مقاله : مکانیک خاک و زمینه های وابسته (۲)

نگاهی کلی به مبحث ژئوتکنیک – مکانیک خاک و زمینه های وابسته (۲) نویسنده:‌ دکتر مسعود میرمحمدصادقی
سهم نسبی کشورها در توسعه ژئوتکنیک بسیاری از دانش پژوهان و دانشجویان علاقه مندند که بدانند کدام کشور در یک رشته ی تخصصی سهم بیش تر یا فعالیت بیش تری دارد. پاسخ به این پرسش چندان ساده نیست؛ اما یکی از راه های تقریبی مقایسه این است که تعداد همایش ها، سمینارها و کارگاه های بین المللی تشکیل شده در آن زمینه در کشورهای مورد نظر مورد ارزیابی قرار گیرند؛ و نیز به تعداد نفرات ارائه دهنده ی مقالات در کنفرانس ها و مجلات و نیز به حجم فعالیت های علمی و نوآوری های ارائه شده ی مربوط به آن مبحث در کشورهای مورد بحث توجه گردد.
نگارنده در یک مطالعه ی آماری بیش از ۳۰۰ مورد گردهمایی بین المللی یا منطقه ای در زمینه ی ژئوتکنیک، مکانیک خاک، مکانیک سنگ و دینامیک خاک را مربوط به سال های ۱۹۶۱ تا سال ۲۰۰۰ مورد بررسی قرار داده است. نتیجه ی این بررسی از دیدگاه ترتیب درصد مقالات به شرح زیر به دست آمد:
آمریکا (۳۶)، انگلستان (۲۹)، ژاپن (۲۳)، کانادا (۱۷)، استرالیا (۱۵)، هند (۱۲)، فرانسه (۱۱)، چین (۱۰)، تایلند (۱۰)، آلمان (۹) و کشورهای دیگر در حد ۸ تا ۶٫
در یک ارزیابی دیگر، شمار مقالات از کشورهای مختلف در همایش های بین المللی مکانیک خاک و مهندسی پی شمارش شد. بعضی از نتایج به دست آمده به این شرح است:
برای نخستین کنفرانس بین المللی (سال ۱۹۳۶): از ۱۸۱ مقاله، آمریکا (۷۰)، اتریش (۲۶)، هلند (۱۸)، روسیه (۱۴)، آلمان (۹) و بقیه ی کشورها از ۷ تا صفر.
در چهاردهمین کنفرانس بین المللی که در سال ۱۹۹۷ در کشور آلمان برگزار گردید، حدود ۱۱۰۰ نفر از متخصصان و پژوهشگران از ۵۵ کشور شرکت کردند و طی آن، باارائه ی حدود ۴۶۵ مقاله، مباحث زیر مورد بحث قرار گرفته است:
۱) آزمایش های خاک و مشخصات خواص مهندسی زمین
۲) پیشرفت های اخیر در تکنیک های مهندسی پی ها
۳) سازه های نگهبان و شیروانی های حفاری شده
۴) کارهای زیرزمینی در ناحیه ی شهری
۵) بهبود خواص خاک و تسلیح آن
۶) دفع مواد زاید و زمین های آلوده شده
۷) کارگاه آموزشی و بازآموزی در مهندسی ژئوتکنیک
آمار مقالات نشان می دهد که از ۴۶۵ مقاله ی ارائه شده در این کنفرانس، آلمان با ۴۷ مقاله دارای بیش ترین تعداد مقالات، آمریکا با ۴۳؛ ژاپن با ۳۳؛ فرانسه با ۲۴؛ انگلستان، برزیل و کانادا هر کدام با ۲۰ تا ۱۸ مقاله؛ ایتالیا، روسیه، لهستان و هلند هر کدام با ۱۳ مقاله، اسپانیا، چین، سوئد و مکزیک هر کدام با ۱۱ مقاله، هند و استرالیا هر کدام با ۱۰ مقاله و بلژیک، کره و پرتغال هر کدام با ۸ تا ۶ مقاله، ردیف های بعدی را تشکیل داده اند و سایر کشورها از ۵ تا ۱ مقاله ارائه داده اند که از جمله از ایران ۳ مقاله در آن کنفرانس (سال ۱۹۹۷) ارائه شده بوده است.
نتیجه ای که از این آمار حاصل می شود، عبارت است از این که معمولاً تعداد شرکت کنندگان از کشور یا ناحیه ای که کنفرانس در آن جا تشکیل شده است، به نحو چشمگیری قابل توجه است (به مأخذ شماره ی ۱ مراجعه شود) و نکته ی دوم این است که تعداد شرکت کنندگان از کشورهای مختلف معمولاً به طور متوسط از کشورهای: آمریکا، فرانسه، ژاپن، انگلستان، ایتالیا، کانادا و گاهی برزیل و هند ردیف های بالا را به خود اختصاص می دهند. مجلات و همایش های در ایران

در ایران، نخستین سمینار بین المللی مکانیک خاک و مهندسی پی در سال ۱۳۶۹ در دانشگاه تهران و بعد از سه سال دومین آن در سال ۱۳۷۲ تشکیل شد. سومین همایش به نام مهندسی ژئوتکنیک و مکانیک خاک ایران در سال ۱۳۸۱ در دانشگاه امیرکبیر برگزار گردید؛ قرار است چهارمین آن در سال ۱۳۸۹ در تهران برگزار گردد. از طرفی، به این علت که در همایش های مهندسی عمران، همواره بخشی از مباحث، مربوط به مهندسی ژئوتکنیک و زمینه های وابسته به آن است، از این رو پذیرفته شده است که برگزاری همایش های پی در پی تخصصی در زمینه ی مکانیک خاک و ژئوتکنیک در اولویت قرار نگیرند. مثلاً در ششمین کنفرانس بین المللی مهندسی عمران که در دانشگاه صنعتی اصفهان در سال ۱۳۸۲ برگزار شد، از مجموعه ی مقالات ۵ جلدی فارسی آن، یک جلد آن به مکانیک خاک، ژئوتکنیک و ژئودزی اختصاص یافته بود. به این ترتیب، می توان ادعا کرد که در تمام همایش های مهندسی عمران (کنفرانس بین المللی یا کنگره ی ملی) که در کشور برگزار می گردد، می توان مقالات جدید مکانیک خاک و پی و ژئوتکنیک را مشاهده نمود. یادآوری می گردد که هشتمین کنگره ی بین المللی مهندسی عمران در تاریخ ۲۱ تا ۲۳ اردیبهشت سال جاری در دانشگاه شیراز برگزار گردید.
از سوی دیگر، بخش مهمی از مباحث ساختگاهی، مربوط به مسایل مکانیک سنگ است که خود در حوزه ی ژئوتکنیک قلمداد می گردد و به این دلیل، بخش هایی از زمینه ی ژئوتکنیک را باید در کنفرانس های مکانیک سنگ (که در ایران تشکیل شده است) جست و جو نمود و نیز مباحث ژئوتکنیکی تونل ها، زیرگذرها و متروها را طبعاً می توان در همایش های تونل سازی پی گیری نمود که سومین آن در سال ۱۳۶۶ و هفتمین در سال گذشته (۸۸/۲/۲۸) در دانشگاه تربیت مدرس برگزار شد. بخشی از مسائل مکانیک خاک و ژئوتکنیک طبیعتاً مربوط به صنعت سدسازی ست، زیرا طراحی و اجرای سدها دارای ارتباط بنیادی و حیاتی با مباحث مذکور می باشد، و به همین علت انتظار می رود در همایش های سدسازی نیز بخش مهمی به زمینه های ژئوتکنیکی اختصاص داده شود. نمونه ای از این همایش ها، نخستین سمینار سدسازی ایران در سال ۱۳۶۶، و نخستین همایش سدهای خاکی در ایران است که در سال ۱۳۷۶ برگزار گردید.
در زمینه ی مجلات تخصصی مکانیک خاک، متأسفانه تاکنون مجله ی مهندسی مستقلی در حوزه ی مکانیک خاک یا ژئوتکنیک در ایران منتشر نگردیده است، ولی خوشبختانه مجله (فصل نامه) ی ژئوتکنیک و مقاومت مصالح وابسته به آزمایشگاه مکانیک خاک وزارت راه از سابقه ی ارزشمندی برخوردار است، به طوری که تاکنون حدود ۱۱۰ شماره ی آن منتشر شده است. البته باید توجه داشت که مجلاتی از این قبیل، در طبقه بندی و ارزیابی مقالات آن در زمره ی مجلات پژوهشی – ترویجی قرار دارند و این نوع مجلات معمولاً در کدبندی های ISI قرار نمی گیرد.
در این جا تذکر این مطلب نیز ارزشمند است که گرچه هنوز مجله ی خاصی مختص مباحث ژئوتکنیک و مکانیک خاک در ایران منتشر نشده است در تمام مجلات مهندسی کشور که از انتشارات دانشگاه ها یا وزارت علوم، تحقیقات و فناوری هستند، درج این گونه مقالات کاملاً معمول است و تقریباً در بیش از ۷۰ درصد شماره های این گونه مجلات، دست کم یک یا دو مقاله مربوط به مباحث ژئوتکنیکی تاکنون به چاپ رسیده است؛ ضمن این که امید می رود به زودی مجله ای مختص مباحث مورد نظر در این حوزه توسط انجمن ژئوتکنیک ایران به منصه ی چاپ و انتشار برسد.

