دوره آموزشی اصول و مکانیک خاک Basic Principles in Soil & Mechanics E-learning

درباره مکانیک خاک:

مکانیک خاک (Soil Mechanics) شاخه‌ای از مهندسی است که به توضیح رفتار خاک می‌پردازد. علم مکانیک خاک متفاوت از مکانیک سیالات و مکانیک اجسام صلب است به این دلیل که خاک محیطی است ناهمگون و متشکل از سیالات (معمولا هوا و آب) و ذرات گوناگون (معمولا رس، ماسه یا شن) یا گاهی مواد آلی، مایعات، گازها و ….

مکانیک خاک، مانند مکانیک سنگ، پایهٔ علمی لازم برای تحلیل و طراحی در مهندسی خاک و پی، یکی از زیرشاخه‌های مهندسی عمران، را فراهم می‌کند. مکانیک خاک برای تحلیل تغییر شکل‌ها، یا حرکت سیالات در سازه‌های طبیعی یا ساختگی (دست‌ساز بشر) که از خاک ساخته شده‌اند یا زیربنای خاکی دارند و یا سازه‌هایی که در زیرخاک مدفون شده‌اند بکار می‌رود. مانند پی ساختمان‌ها و پل‌ها، دیوارهای حائل، سدها و سامانهٔ خطوط لولهٔ مدفون در زمین. اصول مکانیک خاک در دیگر رشته‌های مهندسی مانند مهندسی زمین‌شناسی، خاک، سازه‌های دریایی، کشاورزی، هیدرولوژی و رشته فیزیک خاک مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انواع خاک:

خاک بر اساس ابعاد ذرات تشکیل دهنده به چهار نوع شن (خاک‌های درشت‌دانه)، ماسه (خاک‌های ریزدانه)، لای و رس تقسیم می‌شود. طبق یک دسته‌بندی کلی، ابعاد هر یک از این خاک‌ها به صورت زیر است:

شن: ذراتی با ابعاد 2 تا 63 میلی‌متر
ماسه: ذراتی با ابعاد 0.063 تا 2 میلی‌متر
لای یا سیلت: ذراتی با ابعاد 0.002 تا 0.063 میلی‌متر
رس: ذراتی کوچک‌تر از 0.002 میلی‌متر

در مکانیک خاک ابعاد ذرات به عنوان معیاری برای تشخیص اولیه خصوصیات مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دانه بندی خاک چیست؟

توزیع ابعاد ذرات خاک توسط دانه‌بندی آن نمایش داده می‌شود. به طور کلی هر چه طیف ابعاد ذرات تشکیل دهنده خاک وسیع‌تر باشد (خاک با دانه‌بندی خوب)، تراکم‌پذیری بیشتر، هدایت هیدرولیکی کمتر و مقاومت برشی بیشتر خواهد بود. توزیع دانه‌بندی معمولا توسط آزمایش‌های مخصوص اندازه‌گیری شده و بر روی منحنی دانه بندی نمایش داده می‌شود.

اهمیت دانه بندی در مکانیک خاک

دانه‌بندی، یکی از مفاهیم مهم در مکانیک خاک و مهندسی ژئوتکنیک است که پیش از ساخت سازه‌های خاکی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. به عنوان مثال، برای ساخت فونداسیون ممکن است به خاک با دانه‌بندی درشت نیاز باشد. از این‌رو، تایید اولیه کیفیت دانه‌بندی خاک محل اجرای پروژه توسط آزمایش دانه‌بندی صورت می‌گیرد. در اغلب موارد، دانه‌بندی برجای خاک، پارامترهای طراحی و زهکشی آب‌های زیرزمینی را کنترل می‌کند. به دلیل فضای خالی بین ذرات، میزان تراوش در خاک با دانه‌بندی بد بیشتر از خاک با دانه‌بندی خوب است

در پروژه‌های عمرانی نظیر خاکریز کنار جاده یا سد خاکی، دانه‌بندی به عنوان یکی از معیارهای انتخاب ماده پرکننده در نظر گرفته می‌شود؛ چراکه خاک خوب دانه‌بندی شده، بهتر از خاک بد دانه بندی شده تراکم می‌یابد. علاوه بر این، دانه‌بندی یکی از عوامل کنترل‌کننده در هنگام انتخاب روش مناسب برای بهسازی خاک است.

طبقه بندی خاک چیست؟

طبقه‌بندی خاک، روشی برای دسته‌بندی انواع خاک بر اساس خصوصیات و کاربری است. طبقه‌بندی در مکانیک خاک معمولا بر اساس خصوصیات مکانیکی مرتبط با فونداسیون و مصالح ساختمانی انجام می‌شود. سیستم‌های طبقه‌بندی جدید، امکان پیش‌بینی رفتار و خصوصیات مکانیکی را فراهم می‌کنند. از پرکاربردترین سیستم‌های طبقه‌بندی خاک می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: