Geotechnical Problem Solving

هدف نویسنده از نگارش کتاب این است که به مهندسین ژئوتکنیک در حل مسائل مختلف کمک کند و راه و روش این موضوع را آموزش دهد. حل مسئله کاری است که مهندسان انجام می دهند. این امر نشان دهنده ارزش مهندسین برای جامعه است. هنگامی که یک مشتری یا کارفرما هزینه خدمات یک مهندس را می پردازد، آنها در حقیقت راه حلی برای مشکلات خود می خرند. اغلب این فرآیند طراحی، بررسی یا تحلیل نامیده می شود، اما در نهایت همه چیز به حل یک مشکل یا یک سری مسائل ختم می شود.
حل مسائل مهندسی مربوط به مسائل ژئوتکنیکی دشوار است، در درجه اول به این دلیل که اندازه گیری و مشخص کردن متغیرهای ژئوتکنیکی دشوار است و علاوه بر این، روند تجزیه و تحلیل آنها نیز خود با پیچیدگی همراه است. برخی از مشکلات ژئوتکنیکی ناشی از تغییرپذیری فضایی در حجم زیادی از خاک در یک سایت ساختمانی است. برخی از مشکلات ژئوتکنیکی به دلیل همبستگی اندازه‌گیری ‌های میدانی و آزمایشگاهی با مشخصات خاک مورد نیاز برای تجزیه و تحلیل است و برخی از مشکلات مربوط به محدودیت ‌های روش‌ های آنالیز است.

نویسنده می خواهد به مهندسین کمک کند که چگونه مسائل ژئوتکنیکی را حل کنند. نویسنده می خواهد تا مخاطب از روند حل مسئله لذت ببرد.  نویسنده می خواهد راهنمای شما باشد تا به شما روش فکر کردن در مواجهه با هر یک از مسائل ژئوتکنیکی را آموزش دهد. شما به عنوان یک مهندس وظیفه دارید تا این موضوع را تمرین کنید و از هم اکنون شروع به توسعه ابزارهای حل مسئله مورد نیاز خود نمایید.

نویسنده در بخشی از پیشگفتار بیان می کند که “از همان ابتدا، می خواهم این واقعیت را بپذیرید که هرگز نمی توانید تمام فرآیندهای فیزیکی درگیر در سیستم ‌های طبیعی را در مدل واقعیت خود بگنجانید. شما باید مسائل دنیای واقعی را با استفاده از مدل هایی که دارای چند متغیر ضروری هستند ساده کنید، یا برای استفاده از اصطلاحات ریاضی، باید تعداد متغیرهای موجود در مدل های خود (معادلات) را محدود کنید.”

نویسنده در بخش 1.2، پدیده افزایش پیچیدگی را مورد بحث قرار می دهد. مهندسان باید بدانند که چگونه تعداد متغیرهای در نظر گرفته شده در تلاش های حل مسئله خود را متناسب با نیازهای مشکل خاص خود تنظیم کنند.

صحبت از تعدیل تعداد متغیرهای در نظر گرفته شده در مسائل مهندسی، من را به یک مشکل مدیریت مهندسی نسبتاً پیچیده و مسئله ساز می رساند که اغلب بین مهندسان حل مسئله و مدیران پروژه مشکل ایجاد می کند. قبل از شروع کار بر روی حل یک مشکل مهندسی، باید بین مهندس و مدیر در مورد سطح جزئیات و پیچیدگی توافق وجود داشته باشد تا در تحلیل های برنامه ریزی شده گنجانده شود. اگر مدیر پروژه فکر می کند که مشکل موجود یک مسئله ساده است و شما بدون اطلاع مدیر پروژه، یک تحلیل بسیار پیچیده انجام دهید، به طرز ناخوشایندی شگفت زده می شود. در رابطه با شارژ بیش از حد ساعات تجزیه و تحلیل شما به بودجه مدیر پروژه، مشکلی وجود خواهد داشت.

