستماتیک انجام دهد و محاسبات پیچیده را برای تجزیه و تحلیل و طراحی گودبرداری ساده کند. بسیاری از روش هایی که در اینجا معرفی می شوند اغلب در اجرا مورد استفاده قرار گرفته اند، اگر چه برخی از آنها در کتاب های درسی عمومی معرفی نشده اند. در پایان این فصل نیز بسیاری از مسائل کاربردی که شاید کمی با تمرین های متداول بیان شده در زمینه فشار جانبی خاک ها متفاوت باشد، مطرح شده است. این مسائل می توانند دید اجرایی خوبی در اختیار خواننده قرار دهد.
در فصل 5 توضیحات مربوط به آنالیز های پایداری، نیروی بالابرنده (Uplift) و جوشش ماسه و البته کاربرد آنها در گودبرداری شرح داده شده است. علاوه براین انواع ضریب اطمینان های موجود در تحلیل های پایداری نیز در این فصل توسط نویسنده مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در فصل 6 نحوه محاسبه دستی برای تخمین تغییر شکل ناشی از گودبرداری، نشست زمین و تنش دیوار حائل معرفی شده است. روشی که مبتنی بر محاسبه دستی است در این کتاب با عنوان روش ساده شده استفاده شده است. در فصل 7 محاسبه تغییر شکل و تحلیل نشست زمین با استفاده از تئوری تحلیل تیر بر روی پی الاستیک توسط نویسنده بررسی شده است. اما فصل 8 کتاب به بررسی تغییر شکل و تحلیل نشست زمین با استفاده از روش اجزای محدود اختصاص دارد.
در فصل 9 خواننده با روش های زهکشی و خروج آب از گود و طراحی آنها نظیر تئوری چاه آشنا می شود. فصل 10 به معرفی طراحی اجزای سازه ای در گودبرداری مهاربندی شده و گودبرداری با استفاده از روش انکراژ می پردازد. این اجزا شامل دیوار حائل، استرات ها، ویل و خود انکر می باشد. موضوعی که در فصل 11 مورد توجه نویسنده قرار گرفته است حفاظت از ساختمان های مجاور در محدوده گودبرداری می باشد. این فصل مباحث تعیین نشست مجاز در ساختمان های مجاور، روش های متداول حفاظت ساختمان و البته برخی از روش های کمکی در امر حفاظت را شامل می شود.
علی رغم بررسی های کامل زمین شناسی، آزمایش های خاک، تحلیل ها و طراحی های دقیق، تئوری های گودبرداری به سختی می توانند با عدم قطعیت های زیاد شرایط زمین‌شناسی کنار بیایند. بنابراین، گودبرداری باید همراه با نظارت و پایش داده ها صورت بگیرد، تا بلافاصله تغییرات تنش و جابجایی ناشی از گودبرداری را نشان دهد. مهندسان مسئول از این طریق می توانند ایمنی گودبرداری را در هر زمان بررسی کنند. برای گودبرداری های مقیاس بزرگ، عدم قطعیت زمین شناسی افزایش می یابد و یک سیستم پایش فوری مورد نیاز است. نکات مربوط به طراحی سیستم های مانیتورینگ برای گود های عمیق در فصل 12 مطرح شده است. به طور جزئی می توان گفت در این فصل از کتاب اصول پایش در گودبرداری و ابزارهای مورد استفاده بیان شده است. علاوه بر این مقادیر هشدار در جهت انجام اقدامات پیش گیرانه تعیین شده است. علاوه بر این در بخش دیگری از این فصل از کتاب گودهای عمیق – اجرا و مباحث نظری، موضوع تحلیل بازخوردهای به دست آمده از عملیات پایش مورد بررسی قرار گرفته است.
