Fundamentals of Geosynthetic Engineering Shukla Yin 2006

توسعه مواد پلیمری در قالب ژئوسنتتیک تغییرات عمده ای را در حرفه مهندسی عمران ایجاد کرده است. ژئوسنتتیک‌ها در طیف گسترده ای از ترکیبات مناسب برای کاربرد ها و محیط های مختلف موجود هستند. در طول سه تا چهار دهه گذشته، مهندسان عمران علاقه فزاینده ای به ژئوسنتتیک ها و درک استفاده صحیح از آن ها نشان داده اند. به طور همزمان، پیشرفت های قابل توجهی در مورد استفاده از ژئوسنتتیک در کاربرد های مهندسی عمران حاصل شده است. این پیشرفت ها به دلیل گفتگوی مداوم بین مهندسان و محققان در زمینه مهندسی عمران و صنعت ژئوسنتتیک رخ داده است.
مطالب کتاب مبانی مهندسی ژئوسنتتیک ها به 9 فصل  تقسیم شده است. نحوه چینش فصل های کتاب مبانی مهندسی ژئوسنتتیک به نحوی است که برای دانشجویانی که کتاب را به عنوان یک موضوع مهندسی می خوانند جذاب باشد. پاسخ به سؤالات چند گزینه ای و مسائل عددی منتخب که به عنوان سؤالات خود ارزیابی می باشد، در پیوست A آورده شده است. فهرستی از آخرین استانداردهای آزمون متداول و کدهای عملی در پیوست B گنجانده شده است. وب سایت های مرتبط با ژئوسنتتیک در ضمیمه C آورده شده است. فهرستی از تمام منابع و فهرست موضوعی در پایان کتاب گنجانده شده است.

لازم به ذکر است که تداوم خوبی در ارائه موضوعات و مفاهیم شرح داده شده آن ها وجود دارد. نقشه های خطی، طرح ها، نمودار ها، عکس ها و جداول در صورت نیاز برای یک موضوع مهندسی گنجانده شده است. بنابراین، خوانندگان کتاب مبانی مهندسی ژئوسنتتیک ها را فعال و تعاملی می یابند و مفاهیم اساسی اکثر موضوعات را یاد می گیرند.

فصل 1

در چهار دهه گذشته، توسعه قابل توجهی در زمینه ژئوسنتتیک ها و کاربردهای آن ها صورت گرفته است. ژئوسنتتیک ها در حال حاضر یک مصالح ساختمانی پذیرفته شده مهندسی عمران هستند و مانند سایر مصالح ساختمانی مانند فولاد، بتن، الوار و غیره دارای ویژگی های منحصر به فردی هستند. فصل 1 به شرح کلی ژئوسنتتیک ها از جمله ویژگی های اساسی و فرآیندهای ساخت آن ها می پردازد.

فصل 2

برای هر کاربرد معینی از یک ژئوسنتتیک، یک یا چند عملکرد می تواند وجود داشته باشد که انتظار می رود ژئوسنتتیک در طول عمر عملکرد خود انجام دهد. انتخاب یک ژئوسنتتیک برای هر کاربرد میدانی به شدت توسط عملکردی که توسط ژئوسنتتیک در آن کاربرد خاص انجام می شود، کنترل می شود. این فصل تمامی عملکردهایی را که می تواند توسط ژئوسنتتیک های تجاری موجود، انجام می شود به همراه چندین جنبه مربوط به انتخاب ژئوسنتتیک‌ها را شرح می دهد.

