ایستاسازه
En Ar

خانه - کتابخانه - Soil Mechanics Through Project Based Learning (2018)


این کتاب برای دانشجویانی نوشته شده است که بخواهند مبانی و کاربرد های مکانیک خاک را بدون ورود به تئوری ها و معادلات خسته کننده و به صورت پروژه محور فرا بگیرند. در این کتاب اهمیت درک رفتار خاک و استفاده از مکانیک خاک در حل مسائل عملی آموزش داده می شود.

برخلاف سایر کتاب های مکانیک خاک، این کتاب از یک رهیافت متفاوت به نام پروژه محور استفاده می کند. در این کتاب خواننده در بطن یک پروژه واقعی ژئوتکنیکی قرار داده می شود تا بهترین مسیر برای اجرای یک کانال را انتخاب کند. انجام این پروژه نیازمند اطلاع از تئوری های ارائه شده در این کتاب است. خواننده یاد خواهد گرفت که چگونه به تفسیر و تحلیل داده های صحرایی و آزمایشگاهی بپردازد و چگونه از آنها در حل مسائل مختلف ژئوتکنیکی استفاده کند. هر مرحله از این پروژه مرتبط با سرفصل مشخصی از مکانیک خاک است. ارائه مطالب آموزشی و مشاهده کاربرد آنها در مسائل عملی سبب درک بهتر موضوع برای خواننده خواهد شد.

تجربه ما در تدریس نشان می دهد که درک رفتار و مبانی مشخصات خاک به مراتب مهمتر از به خاطر سپردن روش استخراج معادلات تئوری و حفظ کردن اعداد است. به همین دلیل توجه ما بیش تر معطوف به توضیح دادن مفاهیم کلیدی و بحث در مورد راه حل های گام به گام در مسائل متعارف ژئوتکنیکی خواهد بود.

در هر فصل از کتاب مکانیک خاک به روش پروژه محور مقدمتا ارتباط مطالب آن فصل با پروژه شرح داده می شود و سپس به صورت خلاصه مفاهیم تئوری کلیدی برای تکمیل قسمتی از پروژه ارائه می شود. در فصل اول، شرح پروژه به همراه داده های به دست آمده از آزمون های صحرایی و آزمایشگاهی آمده است. در فصل های بعدی مطالبی در خصوص منشأ خاک و شناسایی زمین (فصل دوم)، مبانی مشخصات خاک (فصل سوم و چهارم)، مفاهیم پایه در تراکم خاک (فصل پنجم)، تنش در خاک (فصل ششم)، کاربردهای تخصصی تر ژئوتکنیک مانند شبکه جریان (فصل هفتم)، تغییر شکل خاک و تحکیم (فصل هشتم تا دهم) و مقاومت برشی و پایداری شیب ها (فصل یازدهم) آمده است. در هر فصل مسائل کاربردی برای افزایش مهارت خواننده در حل مسائل عملی آورده شده است. توصیه می شود قبل از مراجعه به راه حل گام به گام هر مسئله، خواننده شخصا برای حل مسئله تلاش کند. هر چند در مواردی رسیدن به جواب نهایی دشوار است، اما صرف زمان بر روی هر مسئله توانایی خواننده در حل مسائل را ارتقا می دهد. علاوه بر مطالب یاد شده، برای بازنگری در مفاهیم کلیدی در انتهای هر فصل یک آزمون چهارجوابی آمده است. برای این که این کتاب تعامل بیش تری با خواننده داشته باشد، تعدادی از پرسش ها و پاسخ آنها که غالبا توسط دانشجویان ما پرسیده می شود نیز آورده شده است.


شرح پروژه


در سال ۲۰۰۹ در طرح توسعه ساحل Pimpama اجرای یک کانال در نظر گرفته شد. مطالعات ژئوتکنیک برای ارزیابی زمین طرح انجام شد. هدف اصلی از این مطالعات تعیین مشخصات خاک، بررسی مشکلات احتمالی ژئوتکنیکی در حین اجرا و همچنین بررسی پتانسیل رخداد حوادث طبیعی بود. مطالعات قبلی در منطقه طرح نشان دهنده وجود لایه های رسی بسیار نرم بود. این لایه ها برای پی سازی اغلب سازه های مهندسی مناسب نبود. برای حل این مشکل پیش بار گذاری زمین و تحكيم لایه های نرم در نظر گرفته شد. (در فصل ۱۰ جزئیات این روش شرح داده خواهد شد.)

