ژئوتکنیک چیست؟
ژئوتکنیک چیست؟
ژئوتکنیک دانش پویایی می باشد که محیط مکانیکی زمین شناسى و عملکرد آن را به مهندسان می شناساند.دانش ژئوتکنیک به اطلاعات تکنیکی ای که مربوط به زمین می شود، می‌پردازد و همین طور از شاخه‌های زیرمجموعه مهندسی عمران به شمار می رود. اطلاعات تولید شده حاصل از این علم در برنامه‌ریزی، اکتشاف، طراحی، ساخت و بهره‌برداری از سازه‌های مهندسی و اجرای پروژه‌های عمرانی و معدنی به‌کار رفته و ایمنی و کارایی مؤثر آنها را تضمین می‌کند. این اطلاعات شامل دامنه گسترده‌ای از داده‌ها در زمینه‌های مکانیک خاک، مکانیک سنگ، منابع آب، لرزه خیزی و زمین شناسی مهندسی و زیست‌محیطی می گردد.
علم ژئوتکنیک مطالعه رفتار مهندسى سنگ ها و خاک ها در محل اجراى طرح هاى عمرانى و ارائه راه حل هاى مناسب جهت بهسازى شرایط زمین در محل اجرای پروژه ها می باشد. فرق دانش ژئوتکنیک با ژئومکانیک در این است که در ژئوتکنیک رفتار مهندسى سنگ ها و خاک ها در محل اجراى طرح مورد بررسی قرار می گیرد و سپس راه حل ارائه مى شود، اما در ژئومکانیک این رفتار در آزمایشگاه مورد مطالعه قرار داده می شود.
علم ژئوتکنیک مطالعه رفتار مهندسى سنگ ها و خاک ها در محل اجراى طرح هاى عمرانى و ارائه راه حل هاى مناسب جهت بهسازى شرایط زمین در محل اجرای پروژه ها می باشد. فرق دانش ژئوتکنیک با ژئومکانیک در این است که در ژئوتکنیک رفتار مهندسى سنگ ها و خاک ها در محل اجراى طرح مورد بررسی قرار می گیرد و سپس راه حل ارائه مى شود، اما در ژئومکانیک این رفتار در آزمایشگاه مورد مطالعه قرار داده می شود.
داده های ژئو تکنیکی چیست؟
داده هاى ژئو تکنیکی، آن دسته از اطلاعات مربوط به زمین هستند که در برنامه ریزى، اکتشاف طراحى، ساخت و بهره بردارى از سازه هاى مهندسى و پروژه هاى عمرانى و معدنى به کار رفته و ایمنى و کارایى موثر آنها را تضمین مى کنند.
این اطلاعات دامنه گسترده اى از داده ها را،در زمینه هاى مکانیک خاک، مکانیک سنگ، منابع آب، لرزه خیزى،مهندسى عمران و زمین شناسى مهندسى و زیست محیطى، شامل مى شوند. داده هاى ژئوتکنیکی هر پروژه عمرانى یا معدنى در طى چند مرحله و توسط روش هاى مختلف اکتشاف سطحى و زیر سطحى، تولید مى شوند. داده های ژئوتکنیکی ممکن است به صورت خام بوده باشد و یا داده هایى باشند که مورد تعبیر و تفسیر قرار گرفته می شوند.
این اطلاعات دامنه گسترده اى از داده ها را،در زمینه هاى مکانیک خاک، مکانیک سنگ، منابع آب، لرزه خیزى،مهندسى عمران و زمین شناسى مهندسى و زیست محیطى، شامل مى شوند. داده هاى ژئوتکنیکی هر پروژه عمرانى یا معدنى در طى چند مرحله و توسط روش هاى مختلف اکتشاف سطحى و زیر سطحى، تولید مى شوند. داده های ژئوتکنیکی ممکن است به صورت خام بوده باشد و یا داده هایى باشند که مورد تعبیر و تفسیر قرار گرفته می شوند.
