توصیف خاک ها و سنگ ها در پروژه های مهندسی عمران و به ویژه ژئوتکنیک، ورودی اصلی و بسیار مهمی است. برای تعیین این موضوع غالباً یک گزارش صحرایی از وضعیت خاک تهیه می شود. برای تهیه این گزارش، گمانه هایی در اعماق زمین حفر می شود و پیمایش گمانه که شامل مشخصات مختلف خاک می باشد، ثبت می شود. نمونه ای از این پیمایش را در بخش های مختلف کتاب توصیف خاک ها و سنگ ها می توان مشاهده نمود. داده های دیجیتالی بر گرفته از گزارش میدانی شامل توصیف لایه های خاک که متخصصین با آنها مواجه شده اند و طیف وسیعی از مشاهدات میدانی دیگر می باشد. توصیفات داخل گزارش میدانی یک عنصر اساسی از اطلاعات واقعی است که زیر بنای درک و تفسیر کامل از شرایط زمین در محل پروژه است. علاوه بر این، گزارش میدانی نیز تنها چیزی است که پس از انجام تحقیقات، پر کردن گمانه های آزمایشی در دسترس است و می تواند در آینده کمک شایانی در فعالیت های عمرانی آتی در محل پروژه ایفا نماید.
هدف کتاب توصیف خاک ها و سنگ ها ارائه زمینه و چارچوبی برای ثبت داده های مربوط به کاوش های صحرایی (که می‌تواند شامل نمونه ها، مغزه ها، گمانه های لازم جهت انجام آزمایش باشد) و انتقال این داده ها به مهندسین است. کاربران این کتاب شامل مشتریان، طراحان و پیمانکاران هستند. توضیحات موجود در یک گزارش میدانی به طرق مختلف و در مراحل مختلف تحقیق استفاده می شود. این گزارش ها شامل موارد زیر است:
- اطلاعاتی را در اختیار طراحان قرار می دهند تا زمان بندی آزمایش های میدانی و آزمایشگاهی را تعیین کنند.
- چارچوبی را ارائه می دهند که در تفسیر آن نتایج آزمایش و درون یابی یا برون یابی در نمودارهای مختلف به کل محل پروژه تعمیم داده می شود.
- در بسیاری از موارد، بر توضیحات بیان شده در گزارش تکیه می شود، زیرا نتایج آزمایش یا در دسترس نیستند یا نمی توان از آنها استفاده کرد زیرا نمونه های معرف ممکن است در دسترس یا قابل بازیابی نباشند.
- توضیحات مطرح شده یک عنصر کلیدی در تهیه طرح کار دائمی از نظر ارائه اطلاعاتی است که به درک چگونگی رفتار زمین و اندرکنش با سازه کمک می کند.
- گزارش ها و توضیحات میدانی همچنین اطلاعاتی را ارائه می دهد که برای پیمانکارانی که باید کارها را انجام دهند بسیار مهم است.
به همه این دلایل می توان دریافت که توصیف کامل و دقیق خاک ها و سنگ های زیرین در محل یک پروژه برای همه تحقیقات اساسی است. گردآوری اطلاعاتی که در پیمایش گمانه در کاوش صحرایی ظاهر می شود توسط یک زمین شناس یا مهندس ثبت انجام می شود. بنابراین، فرد این مهندس خود باید کاملاً بر شرایط مسلط باشد.
در حالی که بسیاری از مشتریان با نگرش خود نسبت به مزایای هزینه ای که می توان از بررسی ژئوتکنیکی مناسب و حرفه ای به دست آورد، در این زمینه به خود کمک نمی کنند، صنعت باید به مشتریان آموزش دهد و انتظارات مشتری را مدیریت کند.
فارغ التحصیلان عمران ممکن است آموزش های زمین شناسی مهندسی قابل توجهی را دریافت نکرده باشند، یا حداقل در توصیف سیستماتیک آن نیاز داشته باشند تا اطلاعات کامل تری را به دست آورند. صنعت ساختمان تمایل دارد تصور کند که این جوانان آموزش دیده و توانا هستند و از آنها انتظار دارد که فوراً در این زمینه شرح داده شوند اما این دور از واقعیت است.