با توجه به این که در مکانیک خاک از شرایط زیرسطحی زمین استفاده می شود، شناسایی زمین و تعیین شرایط خاک یا سنگ در اعماق مختلف ضروری است. برای انجام این کار، داده های به دست آمده از عملیات شناسایی صحرایی (نمودار حفاری گمانه ها، آزمایش های DCP) تحليل می شود و مقطع (پروفیل) زمین ترسیم می شود. با تحلیل و تفسیر داده های صحرایی، واحدهای زمین شناسی و تراز آب زیرزمینی مشخص می شود. در فصل دوم مطالبی در خصوص مبانی زمین شناسی و تشکیل خاک و جنبه های مهم شناسایی های صحرایی آمده است.


هدف مرتبط با پروژه


در این فصل ما با داده های به دست آمده از عملیات شناسایی صحرایی آشنا می شویم و یاد می گیریم که چگونه نمودارهای حفاری گمانه ها را تفسیر و پروفيل ژئوتکنیکی ترسیم کنیم. اطلاع داشتن از شرایط زمین شناسی سایت سبب می شود تا فهم بهتری از نوع خاک غالب در منطقه، تغییرات لایه بندی و شرایط آب زیرزمینی داشته باشیم. همچنین اطلاعات زمین شناسی کمک می کند تا پتانسیل های مشکل آفرین ژئوتکنیکی و زمین شناسی در حین اجرا و پس از اجرای پروژه بهتر ارزیابی شود.

خاک ها محصول هوازدگی سنگ ها هستند. اگر چه سنگ ها مصالح مقاومی هستند اما فرآیند هوازدگی در طول یک دوره زمین شناسی (صدها و میلیون ها سال) باعث تخریب و کاهش مقاومت آنها می شود. دو نوع هوازدگی وجود دارد:

  1. هوازدگی مکانیکی که به معنای خرد شدن سنگ به قطعات کوچک تر است.
  2. هوازدگی شیمیایی شامل فروپاشی سنگ تحت واکنش های شیمیایی و معمولا با حضور آب در شرایط محیط است.

هوازدگی شدید در نهایت سنگ ها را به خاک تبدیل می کند. این فرآیند با تخریب و تضعیف بخش های تحتانی دامنه ها باعث ناپایداری شیب های طبیعی می شود. با توجه به آن که مقاومت خاک به طور چشم گیری کمتر از مقاومت سنگ است، در مصالح شدیدا هوازده به ویژه در مناطقی با بارندگی شدید، بر خلاف سنگ ها، خاک ها شامل مصالحی با اندازه های کوچک تر (شن، ماسه، سلیت و رس) هستند که به دو گروه کلی درشت دانه (شن و ماسه) و ریزدانه (رس و سیلت) تقسیم بندی می شوند.


خاک های برجا و انتقالی


خاک ها پس از تشکیل شدن می توانند برای سال ها در مبدأ اولیه باقی بمانند (خاک های برجا) یا به محل جدیدی جابجا شوند (خاک های انتقالی). خاک های انتقالی فراگیرتر هستند و بر حسب عامل جابجایی نام گذاری می شوند.


خاک های انتقالی


یخ رفت: این نوع از خاک با جابه جایی و رسوب گذاری یخچال ها تشکیل می شود. عموما مقاومت بالایی دارد و ظرفیت باربری مناسبی برای سازه های مهندسی فراهم می کند.

آبرفت: این نوع از خاک با حرکت آب و رسوب گذاری در طول مسیر حرکت رودخانه ها تشکیل می شود و عموما نرم، سست و اشباع هستند. بسیاری از مشکلات ژئوتکنیکی از جمله روان گرایی و نشست سازه های مهندسی ویژه این نوع خاک است.

 خاک های دریایی: این نوع از خاک با رسوب گذاری در دریا یا اقیانوس تشکیل می شود و غالبا نرم و اشباع است. عموما شامل مصالح ریزدانه مانند رس و سیلت است و مشابه با خاک های آبرفتی نشست پذیری زیادی دارد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سایر مقاله ها

آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW چیست ؟ (Multichannel Analysis of Surface Waves)

آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW یکی از [...]


بیشتر بخوانید

خاک های رمبنده (Collapsible Soil)

در طبیعت خاک هایی هستند كه تحت تنش یكسان، با [...]


بیشتر بخوانید

ظرفیت باربری پی (Bearing Capacity of Foundation)

خاک باید بدون آنکه دچار گسیختگی برشی شود، توانایی تحمل [...]


بیشتر بخوانید

نشست غیر یکنواخت (Differential Settlement)

پی (شالوده یا فونداسیون) یک سازه وزن زیادی دارد و [...]


بیشتر بخوانید