آموزش در مهندسی ژئوتکنیک

اهمیت دادن به مسأله ی آموزش

به دلیل اهمیت آموزش در پیشبرد اهداف یک رشته ی علمی (اعم از مهندسی، علوم اجتماعی یا پزشکی و …) و یافتن راه های ارتقای آن، گاه گاهی همایش ها و گردهمایی هایی در سطح بین المللی یا منطقه ای تشکیل شده است تا نه تنها به وضعیت موجود آموزش آن مبحث پرداخته و در آن بازنگری گردد، بلکه خط مشی جدید و آینده نگری لازم از دیدگاه کارشناسان و دانشمندان خبره در آن زمینه نیز مشخص گردد. به همین خاطر در این جا مناسب است اشاره گردد که کنفرانس آموزش مهندسی ایران در ۱۴۰۴، در روزهای ۲۲ و ۲۳ اردیبهشت ماه سال جاری در دانشگاه تهران برگزار گردید.
در زمینه ی مبحث ژئوتکنیک نیز، غالباً در همایش های بین المللی به لزوم بازنگری و ارزیابی برنامه های آموزشی آن توجه شده است؛ از جمله، به طور خاص کنفرانسی تحت عنوان «همایش بین المللی آموزش در مهندسی ژئوتکنیک» (Education & Training International Conference on Geotechnical Engineering) در سال ۲۰۰۰ در کشور رومانی تشکیل گردید. در این کنفرانس ۸۴ مقاله در ۵۲۰ صفحه در زمینه های مختلف ولی مرتبط با آموزش این شاخه از علوم مهندسی ارائه گردید؛ که ۶ مقاله ی اول از سخن رانان مدعو بوده است. در بخشی از مجموعه ی مقالات آن ها، مقالاتی ارائه شده است که نشان دهنده ی وضعیت آموزش این رشته در ۱۹ کشور از سراسر جهان است. یکی از سخن رانان مدعو در این همایش، پرفسور «پراکاش» (Prakash) است که حدود ۵۰ سال در امر آموزش درس های مختلف ژئوتکنیک نقش داشته و تجربه اندوخته است. نامبرده درس های مکانیک خاک را به سه گروه (سه مرحله)، یعنی: مقدماتی، متوسطه و عالی تقسیم نموده و در مورد مباحث مربوط به هر گروه توضیح مفیدی ارائه می دهد (به مآخذ ۲ و ۳ و ۴ مراجعه شود).
در بعضی کشورهای با سابقه ی بیش تر در زمینه ی ژئوتکنیک (مانند آلمان) حتی برای مهندسان و کارشناسان مهندسی عمران که مشغول فعالیت هستند، دوره های بازآموزی و آموزش های تخصصی برگزار نموده اند. برای نمونه، به مبحث هفتم از چهاردهمین کنفرانس بین المللی مکانیک خاک، ۱۹۹۷- مآخذ شماره ی ۵ ارجاع داده می شود.
خوشبختانه وضعیت آموزش و تربیت نیروی انسانی لازم در زمینه های مرتبط با ژئوتکنیک و مکانیک خاک، در حال حاضر در کشور ایران در حد قابل قبول و در حال گسترش چشمگیر است، به طوری که هم اکنون در حدود بیست و پنج دانشگاه دولتی (در مقایسه با سال ۱۳۶۸ که فقط ۴ دانشگاه در این زمینه دانشجو می پذیرفتند) در مناطق مختلف کشور در دوره های کارشناسی ارشد مکانیک خاک دانشجو می پذیرند؛ ضمن این که در حال حاضر حداقل در ۵ دانشگاه دوره های کارشناسی ارشد مکانیک سنگ برقرار است و بیش از شش دانشگاه در مقطع دکترای مکانیک خاک نیز فعال هستند. علاوه بر این، در حال حاضر در ۵ واحد از دانشگاه های آزاد نیز مقطع کارشناسی ارشد مکانیک خاک دایر است.

دروس وابسته به مکانیک خاک و ژئوتکنیک در دانشگاه ها

این که چه مباحث و درس هایی در چه مقطعی در دوره های دانشگاهی و در چه گرایش هایی باید تدریس شوند، خود مبحثی گسترده و تابع شرایط و امکانات و سلایق و علایق است. از آن جا که مهندسی ژئوتکنیک مربوط به دانشکده ی مهندسی عمران است، ابتدا اشاره می شود که در حال حاضر در دوره ی کارشناسی عمران، ۲ تا ۳ درس از دروس مرتبط با مکانیک خاک و پی، و در دوره ی کارشناسی ارشد تخصصی مکانیک خاک، ۵ تا ۶ درس سه واحدی مرتبط با مکانیک خاک و ژئوتکنیک تدریس می شود و همین طور در دوره ی دکترای مکانیک خاک، ۳ تا ۴ درس سه واحدی در همین زمینه ارائه می گردد. علاوه بر دانشکده های مهندسی عمران، در حال حاضر در دانشکده های با تخصص مکانیک سنگ و در گرایش های زمین شناسی مهندسی (در دانشکده های زمین شناسی)، در بعضی از گرایش های دانشکده های کشاورزی، در بعضی از مقاطع تحصیلی در گرایش ها و دانشکده های محیط زیست، در دانشکده های مربوط به تخصص های معدن، و حتی در گرایش بهداشت محیط بر حسب نیاز و امکانات، از دو تا چند درس از مباحث مکانیک خاک نیز تدریس می گردد؛ در عین حال تنوع درس ها و نیازهای متفاوت در رشته های مختلف، و پیشرفت های تئوری و اجرایی مباحث مرتبط با این زمینه، باعث شده است که در بعضی دانشکده ها و گرایش ها درس هایی اضافه بر برنامه ی معمول ارائه گردد یا به عکس، از محتوای بعضی دروس کاسته گردد.
برنامه ی مفصل دروس ژئوتکنیک در دوره های کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکترا در بعضی از کشورها در مآخذ شماره ۲ به صورت نسبتاً مفصل آمده است و در این جا از تکرار آن صرف نظر می شود، ضمن این که توصیه می شود علاقه مندان آن مقاله را مطالعه نمایند تا به میزان توجه جدی به این شاخه ی مهندسی در بعضی از کشورها آگاهی یابند.

ابزارهای مورد استفاده در زمینه های مرتبط با ژئوتکنیک
دستگاه های آزمایشگاهی و «در محل»

ابزارهای مورد استفاده و مورد نیاز در پیشبرد مهندسی ژئوتکنیک و در مسائل اجرایی وابسته به آن را می توان در چهار بخش: ابزارهای آزمایشگاهی، دستگاه های صحرایی، ابزارهای اندازه گیری و رفتارنگاری و ابزارهای محاسباتی مورد بحث قرار داد.
در حال حاضر، آزمایشگاه های مکانیک خاک و مکانیک سنگ معمولاً مجهز به تعدادی دستگاه های اندازه گیری خواص معمولی و مورد نیاز سنگ و خاک هستند، که غالباً شامل موارد زیرند:
دستگاه تعیین چگالی، وزن مخصوص، درصد رطوبت، درصد خلوص، دانه بندی، مقاومت برشی، حدود اتربرگ، سی بی آر (CBR)، تحکیم و تورم، نفوذپذیری، تعیین خواص دینامیکی خاک ها و سنگ ها.
یکی از ابزارهای خاص پژوهش های رفتارسنجی در حوزه ی مکانیک خاک، دستگاه های مبتنی بر تأثیر عملکرد سانتریفوژ در این زمینه است که هدف از آن ایجاد ثقل مصنوعی به منظور مطالعه ی رفتاری خاک در مقیاس آزمایشگاهی، ولی در شرایط وزین می باشد. به علت گستردگی کاربرد این فرایند و مفید بودن نتایج آن، تا کنون همایش های خاص این پدیده نیز در سطح بین المللی برگزار گردیده است، که اولین آن ها در سال ۱۹۹۱ در کلرادو تحت عنوان “Centrifuge91″ برگزار شد.
از طرفی آزمایش های صحرایی یا در محل (in situ) به وسیله ی دستگاه هایی اجرا می گردد که معمول ترین آن ها عبارت اند از:
دستگاه بارگذاری صفحه ای (PLT)، دستگاه نفوذ استاتیکی (CPT)، دستگاه آزمایش برشی مستقیم در محل؛ دستگاه نفوذ ضربه ای (SPT)، فشارسنجی (Pressuremeter) دیلاتومتری، و دستگاه های تعیین نفوذپذیری در محل (آزمایش های لوژن و لوفران).
از ابزارهای دیگری که در مطالعات و پروژه های ژئوتکنیکی مورد استفاده قرار می گیرند، ابزارهای ژئوتکنیکی ست که کاربرد آن ها خاص حوزه ی مطالعه ی خاک و ژئوتکنیک نیست؛ بلکه اصولاً به منظور شناسایی لایه های زیر سطحی، تغییرات آن ها، وجود آب زیرزمینی و شناخت مناطق زیرسطحی در مقیاس وسیع و طولانی ست، ولی به طور جنبی نیز از آن ها در اهداف ژئوتکنیکی و شناخت صحرایی برای پروژه های عمرانی استفاده می گردد.