این روزها دعوا بر سر بودجه ساعت کار برای وظایف تحلیل مهندسی در مقابل تعداد واقعی ساعت های کار صرف شده برای حل این مشکل، در بخش مشاوره مهندسی بسیار رایج است. تطبیق پیچیدگی یک تحقیق و تحلیل مهندسی با الزامات مسئله، به کارگیری “رویکرد درجه بندی شده” نامیده می شود. نویسنده در بخش های مختلفی از کتاب اطلاعات بیشتری در مورد رویکرد درجه بندی شده برای حل مسئله را در اختیار مخاطب قرار می دهد.

بر خلاف بسیاری از کتاب های مهندسی که مهندسین از آن استفاده می نمایند، مطالبی که در کتاب حل مسئله در ژئوتکنیک ارائه می شود، محاوره‌ ای و شخصی است تا برقراری ارتباط بین نویسنده و مخاطب راحت تر انجام گیرد. در بخشی از پیشگفتار نویسنده بیان می کند “من می خواهم به شما توصیه های عملی در مورد حل مشکلات ژئوتکنیکی ارائه دهم و کلیدهای استفاده از مواردی را که ممکن است در کار دانشگاهی شما گنجانده نشده باشد را برای شما بیان کنم.” به همین دلیل مطالب این کتاب ژئوتکنیکی ممکن است برای بسیاری از دانشجویان جدید باشد. در هر صورت، نویسنده قصد دارد تا به مهندسان ژئوتکنیک در درک مفروضات اساسی و محدودیت‌ های روش ‌های مختلف حل مسئله ژئوتکنیکی کمک کند. البته بیان این نکته نیز ضروری است که مخاطبین در بسیاری از موارد با نظر نویسنده و انتخاب های آن هم نظر نباشند. در حقیقت یکی از درس هایی که شما مهندسین جوان باید بگیرید این است که  اشکالی ندارد که مخالف باشیم، اما ما باید موافقت کنیم که اختلافات خود را بر اساس منطق و تفسیر اصول فیزیکی بنا کنیم، نه ترجیحات خودسرانه.

ممکن است به این نتیجه برسید که داده‌ های موجود و نیازمندی‌ های مسئله به تحلیلی فشرده ‌تر از آنچه نویسنده پیشنهاد می کند، نیاز دارند. بسیار عالی؛ این انتخاب شماست. فقط باید آماده باشید تا با کارفرما، مدیر پروژه یا مشتری خود از آن صحبت کنید و از کار خود دفاع کنید. داشتن اعتماد به راه حل شما برای یک مشکل مهندسی باعث ایجاد حس رضایت از خود می شود. به یاد داشته باشید که افزایش مهارت های حل مسئله ارزش شخصی شما را افزایش می دهد.

در بخشی دیگر نویسنده بیان می کند “دوست من رالف پک یک مهندس ژئوتکنیک معروف بود که به عنوان مهندس سازه شروع به کار کرد. دکترا داشت. در مهندسی سازه و بدون مدرک رسمی در مهندسی ژئوتکنیک. من تحصیلات تکمیلی خود را به مهندسی ژئوتکنیک تبدیل کردم تا به من کمک کند بفهمم چگونه توزیع مجدد بار ناشی از نشست در یک سازه می تواند منجر به گسیختگی سازه شود. زمانی که تحصیلاتم در مقطع کارشناسی ارشد به پایان رسید، درگیر مهندسی ژئوتکنیک بودم. زمانی که به عنوان یک مهندس مشاور ژئوتکنیک شروع به کار کردم، به سرعت برایم کاملاً مشخص شد که کار مهندسی سازه ‌ام بیهوده نبوده است. دانش مهندسی سازه به من کمک کرد تا با مشتریان سازه‌ام ارتباط برقرار کنم زیرا می‌دانستم از مشاور ژئوتکنیکی آن ها چه نیازی دارند. من مطالبی را در کتاب حل مسئله در ژئوتکنیک گنجانده ام تا به مهندسان ژئوتکنیک کمک کنم تا بفهمند مهندسان سازه برای کار خود به چه چیزی نیاز دارند، و سعی کرده ام موضوعات مهندسی ژئوتکنیک را برای مهندسان سازه روشن کنم تا بتوانند نیازهای پروژه خود را بهتر به مهندسان ژئوتکنیک منتقل کنند.”