فصل 3

ژئوسنتتیک ها طیف وسیعی از مواد، کاربرد ها و محیط ها را پوشش می دهند. ارزیابی خصوصیات یک ژئوسنتتیک در حصول اطمینان از عملکرد آن بخشی جدایی ناپذیر از پروژه است. تمام خواص یک ژئوسنتتیک ممکن است برای هر کاربرد مهم نباشد چرا که خواص و ویژگی های مورد نیاز ژئوسنتتیک ها به هدف آن ها و عملکرد مورد نظر در یک کاربرد معین بستگی دارد. این فصل به خواص ژئوسنتتیک ها می پردازد و مفاهیم اساسی تعیین آن ها را به همراه اهمیت آن ها در فرآیند طراحی و عملکرد در کاربردهای میدانی برجسته می کند. شرح دقیق روش های استاندارد و تجهیزات آزمایش استاندارد را می توان از استانداردهای ملی یا بین المللی موجود به دست آورد. ژئوسنتتیک‌ها به عنوان محصولات مبتنی بر پلیمر، ویسکوالاستیک هستند و در شرایط کاری، عملکرد آن ها به عوامل متعددی مانند دمای محیط، سطح تنش، مدت زمان تنش اعمال شده و سرعت اعمال تنش بستگی دارد. برای ارزیابی خواص از طریق آزمایش، ژئوسنتتیک ها به طور کلی مجاز هستند که به تعادل رطوبتی و حرارتی با جو اطراف یا با اتمسفر استاندارد برسند. این فرآیند شرطی سازی نامیده می شود. بنابراین، خواص ژئوسنتتیک ها باید با در نظر گرفتن این عوامل تعیین شود.

فصل 4

همان طور که بیان گردید ژئوسنتتیک ها از کاربرد های متعددی برخوردار هستند و این زمینه به طور پیوسته در حال رشد است. جدول 4.1 فهرستی از کاربرد های اصلی را همراه با هدف های استفاده از ژئوسنتتیک و عملکرد اساسی آن ها و ویژگی های عملکرد مورد نیاز طراحان ارائه می دهد. هدف از استفاده از ژئوسنتتیک در تمامی کاربرد ها انجام کار بهتر و اقتصادی تر است. فصل حاضر به معرفی مختصری از همه کاربرد های ژئوسنتتیک می پردازد.

هنگام استفاده از ژئوسنتتیک‌ها، رایج ترین سوال این است که “طول عمر مورد انتظار این مواد چقدر است؟” هیچ پاسخ مستقیمی برای این سوال وجود ندارد. با این حال، بر اساس آزمایش ‌های تسریع شده عملکرد در آزمایشگاه و برخی تجربیات به دست آمده در چهار دهه گذشته، انتظار می‌رود که ژئوسنتتیک ‌ها بتوانند عمری در حدود 120 سال داشته باشند،  مشروط بر این که از آن ها به طور مناسب استفاده شود. به عنوان مثال یکی از موارد استفاده از ژئوسنتتیک‌ها، مدفن های زباله هستند که یکی از مسائل به روز در علم مهندسی ژئوتکنیک زیست محیطی محسوب می شود. در استفاده از ژئوسنتتیک ها در آب هنوز باور کامل در ذهن جامعه مهندسین ایجاد نشده است.

فصل 5

مسئولیت اصلی یک طراح، طراحی تأسیساتی است که الزامات عملیاتی مالک را در طول عمر طراحی خود برآورده کند و با شیوه‌ های طراحی پذیرفته شده مطابق با استانداردهای مربوطه مطابقت داشته باشد. طراح باید از محدودیت های ساخت و نگهداری احتمالی آگاه باشد. همچنین، شرایط اجتماعی، الزامات ایمنی و اثرات زیست محیطی ممکن است بر نتیجه نهایی فرآیند طراحی تأثیر بگذارد. بر اساس این واقعیت ها و اهداف عملکردی اصلی ساختار داده شده، مجموعه ای از الزامات فنی باید ارزیابی شود.

فصل حاضر به مفاهیم اساسی رویکرد تحلیلی و روش های فرآیند طراحی برای کاربرد های عمده ژئوسنتتیک در مهندسی عمران می پردازد. برای فرآیند طراحی دقیق تر، باید استانداردهای مربوطه، آیین نامه ها و دستورالعمل های طراحی رعایت شود که برخی از آن ها در پیوست B ذکر شده است.

فصل 6

در تمام کاربردهای میدانی ژئوسنتتیک، هدف مشترک این است که ژئوسنتتیک به شکلی صحیح در محل نصب شود بدون اینکه خواص آن در طول فرآیند ساخت و ساز مختل شود. بسیاری از دستورالعمل ‌های کلی و خاص برای دستیابی به این هدف مشترک در گذشته توسط نویسندگان پیشنهاد شده اند. اساساً، اهداف دستورالعمل های کاربردی، کمک به کاربران برای اعمال قضاوت حرفه ای و تجربه خود در توسعه توصیه های خاص سایت و ترویج استفاده از بهترین شیوه ها در ساخت و ساز های مهندسی عمران با ژئوسنتتیک است.