ابزارهای رفتارنگاری

گروه دیگری از ابزار مورد استفاده در پروژه های اجرایی ابزارهایی ست که برای اندازه گیری و ثبت مشخصاتی از رفتار محل یا سازه ی خاکی و سنگی کاربرد یافته اند. این نوع ابزارها معمولاً برای اندازه گیری نیروها (یا تنش ها)، کرنش ها و دگرشکلی ها – اعم از جابه جایی قائم (نشست) یا افقی و مورب، میزان نفوذپذیری، فشار آب، و بررسی لغزش ها و در موارد دیگر مورد استفاده می باشند. از آنجا که اندازه گیری رفتار خاک و سنگ در محل پروژه یا بررسی رفتار سازه ی مورد نظر از دیدگاه های مختلف، اهمیت قابل توجهی دارد، این اندازه گیری ها باید هدفمند و بسیار دقیق باشد و در غیر این صورت نتایج آن ارزشمند نخواهد بود.
در این مبحث باید توجه داشت که چگونگی نصب این گونه ابزارها، انتخاب نوع مناسب آن ها، انتخاب محل مناسب برای نصب، زمان مناسب نصب آن ها و زمان های مناسب قرائت آن ها، فاصله ی زمانی و تناوب قرائت ها، و سایر مسائل وابسته به این فعالیت ها، نیازمند مهارت و اطلاعات تخصصی و دانش ویژه ای است که این مجموعه، تحت عنوان مبحث ابزاربندی (Instrumentation) و رفتارنگاری (Monitoring) به طور مفصل در کتاب های خاص آن شرح داده شده است.
قابل ذکر است که ابزاربندی و رفتارنگاری پروژه ها – معمولاً سدها (اعم از خاکی، پاره سنگی یا بتنی)، تونل ها و متروها، نیروگاه ها، دیوارهای حایل، برج های ساختمانی، بعضاً اجباری و آیین نامه ای است و در بسیاری موارد مبتنی بر تشخیص و علاقه ی کارفرما یا مشاور است. آنچه توضیح آن در این مقاله مناسب است، فوایدحاصل از ابزار بندی و رفتارنگاری ست که عمدتاً در ۴ بخش قابل بحث می باشد.
۱- مشاهده ی رفتار و عملکرد یک پروژه و ثبت زمانی رفتار آن (یا حتی مقطعی) می تواند نشان دهنده ی وضعیت رفتاری طبیعی و قابل انتظار آن پروژه باشد که در این صورت به معنای موفق بودن آن بدون احساس نگرانی ست؛ درعین حال ممکن است نشان دهنده ی رفتار غیر قابل انتظار و پیش بینی نشده باشد که در این حال نیازمند بررسی فوری کلیه ی جنبه های طراحی، اجرا، شرایط موجود و حتی کنترل کردن ابزارها می باشد. مثلاً نشست های بیش از حدِ یک پی در یک ساختمان بلند، دگرشکلی های جانبی یک گودبرداری یا یک برج، نشست های بیش از حدِ بدنه ی یک سد، افزایش فشار آب بیش از حد پیش بینی شده در بدنه ی یک سد خاکی، تغییر شکل های جانبی زیاد در بدنه ی یک سد خاکی، ایجاد ترک های ناگهانی در بدنه ی سد، رفتار پیش بینی نشده در سدهای بتنی یا تکیه گاه های آن ها، رفتار تغییر شکلی و فشاری در دهانه ی تونل ها (مترو، تونل راه یا راه آهن) و نیروگاه ها وسایر موارد متعددی که کراراً اتفاق افتاده است، می تواند زنگ خطری باشد که موجب نگرانی مجموعه ی مسئولان پروژه (اعم از کارفرما، پیمانکار، مشاور و ناظر) گردد و گاه نیاز به اقدامات بسیار سریع دارد.
۲- مطالعه ی رفتار یک پروژه ی اجرایی و مقایسه ی آن با آنچه در طراحی پیش بینی شده است، یک تجربه و درس فوق العاده باارزشی ست که طراح و مشاور از دیدگاه اطمینان به روش ها و اندازه گیری های مربوط به مصالح و ارزیابی های ساختگاه به دست می آورند؛ به طوری که می توانند براساس آن ها نکات مهم را شفاف کنند و برای پروژه های مشابه از روش های به کار برده شده با رضایت خاطر و اعتماد به نفس بیش تری بهره بگیرند.
۳- همین نتیجه گیری و فایده – که در بالا به آن اشاره گردید – می تواند مفید فایده در پیشبرد مرزهای دانش در آن زمینه نیز باشد، زیرا پژوهشگران و دانشمندان واضع تئوری ها، با مشاهده ی آن اطلاعات حاصل از اندازه گیری ها، در حقیقت با یک آزمایشگاه واقعی در مقیاس اجرایی مواجه اند و بر اساس آن نتایج می توانند تئوری ها و تحلیل های ارائه شده را تصحیح، تدقیق و تکمیل کنند.
۴- در صورتی که پروژه ای ناموفق باشد و با مشکلاتی مواجه گردد یا – در نهایت – تخریب گردد یا ریزش کند، معمولاً انتظار می رود که همه ی عوامل دست اندرکار، یعنی: مشاور، پیمانکار و ناظر و بعضی عوامل دیگر پاسخ گو باشند. در چنین مواردی تشخیص حقوقی و دادگاهی قصور یا تقصیر معمولاً بسیار مشکل و در یک فرآیند طولانی مورد حل و بحث قرار می گیرد. یکی از مواردی که انتظار می رود بسیاری قضایا را شفاف سازی کند، همین نتایج ابزاربندی و رفتارنگاری ست، مشروط به آن که ابزارها سالم و مناسب، در محل مناسب، و با عملکرد مناسب و با اپراتور مطمئن و با قرائت های در زمان های مناسب و پیش بینی نشده به نتیجه رسیده باشند.
با توجه به ۴ مورد مذکور می توان با اعتماد کامل پذیرفت که به فرآیند «ابزاربندی و رفتارنگاری» در حوزه ی ژئوتکنیک نباید به صورت یک فرآیند غیرضروری و تفننی نگریست؛ بلکه اگر منظور از آن ۴ هدف ذکر شده باشد، فعالیتی بسیار تخصصی و حساب شده و هدفمند است؛ به طوری که نصب ابزارها و کاربرد آن ها در محل های مناسب و یا بدون مطالعه و بدون توجه به دیدگاه تخصصی آن، نه تنها موجب نتیجه گیری مناسب و مفید نمی گردد، بلکه ممکن است به نتایج گمراه کننده نیز منجر گردد، ضمن این که خود ابزارها نوعی مزاحمت فیزیکی هم می توانند داشته باشند.

