دانلود جزوه مکانیک خاک PDF
دانلود فایل
علی پاک امیرحسین دهقانی پور دکتر فرزین استخدامی استاد دانشگاه شریف دکتر رنجبری رشته عمران کاردانی عمران دانشگاه آزاد کارشناسی ارشد مهندس کیان
• () • () • • -‘ • () (: ) • () : • (=) ^’-‘• ً () ؛ () :
() ً ()، () () () &() (-) : (-) () () () ()
– () مکانیک خاک شاخهای از علم است که به مطالعه خواص فیزیکی خاک و رفتار تودههای خاک تحت تأثیر انواع نیروها میپردازد. مهندسی خاک کاربرد اصول مکانیک خاک در مسائل عملی است. مهندسی ژئوتکنیک زیرشاخه مهندسی عمران است که شامل مواد طبیعی موجود در نزدیکی سطح زمین است. این شامل کاربرد اصول مکانیک خاک و مکانیک سنگ در طراحی فونداسیون ها، سازه های نگهدارنده و سازه های خاکی است.
۲.۱ مهندسی ژئوتکنیک قبل از قرن هجدهم
هیچ سابقه ای از اولین استفاده انسان از خاک به عنوان مصالح ساختمانی در دوران باستان وجود ندارد. از نظر مهندسی واقعی، شاخه مهندسی ژئوتکنیک به شکلی که امروز می شناسیم از اوایل قرن هجدهم آغاز شده است (اسکمپتون، 1985). برای سال ها هنر مهندسی ژئوتکنیک براساس تجربیات گذشته به دست آمده از آزمایشات پی در پی بوده و هیچگونه سابقه علمی واقعی وجود نداشته است. براساس همان آزمایشات، سازه های بسیاری ساخته شد که برخی از این سازه ها فرو ریخته اند و برخی دیگر هنوز پابرجا هستند.
براساس تاریخ ثبت شده تمدن های باستانی در امتداد رودخانه هایی مانند نیل (مصر)، دجله و فرات( بین النهرین )هوانگ هو( روخانه زرد، چین و(سند) هند به وجود آمده اند. قدمت سدها به حدود 200 سال قبل از جزوه مکانیک خاک بر می گردد که اولین آن ها روی رودخانه سند برای محافظت از شهر(موهنجو دارا )جایی که پس از سال 1947 به پاکستان تبدیل گشت ساخته شد.
لایه خاک رس ضعیف در عمق حدود 11متری در زیر سطح زمین وجود دارد که فشرده ساز ی آن باعث کج شدن برج می شود. این برج در سال 1990 بسته شد زیرا بیم آن می رفت که یا سقوط کند یا فرو بریزد. اخیراً با حفاری خاک از زیر ضلع شمالی برج تثبیت شده است. حدود 70 تن متریک خاک در 41 استخراج جداگانه که در عرض برج بود برداشته شد. همان طور که زمین به تدریج مستقر شد تا فضای حاصل را پر کند، شیب برج کاهش یافت. اکنون برج 5 درجه متمایل شده است. تغییر نیم درجه-ای قابل توجه نیست، اما ساختار را به طور قابل ملاحظه ای پایدارتر می کند، (شکل ۳.۱ نمونه ای از مشکل مشابه است). برج های نشان داده شده در شکل ۳.۱ در بولونیای ایتالیا واقع شده است و در قرن 12 ساخته شده اند. برج سمت چپ به عنوان برج گاریسندرا نامیده می شود، ارتفاع آن 48 متر و وزن آن حدود 4210 تن متریک است که حدود 4 درجه کج شده است. برج سمت راست، برج آسینلی است، 97متر ارتفاع و 7300 تن وزن دارد، حدود ۱.۳ درجه خم شده است.
پس از مواجه شدن با چندین مشکل مربوط به فونداسیون در حین ساخت و ساز طی قرن های گذشته، مهندسان و دانشمندان شروع به عنوان کردن خواص و رفتار خاک ها به شیوه ای روشمندتر در اوایل قرن 18 کردند.
