Geotechnical Engineering Lab Manual

بر اساس عقیده نویسنده، یادگیری عمیق دانش آموز توسط یک داستان خوب تسهیل می شود. یعنی باید دلیل یا انگیزه قابل قبولی برای دانش آموز وجود داشته باشد تا در یک فعالیت آموزشی شرکت کند. متأسفانه، بسیاری از تجربیات آزمایشگاهی دانش‌آموز تنها روش‌ هایی را برای اندازه‌گیری یک ویژگی یا رفتار معین ارائه می‌کنند، بدون هیچ زمینه‌ای برای کمک به دانش‌آموز در درک اینکه چرا آن ویژگی یا رفتار خاص مهم است و باید اندازه‌گیری شود. این قابل درک است زیرا تقریباً همه آزمون‌ها دارای رویه‌های استانداردی هستند که برای انجام اندازه‌گیری‌های معنادار و قابل تکرار باید دنبال شوند. با این حال، صرفاً پیروی از یک رویه استاندارد به طور کلی منجر به ایجاد یک کتاب آشپزی در موضوع آزمون های آزمایشگاهی می شود که در آن دانش آموزان درگیر پیروی از روش ها، انجام اندازه گیری ها و گزارش نتایج در یک گزارش محرمانه می شوند که بر آنچه انجام شده و چگونه تمرکز می کند، بدون پاسخ به این سؤال که چرا باید کمیتی اندازه گیری شود؟ مطابق با تجربه نویسنده کتاب راهنمای آزمایشگاه در مهندسی ژئوتکنیک میزان یادگیری صورت گرفته توسط دانش آموزان در کتاب هایی از این قبیل بسیار اندک می باشد و معمولا نویسنده به هدف مدنظر خود نمی رسد.

کتاب راهنمای آزمایشگاه در مهندسی ژئوتکنیک از چندین تکنیک برای جلوگیری از این قبیل مشکلات و تبدیل شدن آن به کتاب آشپزی استفاده می کند. اولین مورد ارائه مطالب به شکل یک داستان خوب است. در زمینه آزمایش آزمایشگاه ژئوتکنیک، یک داستان خوب یک پروژه مهندسی عملی است که به داده ها و تجزیه و تحلیل ژئوتکنیکی نیاز دارد. توصیه نویسنده به سایر اساتید برای ارائه درس این است که کلاس را با یک پروژه واقع گرایانه شروع کنند. به عنوان مثال طراحی یک پی سطحی پروژه ای عالی برای این منظور است. دانش‌آموزان را ملزم می‌کند که ابتدا ویژگی‌های شاخص پی را اندازه‌گیری کنند تا خاک‌ ها را طبقه‌بندی کنند و سپس هر دو ویژگی کرنش و تنش و مقاومت خاک را اندازه‌گیری کنند تا طراحی تکمیل شود. پروژه مناسب دیگر ممکن است طراحی خاکریز بزرگراه باشد. هر پروژه ای که مستلزم تعیین مقاومت و خواص تراکم پذیری خاک باشد مناسب خواهد بود.

روش دوم برای فراهم کردن زمینه و انگیزه برای انجام آزمایشات آزمایشگاهی، استفاده از خاک های واقعی در مزرعه است و از دانش آموزان خواسته می شود که خودشان نمونه های خاک را جمع آوری کنند. این بدیهی است که خاک‌های بالقوه را به خاک‌هایی که در عمق 15 فوتی یا کمتر در مکانی در محوطه دانشگاه یا نزدیک به آن قرار دارند، محدود می‌کند. با این حال، در بسیاری از نقاط، این امر سبب تنوع قابل توجهی از خاک خواهد بود. خاک های محلی را می توان با خاک های منطقه ای جمع آوری شده توسط آزمایشگاه های آزمایش تجاری در منطقه تکمیل نمود. انگیزه اضافی به دست آمده از دانش آموزان برای آزمایش خاک هایی که خودشان جمع آوری کرده اند به طور قابل توجهی بیشتر از هزینه و زمان اضافی برای جمع آوری چنین نمونه هایی است.

در نهایت، کتاب راهنمای آزمایشگاه در مهندسی ژئوتکنیک شرح کوتاهی از هدف هر آزمون و نظریه پشت آزمون را قبل از ارائه روش های آزمون ارائه می دهد. بخش هدف در نظر گرفته شده است تا آزمون را به یک دلیل مهندسی کاربردی خاص برای انجام آزمایش مرتبط کند. بخش نظری، در نظر گرفته شده است تا یک نمای کلی از نظریه مورد نیاز برای درک اینکه چرا رویه ها کار می کنند ارائه دهد. بخش نظری برای جایگزینی اصول تحت پوشش در کلاس مکانیک خاک در نظر گرفته نشده است. فرض بر این است که این نظریه به طور کامل در چنین کلاسی پوشش داده شده است. بخش های نظری در این راهنما برای تقویت مطالبی که قبلا ارائه شده است در نظر گرفته شده است.

به طور خلاصه، این راهنما عمدتاً برای استفاده در کلاس آزمایشگاه مکانیک خاک در مقطع کارشناسی در نظر گرفته شده است. بیان این نکته حائز اهمیت است که این کتاب به عنوان راهنما برای محققان و راهنمای عمل برای آزمایشگاه های تجاری در نظر گرفته نشده است. با این حال تمرکز کتاب راهنمای آزمایشگاه در مهندسی ژئوتکنیک بر روی درگیر کردن دانش‌آموزان در یادگیری مکانیک خاک با استفاده از تست‌های آزمایشگاهی استاندارد برای حل مسائل مهندسی واقعی و کاربردی بوده است.

