مکانیک خاک

درس مکانیک خاک یکی از دروس پایه و بنیادین دوره کارشناسی مهندسی عمران محسوب می‌شود. فهم صحیح خواص مهندسی خاک و رفتار آن تحت اثر بار، در کنار دو درس مکانیک جامدات و مکانیک سیالات برای دانشجویان رشته مهندسی عمران از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. همه سازه‌های مهندسی به نحوی بر روی خاک یا سنگ استقرار دارند و بارهای خود را به زمین منتقل می‌کنند. انتقال ایمن بار سازه‌ها به زمین در پایداری و ایمنی سازه‌ها نقش اساسی ایفا می‌کند. دوره آموزش مکانیک خاک با هدف آموزش این درس پایه و مهم در مکتب خونه ارائه شده است که در ادامه به معرفی آن خواهیم پرداخت.

معرفی دور آموزش مکانیک خاک

شناسایی خواص خاک‌ها و سنگ‌ها که در دروس مکانیک خاک و مکانیک سنگ مورد تجزیه‌وتحلیل قرار می‌گیرد. شناخت مبانی رفتار خاک‌ها و سنگ‌های مختلف تحت اثر بارهای معمولی و بارهای فوق‌العاده نظیر زلزله برای یادگیری دروس بعدی که به مباحث طراحی نظیر پل‌سازی، سدسازی، تونل سازی، گودبرداری، حفاری‌های عمیق و غیره میپردازد ضروری به حساب می آید. برای فهم مباحث مکانیک خاک لازم است دانشجویان، قبلا دروس مکانیک جامدات (مقاومت مصالح) و مکانیک سیالات 1(هیدرولیک) را گذرانده باشند.

این دوره آموزش مکانیک خاک با همت دکتر علی پاک از اساتید برجستی دانشگاه صنعتی شریف برگزار شده است و هم‌اکنون به صورت رایگان در دسترس کاربران مکتب خونه قرار دارد. این درس در ٢٦ جلسه محتوای ویدیویی به مدت زمان ٣٢ ساعت ارائه شده است.

اهمیت آموزش مکانیک خاک

درس مکانیک خاک از دروس اصلی و کاربردی رشته مهندسی عمران در دانشگاه‌های سراسر کشور است که نیاز به پیش‌نیازهایی مانند دروس تخصصی ازجمله راه‌سازی، روسازی و مهندس پی دارد و در آزمون‌های استخدامی و کارشناسی ارشد نیز بسیار مورد توجه قرار می‌گیرد. به همین دلیل است که یادگیری دقیق این درس برای مهندسان عمران گریز ناپذیر است؛ اما متأسفانه به دلیل گستردگی مطالب، دانشجویان قادر به برقراری ارتباط با این درس نیستند. به همین دلیل تصمیم گرفتیم تا امروز به بررسی دوره‌های آموزش مکانیک خاک بپردازیم.

سرفصل‌های مکانیک خاک چیست؟

در این بخش قصد داریم تا فهرستی از سرفصل‌های آموزش مکانیک خاک در اختیار شما قرار دهیم. این سرفصل‌ها به شرح موارد زیر است :

1. روابط وزنی حجمی در خاک

• مسائل وزنی حجمی
• تراکم خاک، آزمایش‌های تراکم و پارامترهای مؤثر در تراکم

2. روش‌های نام‌گذاری خاک

• نام‌گذاری خاک به روش متحد
• اهمیت نام‌گذاری
• شناخت اولیه خاک
• مشخصات و ویژگی‌های اصلی خاک
•  نام‌گذاری خاک‌های ریزدانه – حدود اتربرگ (Atterberg Limits)
• مسائل نام‌گذاری آشتو و انتخاب خاک مناسب
• مسائل نام گذازی خاک‌های درشت دانه
• نام‌گذاری خاک به روش آشتو

3. تراوش (حرکت آب در خاک)

• مسائل تراوش
• تراوش در خاک‌های همگن
• مفهوم تراوش، محاسبه دبی، گرادیان هیدرولیکی
• مسائل تراوش در خاک‌های همگن
• مسائل تراوش دو بعدی
• تراوش در خاک‌های لایه‌ای
• مسائل تراوش در خاک‌های لایه‌ای
• تراوش دوبعدی، سد بتنی، سپر
• آپ لیفت (Uplift)، فشار پرکننده
• مسائل آپ لیفت
• مسائل تراوش از بدنه سد خاکی، زهکشی خاک
• تراوش از بدنه سد خاکی، زهکشی