شکل ۳.۱ کج شدن برج گاریسندا (چپ) و برج آسینلی (راست) در بولونیا، ایتالیا (با اجازه برجا ام. داس، هندرسون، نوادا)
بر اساس تاکید و ماهیت مطالعه در زمینه مهندسی ژئوتکنیک، بازه زمانی 1700 تا 1927 را می توان به چهار دوره اصلی تقسیم کرد (اسکمپتون ، 1985) :
۱. پیش کلاسیک (1700 تا 1776 بعد از میلاد
۲. مکانیک کلاسیک خاک – فاز اول(۱۷۷۶ تا 1856 بعد از میلاد
۳. مکانیک کلاسیک خاک – فاز دوم (1856 تا 1910 پس میلاد
۴. مکانیک خاک مدرن (1910 تا 1927 پس از میلاد)
شرح مختصر برخی از پیشرفت های مهم در طول هر یک از این چهار دوره، در زیر ارائه شده است.
۱.۳ دوره پیش کالسیک مکانیک خاک (1700-1776)
این دوره بر مطالعات مربوط به شیب طبیعی (-) ، //(/) (-) () 
(-) ً (-)، مکانیک کلاسیک خاک – فاز اول (۱۸۵۶-۱۷۷۶)
در این دوره، بیش تر پیشرفت ها در زمینه مهندسی ژئوتکنیک توسط مهندسان و دانشمندان فرانسوس صورت گرفته است. در دوره پیش کلاسیک، عملاً همه ملاحظات نظری مورد استفاده در محاسبه فشار جانبی زمین بر روی دیوارهای حائل بر اساس سطح شکست دلخواه در خاک بودند. در مقاله معروف او که در سال 1776 ارائه شده بود، دانشمند فرانسوی چارلز آگوستین کولومب (1736-1806) از اصول محاسبه حداکثر و حداقل برا ی تعیین موقعیت صحیح سطح لغزش در خاک پشت دیوار حایل استفاده کرد. در این تحلیل، کولن از قوانین اصطکاک و پیوستگی برای اجسام جامد استفاده کرد. در سال 1790، مهندس عمران برجسته فرانسوی، گاسپارد کلر، ماری ریش دو پرونی (1755-1839)، نظریه کولن را در کتاب درسی برجسته خود، Nouvelle Architecture Hydraulique (جلد 1) گنجاند. در سال 1820، موارد خاصی از کار کولن توسط مهندس فرانسوی ژاک فردریک فرانسیس (1775-1833) و کارشناس مکانیک کاربردی فرانسوی کلود لوئیس ماری هانری ناویه (1785-1836) مورد مطالعه قرار گرفت. این موارد جزوه مکانیک خاک مربوط به خاکریزی مجدد شیبدار و خاکریزی های مجدد پشتیبان هزینه اضافی است. در سال 1840، ژان ویکتور پونسله (1788-1867)، مهندس ارتش و استاد مکانیک، نظریه کولن را با ارائه روشی گرافیکی برای تعیین میزان فشار جانبی زمین بر روی دیوارهای حائل عمودی و شیبدار با سطوح چند ضلعی دلخواه شکسته زمین، گسترش داد. همچنین، Poncelet اولین کسی بود که از علامت f برای زاویه اصطکاک خاک استفاده کرد. او همچنین اولین نظریه ظرفیت باربری نهایی را برای فونداسیون های کم عمق ارائه کرد. در سال 1846 الکساندر کولین (1808-1890)، یک مهندس، جزئیات لغزش های عمیق در شیب های سفالی، برش ها و خاکریزها را ارائه کرد. کالین این نظریه را مطرح کرد که در همه موارد گسیختگی زمانی رخ می دهد که پیوستگی بسیج شده از
)). –
فهرست مطالب