از آنجایی که این راهنما دانش‌آموزان را تشویق می‌کند تا نمونه هایی را برای آزمایش جمع‌آوری کنند، اولین روش‌هایی که در فصل 2 توضیح داده شد، برای حفاری و نمونه‌برداری هستند. این فصل توسط بخش (فصل 3 تا 7) دنبال می شود که ویژگی های شاخص و  اساسی مورد نیاز برای طبقه بندی خاک ها را پوشش می دهد. آزمایش‌های این فصل‌ها باید قبل از شروع آزمایش‌های مقاومت و تراکم‌پذیری در فصل‌های 8 تا 11 تکمیل شوند. با این حال، هیچ ترتیب خاصی برای آزمایش‌های خارج از سازمان عمومی که اخیراً ارائه شد وجود ندارد. هر فصل به گونه ای طراحی شده است که تا حد امکان به شکلی مستقل از سایر فصل ها قابل مطالعه باشد و ارجاع به فصل های قبلی به حداقل رسیده است. فصل پایانی راهنما دستورالعملی برای تهیه گزارش داده های ژئوتکنیکی ارائه می کند. این فصل فرض می کند که شما در حال انجام آزمایشات آزمایشگاهی برای یک پروژه خاص، همانطور که در بالا توضیح داده شد، بوده اید. طرح کلی برای ارائه یک سازمان معقول برای یک گزارش معمولی از شرایط سایت و داده های خاک برای یک پروژه ژئوتکنیکی در نظر گرفته شده است. این بر اساس گزارش های ژئوتکنیکی پیشرفته مدل سازی شده است.

هر فصل شامل فهرستی از استانداردهای ASTM است که در مورد مطالب آن فصل اعمال می شود. با این حال، انحرافات قابل توجهی از استانداردهای ASTM در این راهنما وجود دارد. انحراف از استانداردها تنها زمانی ایجاد می شود که انحراف سبب کاستی در یادگیری دانش آموز نشود. بیشتر اوقات، آن ها به صرفه جویی در زمان کلاس مربوط می شوند. استفاده از روش های غیر استاندارد، در برخی موارد، باعث تعصب و کاهش دقت در نتایج می شود. اهمیت پیروی از رویه های استاندارد در عمل حرفه ای باید به دانش آموزان یادآوری شود. مدرسان باید استانداردهای ASTM و سایر موارد را بخوانند و با آنها آشنا شوند. آنها باید بفهمند که چه زمانی و چرا ما از این رویه ها منحرف می شویم و دانش آموزان را از انحرافات مهم آگاه کنند. برخی از مهم ترین انحرافات در کتابچه راهنمای کاربر مشخص شده است.

هیچ پروژه مهندسی قابل توجهی تاکنون به صورت انفرادی انجام نشده است. مهندسان مجرب، نهادهای اعتباربخشی و جوامع حرفه ای ما همگی به ما می گویند که دانشگاه ها به فرصت های بیشتر و بهتری برای ایجاد مهارت های کار گروهی و رهبری دانشجویان نیاز دارند. آزمایشگاه مهندسی ژئوتکنیک فرصتی عالی برای یادگیری و تمرین مهارت های کار گروهی است. تیم های متشکل از سه یا چهار دانش آموز خوب کار می کنند. هر تیم باید به طور رسمی یک مدیر پروژه را منصوب کند که مسئولیت نظارت بر توزیع مناسب حجم کار و به موقع بودن محصولات تحویلی و مطابقت با استانداردهای مدرس را داشته باشد. در این کتاب نگارش متن به نحوی صورت پذیرفته است تا روحیه انجام کار گروهی در بین آن ها تقویت شود.

در مجموع کتاب راهنمای آزمایشگاه در مهندسی ژئوتکنیک در 12 فصل تهیه و تنظیم شده است. در ادامه عناوین فصل های کتاب برای آشنایی بیشتر خواننده با متن پیش رو ذکر شده است.

فصل 1. مقدمه ای بر کتاب راهنمای آزمایشگاه در مهندسی ژئوتکنیک که با توصیه هایی به اساتید و دانشجویان همراه شده است.

فصل 2. تحقیقات محلی و کاوش های صحرایی: حفاری و نمونه برداری

فصل 3. تعیین رطوبت: آزمایش تعیین درصد رطوبت

فصل 4. تعیین وزن مخصوص به صورت برجا: اندازه گیری ویژگی های مختلف از نمونه به دست آمده از گمانه زنی در خاک

فصل 5. تعیین حدود اتربرگ و میزان خمیری بودن خاک ها

فصل 6. تعیین اندازه ذرات: بخش اول، مبحث دانه بندی با کمک الک در خاک ها

فصل 7. تعیین اندازه ذرات: بخش دوم، بررسی آزمایش هیدرومتری

فصل 8. تعیین تراکم آزمایشگاهی: آزمایش پروکتور

فصل 9. تعیین وزن واحد درجا: آزمایش مخروط ماسه

فصل 10. تعیین تراکم پذیری: آزمایش تحکیم

فصل 11. تعیین مقاومت برشی خاک ها: آزمایش برش مستقیم

فصل 12. گزارش نتایج: گزارش ژئوتکنیکی