4. محاسبه تنش در خاک

• اثر سربار بر تنش خاک
• تنش کل، تنش مؤثر، فشار آب حفره‌ای
• تنش در خاک‌های رسی
• اثر زمان در تنش مؤثر
• تنش در خاک‌های ماسه‌ای
• مسائل تنش در خاک – آموزشی
• تنش مؤثر در حالت تراوش

5. روش‌های توزیع تنش در خاک

• روش تقریبی 2 به 1
• مسائل توزیع تنش در خاک
• روش بوسینسک (Boussinesq) و وسترگارد
• روش منحنی نیومارک (Newmark)

6. محاسبه مقاومت خاک تحت بارگذار

• مفهوم مقاومت برشی
• دایره مور (Mohr’s Circle)
• المان تنش – تنش‌های اصلی
• مقاومت برشی خاک
• مقاومت خاک در حالت اشباع
• تفاوت مقاومت خاک‌های چسبنده و دانه‌ای
• حل مسائل با استفاده از روابط مقاومت خاک
• حل مسائل به روش دایره مور

7. معرفی و تحلیل آزمایش‌های مقاومت خاک

• آزمایش سه محوری  CD
• زمایش برش مستقیم
• تاثیر پارامترهای مختلف روی آزمایش‌های خاک
• آزمایش سه ‌محوری  CU
• آزمایش سه‌ محوری  UU
• حل مسائل آزمایش‌های خاک

8. محاسبه نشست خاک (تحکیم)

• نشست خاک‌های عادی تحکیم
• نشست تحکیمی
• نشست پیش تحکیمی
• حل مسائل نشست خاک
• مسائل زمان نشست
• زمان نشست – درصد نشست

9. شیروانی‌ها

• ضریب اطمینان در پایداری شیروانی‌ها
• شیروانی‌های نامحدود اشباع
• شیروانی‌های نامحدود
• مسائل شیروانی‌های نامحدود
• شیروانی‌های محدود
• روش گوه – شیروانی‌های محدود
• حل مسائل شیروانی‌های محدود

متأسفانه جلسه ششم این درس ضبط نشده است

مکانیک خاک چیست؟

مکانیک خاک یکی از گرایش‌های محبوب رشته مهندسی عمران است که به مطالعه رفتار خاک در شرایط مختلف می‌پردازد. همچنین این گرایش با عنوان خاک و پی یا مهندسی ژئوتکنیک شناخته می‌شود. این مهندسی با بهره‌گیری از علم ریاضی، رفتار محیط خاک، اصول مکانیک خاک به تحلیل و طراحی المان‌های سازه‌های گوناگون می‌پردازد.

کاربرد مکانیک خاک چیست؟

هدف از درس مکانیک خاک و گرایش‌های آن، فراهم‌سازی زیرساخت‌هایی همانند راه، راه‌آهن، ساختمان، پل، سد، کانال، تونل، فرودگاه و غیره است. تمامی این سازه‌ها به نوعی با خاک ارتباط دارند. از این جهت، کسب اطمینان از عملکرد صحیح، ایمنی سازی سازه‌ها، بهسازی و عدم تخریب حائز اهمیت است و بررسی آن‌ها بر عهده مهندس ژئوتکنیک و علم مکانیک خاک قرار دارد. از طرف دیگر، مکانیک خاک در دسته‌ دروس اصلی و پایه‌ای رشته مهندسی عمران طبقه‌بندی می‌شود و پیش‌نیاز دیگر دروس تخصصی مانند مهندسی پی، روسازی و راه‌سازی است.

به همین خاطر، اگر در حال تحصیل یا فعالیت در حوزه عمران هستید، مطمئناً با مفاهیم مکانیک خاک سروکار دارید. خبر خوب این است که امروزه کتاب‌ها و دوره‌های بسیاری برای آموزش مکانیک خاک وجود دارد. در دوره‌های آموزش مکانیک خاک با تمرکز بر روی مفاهیم و مطالب کاربردی و ساده‌سازی نکات و توجه به حل مسائل، این درس را با زبانی ساده و شیرین آموزش می‌دهند.

سخن پایانی

به‌طور خلاصه درس مکانیک خاک از کاربردی‌ترین دروس برای مهندسان عمران است. اگر شما هم تمایل به شرکت در آزمون کارشناسی ارشد یا نظام مهندسی دارید و یا فردی فعال در حوزه ساخت‌وساز هستید، کارگاه‌های آموزش مکانیک خاک راهی برای ارتقاء دانش و مفاهیم شما خواهد بود.