مهندسی ژئوتکنیک چیست؟
مهندسی ژئوتکنیک به عنوان زیر مجموعه ای از مهندسی عمران می باشد که در ارتباط با مواد و مصالح طبیعی موجود در نزدیکی و یا سطح زمین بوده که این مصالح خاک یا سنگ نامیده می شوند. در مهندسی ژئوتکنیک به شاخه هایی از قبیل زمین شناسی مهندسی، مکانیک خاک، مهندسی پی و مکانیک سنگ بیشتر تاکید می شود.
مکانیک خاک شاخه اى از علوم مهندسى می باشد که به مطالعه مشخصات فیزیکى و رفتار توده خاک تحت بارهاى وارده بر آن می پردازد. مهندسى پى (فونداسیون) کاربرد اصول مکانیک خاک در مسائل علمى می باشد.
به طور کلى این علم شامل کاربرد مفاهیم مکانیک خاک و مکانیک سنگ در مسائل طرح پى مى باشد. با مد نظر دادن شاخه های معرفی شده، مهندسی ژئوتکنیک به خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ ها، پیش بینی و عملکرد واکنش خاک و سنگ بستر در مقابل بارهای وارده از سازه، پایداری شیب های طبیعی و مصنوعی، عملکرد خاک و سنگ حاصل از تراشه زنی و گود برداری، پایداری دیوار های حائل اعم از موقت و دائمی، بررسی عملکرد خاک های مساله دار، معضلات کنترل فشار و حرکت آب از زیر و بدنه سد های خاکی و همچنین نگهداری و بازسازی بناهای قدیمی می پردازد.
مکانیک خاک شاخه اى از علوم مهندسى می باشد که به مطالعه مشخصات فیزیکى و رفتار توده خاک تحت بارهاى وارده بر آن می پردازد. مهندسى پى (فونداسیون) کاربرد اصول مکانیک خاک در مسائل علمى می باشد.
به طور کلى این علم شامل کاربرد مفاهیم مکانیک خاک و مکانیک سنگ در مسائل طرح پى مى باشد. با مد نظر دادن شاخه های معرفی شده، مهندسی ژئوتکنیک به خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ ها، پیش بینی و عملکرد واکنش خاک و سنگ بستر در مقابل بارهای وارده از سازه، پایداری شیب های طبیعی و مصنوعی، عملکرد خاک و سنگ حاصل از تراشه زنی و گود برداری، پایداری دیوار های حائل اعم از موقت و دائمی، بررسی عملکرد خاک های مساله دار، معضلات کنترل فشار و حرکت آب از زیر و بدنه سد های خاکی و همچنین نگهداری و بازسازی بناهای قدیمی می پردازد.
اهداف مطالعات ژئوتکنیک و آزمایشات آن
اهدافی که در علم ژئوتکنیک دنبال می شود عبارتند از:
• شناسایی لایه های تحت الارضی
• تعیین ویژگی های فیزیکی و مکانیکی آن ها
• تعیین نوع پی و عمق استقرار آن
• تعیین ظرفیت باربری پی
• تعیین ضریب عکس العمل خاک زیر پی جهت طراحی سازه ای پی
• طبقه بندی نوع زمین بر اساس آیین نامه ۲۸۰۰ ایران
• تعیین نوع سیمان مصرفی در بتن پی
• بررسی وضعیت آب زیر زمینی
• ارائه توصیه های فنی پی سازی
• مطالعه زمین شناسی و لرزه خیزی عمومی محدوده مورد مطالعه در حد اطلاعات و آمار
قبل از شروع انجام یک پروژه در زمین مورد نظر باید تمام این مطالعات و آزمایش ها انجام گردد و تمامی مطالعات در زمینه زمین شناسی عمومی محدوده مورد مطالعه انجام و بررسی شود.