نرم افزارهای محاسباتی

در حال حاضر، خوشبختانه نرم افزارهای متعددی مربوط به مسائل خاکی و سنگی در دسترس و مورد استفاده ی متخصصان این رشته ها هستند که از نتایج آن ها کم و بیش در طراحی ها و تحلیل ها استفاده می شود، هرچند اطمینان به صحت نتایج آن ها در نشان دادن واقعیت های رفتاری در تمام حالت ها، می تواند جای بحث داشته باشد.
در این جا تذکر نکته ی مناسب دیگری نیز مناسب به نظر می رسد که بسیاری از کاربران تازه کار با یادگیری یک نرم افزار و با داشتن اطلاعات اولیه ی آزمایشگاهی از مشخصات سنگ و خاک احساس می کنند که به تحلیل واقعی رفتار خاک دست می یابند و نتایج حاصل را به عنوان وضعیت رفتاری واقعی تلقی کرده و بر اساس آن طراحی را ارائه می دهند، در حالی که ممکن است به هیچ کدام از موارد ذکر شده توجهی نداشته باشند، گرچه خوشبختانه در بیش تر موارد، ضریب اطمینان طراحی آن قدر بالاست که می تواند همه ی اشکالات مذکور را – هر چقدر هم نامعلوم باشد – در خود هضم کند. از طرفی (خوشبختانه) طراحی پروژه های مهم و متضمن مسائل ایمنی و اقتصادی درجه بالا، منحصراً به عهده ی کاربران تازه کار و یا به عهده ی یک فرد گذاشته نمی شود. از این رو، آن نگرانی حاصل از خوش بینی بیش از حد به نتایج نرم افزاری تا کنون منجر به مشکلاتی نشده است.
در همین بحث، کاربران نتایج آزمایشگاهی کم و بیش اطلاع دارند که بسیاری از نتایج اندازه گیری ها با تقریب های نامعلومی همراه است که یا به علت عدم دقت در نمونه گیری و نمونه سازی است، یا به علت عدم دقت در انجام آزمایش (چه در آزمایشگاه و چه در محل) است و یا به علت عدم احساس مسئولیت در تحلیل و اعلام واقعیت هایی که در ضمن انجام آزمایش مشاهده شده است، می باشد و یا به علت تقریب هایی است که مختص مصالحی چون خاک و سنگ است. علاوه بر این، لازم به یادآوری ست که بعضی از خواص اندازه گیری شده در مورد خاک ها تا حد زیادی تابع عوامل دیگری از قبیل اندازه ی نمونه، بزرگی تنش وارد بر آن، شرایط و نوع آزمایش هم می باشد. در عین حال و با وجود همه ی موارد ذکر شده، خوشبختانه بسیاری از نتایج اندازه گیری آزمایشگاهی با همان وضعِ به دست آمده و گزارش شده در تحلیل ها به کار برده نمی شود و کاربرد آن ها با توجه به درنظر گرفتن یک حاشیه ی اطمینان اولیه است.