حتی اگر این کارکنان، فارغ التحصیل زمین شناسی باشند، احتمالاً آموزش خاصی برای این مهم ترین فعالیت، یعنی توصیف زمین شناسی مهندسی خاک ها و سنگ ها ندیده اند. لازمه کاوش های صحرایی، ثبت سیستماتیک و دقیق تمام نمونه ها یا آنچه با آن مواجهه می شوند، استفاده از اصطلاحات تعریف شده به صورت استاندارد است. تعداد کمی از دوره های کارشناسی توصیف سیستماتیک را به گونه ای آموزش می دهند که برای انجام کار اجرایی در زمینه کاوش های صحرایی کافی باشد. البته استثنائاتی وجود دارد و نویسنده منکر آنها نمی شود.
با توجه به این شرایط، لازم است آموزش های لازم پس از فارغ التحصیلی ارائه شود. تا همین اواخر هیچ دوره آموزشی برای توصیف خاک و سنگ در بازار آزاد وجود نداشته است و تعداد کمی از شرکت ها دوره های آموزشی رسمی داخلی را ارائه می دهند.
بنابراین، احتمال این که از همان ابتدا به فارغ التحصیلان جوان، شیوه های نامناسب و بعضاً نادرست آموزش داده شود، زیاد است و استناد به توصیف نادرست خاک و سنگ، می تواند خسارت های جبران ناپذیری را در پی داشته باشد.
هدف از این کتاب ارائه راهنمای عملی برای انجام توصیف خاک و سنگ در زمینه مهندسی برای این نوجوانان است که آموزش یا تجربه لازم را ندارند. علاوه بر رویه سیستماتیک کنونی، تغییراتی که در مباحث و نکات اجرایی در 40 سال گذشته رخ داده است در این کتاب مورد تأکید قرار گرفته است.
در سراسر این کتاب، فرآیند ثبت اطلاعات کاوش های صحرایی به تفصیل ارائه شده است. این اطلاعات می توانند از توصیف خود محل، انجام آزمایش های برجا و البته آزمون های آزمایشگاهی بر روی نمونه های بازیابی شده از گمانه های آزمایشی باشد.
این نمونه ها می توانند شامل نمونه های دست نخورده به دست آمده از روش های متداول مغزه گیری در خاک های مختلف باشند. یکی از اهداف کتاب توصیف خاک ها و سنگ ها ارائه راهنمایی در مورد فرآیند انتقال مشاهدات بصری در نقطه ورود به گزارش میدانی است. همان طور که گفته شد این گزارش میدانی توسط دیگران استفاده می شود و مدت ها پس از دور انداختن نمونه ها یا پر کردن گمانه ها، به عنوان یک رکورد از زمین باقی می ماند.
خواننده باید بداند که در تمام فعالیت های گزارش گیری، بین سطح جزئیات و سطح کیفیت تفاوت وجود دارد. یک گزارش ساده لزوماً دقیق نیست اما می تواند از کیفیت بالایی برخوردار باشد، زیرا تمام اطلاعاتی که واقعاً مهم هستند به دقت ارائه می شوند. همه گزارش های پروژه باید کیفیت بالایی داشته باشند، اما سطح جزئیات نیز باید ثبت شود و این سطح بسته به ماهیت زمین و الزامات تحقیق متفاوت خواهد بود. ثبت حداکثر جزئیات در همه تحقیقات لزوماً تضمین کننده کیفیت بالای آن گزارش نیست. انتخاب سطح دقیق جزئیات مستلزم تجربه همراه با درک کامل از مفاهیم مرتبط است.