• شناسایی لایه های تحت الارضی
• تعیین ویژگی های فیزیکی و مکانیکی آن ها
• تعیین نوع پی و عمق استقرار آن
• تعیین ظرفیت باربری پی
• تعیین ضریب عکس العمل خاک زیر پی جهت طراحی سازه ای پی
• طبقه بندی نوع زمین بر اساس آیین نامه ۲۸۰۰ ایران
• تعیین نوع سیمان مصرفی در بتن پی
• بررسی وضعیت آب زیر زمینی
• ارائه توصیه های فنی پی سازی
• مطالعه زمین شناسی و لرزه خیزی عمومی محدوده مورد مطالعه در حد اطلاعات و آمار
قبل از شروع انجام یک پروژه در زمین مورد نظر باید تمام این مطالعات و آزمایش ها انجام گردد و تمامی مطالعات در زمینه زمین شناسی عمومی محدوده مورد مطالعه انجام و بررسی شود.
مطالعات ژئوتکنیک برای انجام یک پروژه مسکونی
تمام مواردی که در یک گزارش مطالعات ژئوتکنیک و مکانیک خاک برای یک پروژه مسکونی، قبل از ساخت آن صورت می گیرد عبارتند از:
• اطلاعاتی درباره سنگ بستر منطقه، سازند های موجود
• اطلاعاتی در مورد زمین لرزه های تاریخی و تعیین موقعیت مکانی و زمانی آن ها
• بررسی و مطالعه زمین لرزه های دستگاهی منطقه مورد نظر
• استفاده از ساز وکار کانونی زمین لرزه ها برای تعیین مکانیسم جنبایی گسل ها، ویژگی های ساختاری منطقه و نیز جهت تنش های حاکم بر پوسته زمین، ویژگی های لرزه خیزی و جهت حرکت صفحات لیتوسفری
• تعیین زمین ساختگاه از نظر نوع خاک و سنگ
• تعیین مشخصات و فاصله گسل های موجود در نزدیکی پروژه مورد نظر
• طبقه بندی نوع زمین
• اطلاعاتی درباره سنگ بستر منطقه، سازند های موجود
• اطلاعاتی در مورد زمین لرزه های تاریخی و تعیین موقعیت مکانی و زمانی آن ها
• بررسی و مطالعه زمین لرزه های دستگاهی منطقه مورد نظر
• استفاده از ساز وکار کانونی زمین لرزه ها برای تعیین مکانیسم جنبایی گسل ها، ویژگی های ساختاری منطقه و نیز جهت تنش های حاکم بر پوسته زمین، ویژگی های لرزه خیزی و جهت حرکت صفحات لیتوسفری
• تعیین زمین ساختگاه از نظر نوع خاک و سنگ
• تعیین مشخصات و فاصله گسل های موجود در نزدیکی پروژه مورد نظر
• طبقه بندی نوع زمین
• انجام مطالعات صحرایی و انجام آزمایش هایی همانند آزمایش نفوذ استاندارد، آزمایش دانسیته درجا، آزمایش بارگذاری صفحه ای و نیز آزمایش برش مستقیم درجا
• در نظر گرفتن ساختمان ها و تاسیسات موجود در اطراف پروژه
• تعیین عمق مناسب گمانه ها با توجه به نوع خاک و تعداد طبقات
• طبقه بندی خاک های زیر سطحی و تعیین خصوصیات مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی آنها
• نمونه خاک را از محل پروژه برداشته و در آزمایشگاه خاک آزمایش های مربوطه را روی آن انجام می دهیم. (آزمایش هایی همچون آزمایش هیدرو متری، دانه بندی، حدود اتربرگ، دانسیته و درصد رطوبت طبیعی و نیز آزمایش برش مستقیم)
• بررسی مطالعات و آزمایشات انجام شده و تعیین مشخصات ژئوتکنیک خاک برای محاسبه ظرفیت باربری خاک (مشخصاتی از قبیل وزن مخصوص طبیعی خاک، زاویه اصطکاک داخلی موثر خاک، مقاومت چسبندگی موثر خاک، مدول الاستیسیته خاک)
• بررسی پتانسیل وجود خاک های مسئله دار در محدوده مورد مطالعه