توصیه هایی اجرایی

با توجه به مجموعه ی آنچه در بخش های قبلی به آن ها اشاره شد، یادآوری چند نکته ی اجرایی برای کاربران جوان در این جا مفید به نظر می رسد:
۱) گودبرداری هایی که در مناطق شهری به منظور احداث ساختمان ها انجام می گیرد تاکنون تلفات جانی قابل توجهی داشته است و معمولاً همراه با ریزش و آسیب رسانی به ساختمان های مجاور نیز بوده است، بنابراین دقت های بیش از حد معمول حتی در حد وسواس در این گونه موارد منطقی است.
۲) وجود خاک های دستی در بعضی مناطق به طرق مختلف (مثل وجود بارندگی و نفوذ آب باغچه و مشابه آن، خاک برداری درمجاورت آن، ارتعاشات و موارد مشابه) موجب سستی شالوده و عدم اطمینان می گردد، از این رو شناسایی و استحکام دادن به آن ها ضروری است؛ ضمن این که این گونه خاک ها تابع هیچ گونه از روابط و قوانین مکانیک خاک نیستند.
۳) در حفاری های زیرزمینی در مناطق شهری برای ایجاد مترو، زیرگذر، نصب لوله های آب و فاضلاب، لوله های گاز و مشابه آن ها، امکان تأثیرگذاری بر سطح زمین اعم از سطح خیابان، ساختمان ها و حتی احتمال فروریزش زمین نیز می باشد، لذا لازم است شناخت و تحلیل های لازم در این گونه موارد به نحو مناسب و بیش از حد معمول انجام گیرد.
۴) نتایج و گزارش های آزمایشگاه ها خالی از تقریب و خطا و گاه حتی خالی از اشتباه نیست، بنابراین در پروژه های بزرگ و مهم استفاده از دو آزمایشگاه متفاوت و مقایسه ی نتایج ضرورت می یابد.
۵) کاربرد مدل های رفتاری در محاسبات تحلیلی، هرچند ظاهری زیبا و دقیق دارد – در صورتی که تطابق واقعی با رفتار محل مورد نظر نداشته باشد (یا منطبق بر شرایط مورد نظر آن مدل ریاضی نباشد) خطای تحلیل حاصل از آن ها نامعلوم است و لذا نتایج تحلیلی مبتنی بر آن ها ممکن است فریبنده، غیرواقعی و حتی خطرناک باشد؛ از این رو توصیه می شود برای کاربرد این گونه نتایج حاصل از کاربرد مدل های رفتاری حتماً از مشورت متخصصان آشنا به روش های عددی و صاحب نظر در مدل های رفتاری خاک استفاده گردد.
۶) کاربرد نرم افزارهای معمول (اعم از این که براساس اجزای محدود یا براساس تفاضل های محدود باشد) برای مهندسان تازه کار ممکن است در ابتدا فریبنده و آسان به نظر برسد، و به همین علت نتایج حاصل از آن ها ممکن است گمراه کننده و غیرقابل اعتماد باشد، لذا توصیه می شود در این موارد نیز کاربرد نتایج بعد از اطمینان کامل مورد استفاده قرار گیرد.

پی‌نوشت‌ها:

۱- عضو هیأت علمی دانشکده ی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، عضو انجمن بین المللی ژئوتکنیکف، عضو انجمن بین المللی مکانیک سنگ، [email protected].

منابع و مآخذ
۱) وفائیان، م.؛ «معرفی دانش ژئوتکنیک و ارزیابی کارنامه ی آن تا سال ۲۰۰۰»؛ مجله ی آموزش مهندسی ایران، شماره ی ۲، سال دوم، ص ۸۷ تا ۱۰۷، تابستان ۱۳۷۹٫
۲) وفائیان، م.؛ «آموزش در مهندسی ژئوتکنیک»؛ مجله ی آموزش مهندسی ایران، شماره ی ۳، سال سوم، ص ۸۷ تا ۱۰۲، پاییز ۱۳۸۰٫
۳) وفائیان، م.؛ «نگاهی اجمالی به دانش ژئوتکنیک و آموزش آن (مقدمه ای بر ارزیابی فراگیر)»، مجموعه ی مقالات سومین همایش بین المللی ژئوتکنیک و مکانیک خاک ایران؛ آذر ۱۳۸۱؛ جلد سوم، ص ۳۴۷ تا ۳۵۸٫
۴) Prakash S.; Teaching Geotechnical Engineering 1950-2000 and beyond, Proc. ICGEET, 2000, pp25-33.
5) Workshop Educations in Geotechnical Engineering; pp 1991-2014; 14th ICSMFE, Hamburge, Germany, 1997.
ماهنامه ی فنی – تخصصی دانش نما، شماره ی پیاپی ۱۷۳-۱۷۲٫

مقاله : مکانیک خاک و زمینه های وابسته (۲)

Source

مطالب مشابه :

سمینار مکانیک سنگ

سمینار :احداث شالوده بر روی خاک های متورم شونده

مقاله : مکانیک خاک و زمینه های وابسته (۲)

معرفی گرایش های کارشناسی ارشد عمران

سر فصل دروس کارشناسی ارشد رشته معدن - گرایش مکانیک سنگ

مکانیک خاک

آزمایشگاه مکانیک خاک

سمینار" بزرگنمایی"

معرفی گرایش های کارشناسی ارشد عمران

قابل توجه دانشجویان رشته های کشاورزی