با در نظر گرفتن محدودیت های کتاب مبانی مهندسی ژئوسنتتیک ها، برخی از دستورالعمل های کلی و اختصاصی کاربرد ژئوسنتتیک در فصل ششم ارائه شده است که ممکن است هنگام کار با ژئوسنتتیک‌ها در مرحله ساخت و ساز یا تعمیر و نگهداری توسط مهندسین مورد استفاده قرار گیرد. لازم به ذکر است هر پروژه ای چالش های خاص خودش را دارد به عنوان مثال شرایط منحصر به فرد سایت ممکن است الزامات، تکنیک ها و دستورالعمل های متفاوتی را دیکته کند. بنابراین، دستورالعمل ‌های موجود در فصل حاضر ممکن است برای همه ژئوسنتتیک‌ ها تحت همه شرایط قابل اجرا نباشد. دستورالعمل های خاص پروژه همیشه جایگزین دستورالعمل های عمومی می شود.

فصل 7

عملکرد مناسب و مورد نظر یک محصول یا سیستم ژئوسنتتیک در یک تاسیسات مهندسی شده به شدت به کیفیت مواد بستگی دارد و می توان آن را از طریق یک برنامه پایش عملکرد میدانی برنامه ریزی شده بررسی نمود. بنابراین، کاربران ژئوسنتتیک باید با روش ‌های ارزیابی کیفیت و پایش عملکرد میدانی آشنا باشند. این فصل از کتاب مبانی مهندسی ژئوسنتتیک‌ها، خواننده را با برخی از جنبه های مربوط به ارزیابی کیفیت و نظارت بر عملکرد میدانی آشنا می کند.

فصل 8

ژئوسنتتیک ها در هر زمینه کاربردی برای داشتن مزایای فنی و یا صرفه جویی در هزینه کلی استفاده می شوند. استفاده از آن ها ممکن است منجر به هزینه اولیه کمتر و یا دوام بیشتر شود و در نتیجه هزینه های نگهداری را کاهش دهد. تجزیه و تحلیل هزینه یک پروژه مرتبط با ژئوسنتتیک نیاز به رسیدگی دقیق، به هنگام تصمیم گیری برای پذیرش یا رد گزینه استفاده از ژئوسنتتیک در پروژه، تنها بر اساس هزینه آن دارد. در فصل جاری نویسنده به مبانی تجزیه و تحلیل هزینه و تجربیات مرتبط با آن در برخی پروژه های تکمیل شده مرتبط با ژئوسنتتیک می پردازد.

فصل 9

ژئوسنتتیک ها در طیف گسترده ای از ترکیبات مناسب برای کاربرد ها و محیط های مختلف موجود هستند. بنابراین، آن ها در بسیاری از زمینه های مهندسی عمران، به ویژه مهندسی ژئوتکنیک، مهندسی محیط زیست، مهندسی هیدرولیک و مهندسی حمل و نقل نفوذ کرده اند. اکنون دیگر نمی توان بدون ژئوسنتتیک در بسیاری از پروژه های موجود در این حوزه ها به طور موثر کار کرد. تعدادی از مطالعات موردی در چهار دهه گذشته وجود داشته است که امکان سنجی فنی و اقتصادی روش های ساخت و ساز با ژئوسنتتیک را پشتیبانی و تأیید می کند. ژئوسنتتیک‌ها عموماً همانطور که انتظار می رفت عمل کرده اند، اگرچه تعداد نسبتاً کمی از آن ها به عمر مفید طراحی شده خود رسیده اند. در واقع، سابقه موجود نشان از پذیرش نسبتا سریع ژئوسنتتیک‌ها در سطح جامعه مهندسی دارد. مطالعات موردی منتخب در فصل جاری به منظور توسعه اعتماد به کاربرد های ژئوسنتتیک در بین دانشجویان مهندسی، مهندسان شاغل و صاحبان پروژه ها ارائه شده است. لازم به ذکر است که مانند سایر زمینه های مهندسی، اعتماد به دوام و عملکرد بهتر ژئوسنتتیک ها تنها با بلوغ فناوری در یک بازه زمانی طولانی قابل دستیابی است.