نویسنده موضوعات مهمی را در مورد انتخاب و تفسیر آزمون های آزمایشگاهی خاک، تجزیه و تحلیل پی ‌های کم سطحی و عمیق، روش های پایدارسازی گود، پایداری شیب، رفتار خاک ‌های غیر اشباع از جمله خاک ‌های منقبض و منبسط شونده و طراحی ضریب بار و مقاومت ژئوتکنیکی (LRFD) گنجانده‌ است.

مخاطب باید ابزارهای حل مسئله را برای هر یک از این مسائل ژئوتکنیکی ایجاد کند. برای کسب تجربه بیشتر در این زمینه مخاطب بهتر است با روش های استاندارد ساده تر در هر مقاله شروع کرده و تا مطالب پیشرفته پیش رود. نویسنده نمونه هایی از روش های تجزیه و تحلیل عملی استاندارد را به همراه مفروضات و محدودیت های آن ها را به مخاطب ارائه داده است تا مخاطب خود بهترین روش را با توجه به ویژگی های پروژه برای حل مسئله انتخاب نماید. برای مقابله با مشکلاتی که پیچیدگی بیشتری دارند، اغلب به روش ‌های حل مسئله پیشرفته نیاز است. نویسنده مخالف این است که موارد مربوط به ژئوتکنیک پیشرفته تنها برای دانشجویان دکتری توضیح داده شود. نویسنده بر این عقیده است که کسی که با مدرک مهندسی (یا علوم و ریاضیات) از دانشگاه فارغ التحصیل شده باشد، می‌تواند از تمام مطالبی که در این کتاب توضیح داده شده است استفاده کند. برای آشنایی بیشتر با موضوعات مختلف نویسنده سعی کرده است تا مراجع بیشتری را در انتهای هر فصل معرفی نماید. مخاطبین می توانند منشا برخی از معادلات استفاده شده را در این منابع پیدا کند چرا که ذکر همه معادلات طبیعتاً کتاب را خسته کننده کرده و حجم آن را افزایش می دهد. اما ذکر برخی از روابط برای تفهیم مطلب ضروری است. نویسنده سعی کرده است تا این موارد را ذکر کند.

در مجموع کتاب حل مسئله در ژئوتکنیک از شش فصل تشکیل شده است. در فصل اول کلیات موضوع حل مسئله بیان شده است. از فصل دوم به بعد موضوعات ژئوتکنیکی می شود. در فصل دوم مخاطب با موضوعاتی نظیر طبقه بندی خاک ها، تنش و کرنش در خاک ها، مقاومت برشی، آزمایش های تعیین مقاومت برشی، روش تعادل حدی و خاک های غیراشباع آشنا می شود در فصل سوم و چهارم پی ها و سازه های نگهبان مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در فصل پنجم نویسنده به روش طراحی LRFD در ژئوتکنیک و در فصل ششم به برخی دیگر از موضوعات که به نحوه نگاه به مسائل ژئوتکنیکی مرتبط می شود اشاره شده است.

در پایان هدف نویسنده این است که به دانشجویان کمک کند “چگونگی” و “چرایی” هر موضوع را درک کند و ابزارهایی را در اختیار شما قرار دهد تا از آن ها برای حل مشکلات ژئوتکنیکی که غالباً در کتاب های درسی گنجانده نشده اند، استفاده کند. اما در دنیای واقعی وجود دارند. توصیه نویسنده این است که شما نیازی به کتاب آشپزی مهندسی ژئوتکنیک ندارید. آنچه شما نیاز دارید، درک اصول ژئوتکنیکی است تا بتوانید از آن ها به عنوان ابزاری برای حل مشکلات مهندسی خود استفاده کنید.