این کتاب با خلاصه ای در فصل 2 از پیشینه تاریخی تدوین آیین نامه ها در توصیف خاک و سنگ در 50 سال گذشته آغاز می شود. این تاریخچه مهم است زیرا اصطلاحات و تعاریف در حال استفاده تغییر کرده و برخی از اصطلاحات بازیافت شده اند. هر کسی که از گزارش های قدیمی استفاده می کند باید از این تغییرات آگاه باشد. در فصل 3 روش انجام توضیحات (که تغییر نکرده است) همراه با ترتیب کلمات استاندارد که مبنای رویکرد سیستماتیک به این فعالیت را تشکیل می دهد، ارائه شده است.
توصیف خاک ها و سنگ ها به شرح ویژگی های مادی که زمین طبیعی بدون ناپیوستگی و توده سنگ شامل ناپیوستگی ها و اثرات هوازدگی است، می شود. جزئیات شرح مطالب در فصول 4 تا 9 به ترتیب کلمات استاندارد آورده شده است. تشریح جنبه های توده ای زمین در فصل های 10 تا 13 پوشش داده شده است. تفاوت هایی که برای شناسایی طبقات مختلف خاک و سنگ، بین خاک های درشت و ریز و بین خاک های معدنی و آلی و بین خاک های طبیعی باید انجام شود نیز در این بخش از کتاب بررسی شده است که در حقیقت اولین گام مهم در یک توصیف سیستماتیک است. مراحل ایجاد این تمایزها در فصل 4 بیان شده است که راهنمایی در مورد نامگذاری خاک ها و سنگ ها شرح داده می شوند. پس از نامگذاری مطالب، توضیحات به ترتیب، مطابق با ترتیب کلمات استانداردی که قبلاً در فصل 3 ارائه شده بود، انجام می شود. شرح اصطلاحات چگالی نسبی، مقاومت برشی و استحکام در فصل 5 آورده شده است که در آن تفاوت ها برای هر دسته از مواد نیازمند رویکردهای متفاوتی است. فصل 6 به شرح ساختار و بافت خاک و سنگ می پردازد. فصل 7 مختصر به رنگ اختصاص دارد، اگر چه برای بسیاری ممکن است اهمیت آن مورد کم توجهی قرار گیرد. با این حال، نیاز به توصیف دقیق رنگ به اندازه هر جنبه دیگری از مواد توصیف شده وجود دارد.
توضیحات خاک یا مواد سنگ با دید زمین شناسی در فصل 9 ارائه شده است. مطالب نسبتاً ساده است، اما مراقب باشید تسلط بر این مفاهیم نیاز به تمرین زیادی دارد. ویژگی های توده ای همه خاک ها و سنگ ها باید توضیح داده شود زیرا این جنبه ها تأثیر عمده ای بر رفتار زمین در پاسخ به کارهای مهندسی دارند. شرح و طبقه بندی هوازدگی در فصل 10 در نظر گرفته شده است.
ثبت ناپیوستگی ها در توده سنگ در فصل 11 با تعاریف اصطلاحات مورد استفاده و ترتیب کلمات خاص که برای این جنبه از توصیف اتخاذ می شود، در این فصل ارائه شده است. ثبت شاخص های گسیختگی در نمونه بازیابی شده از گمانه، ثبت ناپیوستگی ها را کامل می کند که در فصل 12 به این موضوع پرداخته شده است. تعدادی خاک و سنگ دیگر نیز وجود دارد که باید توضیح داده شوند. راهنمایی در مورد توصیف خاک های آلی و معدنی با چگالی کم در فصل 13 و 14 ارائه شده است.
تمام راهنمایی های موجود در کتاب تا این مرحله مربوط به شرح مطالبی است که با آن مواجه می شویم. فصل 15 طرح هایی را برای طبقه بندی خاک ها و سنگ ها مورد بحث قرار می دهد که می توانند در سطوح مختلف انجام شوند. طبقه بندی در حقیقت مرحله ای است که شرح را دنبال می کند و به ساخت و تکامل مدل ژئوتکنیکی منتهی می شود. در نهایت، فرآیند گام به گام انجام واقعی یک توصیف در فصل‌های 16 و 17 تشریح شده است.