• در نظر گرفتن ساختمان ها و تاسیسات موجود در اطراف پروژه
• تعیین عمق مناسب گمانه ها با توجه به نوع خاک و تعداد طبقات
• طبقه بندی خاک های زیر سطحی و تعیین خصوصیات مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی آنها
• نمونه خاک را از محل پروژه برداشته و در آزمایشگاه خاک آزمایش های مربوطه را روی آن انجام می دهیم. (آزمایش هایی همچون آزمایش هیدرو متری، دانه بندی، حدود اتربرگ، دانسیته و درصد رطوبت طبیعی و نیز آزمایش برش مستقیم)
• بررسی مطالعات و آزمایشات انجام شده و تعیین مشخصات ژئوتکنیک خاک برای محاسبه ظرفیت باربری خاک (مشخصاتی از قبیل وزن مخصوص طبیعی خاک، زاویه اصطکاک داخلی موثر خاک، مقاومت چسبندگی موثر خاک، مدول الاستیسیته خاک)
• بررسی پتانسیل وجود خاک های مسئله دار در محدوده مورد مطالعه
هدف از مطالعات و آزمایش های انجام شده برای احداث یک پروژه مسکونی
همه این مطالعات و آزمایش ها به منظور اهداف زیر صورت می گیرد:
• تعیین نوع پی بر اساس خاک شناسایی شده زیر آن
• تعیین میزان پایداری خاک محل پروژه در مقابل واژگونی و لغزش در صورت وقوع زمین لرزه و نیروی باد
• تعیین ظرفیت باربری شالوده بر اساس مشخصات به دست آمده از خاک مورد آزمایش
• تعیین و محاسبه تنش ها و فشارهای جانبی خاک
• در نهایت ارائه توصیه های فنی از نظر پیشنهادات لازم برای نوع مصالح (مثل نوع سیمان، نوع شالوده، عمق یخبندان، بهسازی زمین، عمق استقرار پی ها، پیشنهادات مربوط به گود برداری، تعیین سیستم دفع فاضلاب و آب های سطحی، پیشنهاداتی در مورد عملیات خاک ریزی و تراکم)
• تعیین نوع پی بر اساس خاک شناسایی شده زیر آن
• تعیین میزان پایداری خاک محل پروژه در مقابل واژگونی و لغزش در صورت وقوع زمین لرزه و نیروی باد
• تعیین ظرفیت باربری شالوده بر اساس مشخصات به دست آمده از خاک مورد آزمایش
• تعیین و محاسبه تنش ها و فشارهای جانبی خاک
• در نهایت ارائه توصیه های فنی از نظر پیشنهادات لازم برای نوع مصالح (مثل نوع سیمان، نوع شالوده، عمق یخبندان، بهسازی زمین، عمق استقرار پی ها، پیشنهادات مربوط به گود برداری، تعیین سیستم دفع فاضلاب و آب های سطحی، پیشنهاداتی در مورد عملیات خاک ریزی و تراکم)
آزمایش های بارگذاری درجا (In-situ Loading Test)
به منظور ارزیابی بهسازی ژئوتکنیکی انجام شده، علاوه بر آزمایش های حین اجرا و کنترل های کیفی، آزمایش های بزرگ مقیاس نیز به تعداد محدودی انجام می شوند که شرایط عملکردی سازه مورد نظر در شرایط بارگذاری واقعی را بدست می آورند. برخی از آزمایش هایی که در حیطه علم ژئوتکنیک قرار می گیرد به شرح زیر می باشد:
• آزمایش بارگذاری شمع و ریز شمع
• آزمایش کشش نیل و انکر
• آزمایش بارگذاری ستون های سنگی و شنی ارتعاشی
• آزمایش بارگذاری ستون های جت گروت و اختلاط عمیق خاک
• آزمایش بارگذاری شمع و ریز شمع
• آزمایش کشش نیل و انکر
• آزمایش بارگذاری ستون های سنگی و شنی ارتعاشی
• آزمایش بارگذاری ستون های جت گروت و اختلاط عمیق خاک
تاریخ انتشار: ۱۳۹۸/۱۲/۱۰