ما هي ميكانيكا التربة وما الهدف من دراستها؟
تتكون التربة من طبقات بسبب العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية التي تشمل تحويل مواد التربة. ميكانيكا التربة هو أساساً دراسة التربة وخصائصها فيما يتعلق بأغراض البناء.
سيضمن فهم ميكانيكا التربة أن يأخذ أي مهندس مدني يُنفذ مثل هذا المشروع في الاعتبار خصائص التربة مثل كثافتها و نفاذيتها وقوتها للتوصل إلى بنية صلبة.
ما هي ميكانيكا التربة؟
ميكانيكا التربة هو فرع من فروع الهندسة المدنية يتنبأ بخصائص أداء التربة باستخدام التقنيات الهندسية للديناميكية وميكانيكا الموائع وغيرها من التقنيات. تتضمن ميكانيكا التربة دراسة تكوين التربة وقوتها وتوحيدها واستخدام المبادئ الهيدروليكية للتعامل مع القضايا المتعلقة بالرواسب والمخلفات الأخرى.
ميكانيكا التربة هي واحدة من العلوم الرئيسية لحل المشاكل المتعلقة بالجيولوجيا و الهندسة الجيوفيزيائية. تعتبر دراسات ميكانيكا التربة مهمة للغاية بالنسبة للمهندسين المدنيين لأنه بناءاً على نتائج دراسات ميكانيكا التربة يتم إنشاء الهياكل الهندسية. ويتأثر نوع البناء ، ونوع المعدات المستخدمة ، ونوع الأساس ، ومواد الدعم ، والعديد من جوانب أعمال البناء إلى حد كبير من دراسات ميكانيكا التربة.
في الأساس ندرس حول طرق تكوين التربة ، والخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة ، والتحميل الديناميكي للتربة ، والنفاذية ، والدمج ، إلخ.
في الأقسام اللاحقة من هذه المقالة ، سنناقش بالتفصيل الجوانب الرئيسية لدراسات ميكانيكا التربة.
تشكيل التربة
التربة عبارة عن مزيج من المعادن والعناصر العضوية التي تكون في شكل صلب ، غازي ، ومائي. تتكون التربة من طبقات جسيمية تختلف عن المواد الأصلية في خواصها الفيزيائية والمعدنية والكيميائية بسبب التفاعلات بين الغلاف الجوي والغلاف المائي وأسباب أخرى.
يتم إنشاء جسيمات التربة من الصخور المكسورة التي تم تغييرها بسبب الآثار الكيميائية والبيئية ، بما في ذلك الطقس والتعرية. تمتلئ جزيئات التربة بشكلٍ فضفاض ، مما يؤدي إلى تكوين تربة تتكون من مسام. تعتبر دراسة أنماط تكوين التربة مهمة لأنها تساعد في تحديد خصائص التربة.
يمكن بسهولة تحديد التماسك ، الالتصاق ، حموضة التربة ، والعوامل الأخرى ذات الصلة من خلال معرفة نوع التربة التي يجب التعامل معها. لا يمكننا استخلاص أي استنتاجات ملموسة فقط من خلال إجراء دراسات التربة ولكن يمكننا بالتأكيد تضييق معايير البحث لدينا من خلال دراسة الخصائص الأساسية للتربة مثل اللون والملمس وطبيعة التربة.
الخصائص الأساسية للتربة
تتكون التربة من مراحل مختلفة من المواد الصلبة والسائلة والغازية وتعتمد خصائصها على السلوك التفاعلي لهذه المراحل ، وعلى الإجهاد المطبق. المرحلة الصلبة تشمل الطين ، والمعادن غير الطينية، والمواد العضوية. يتم تصنيف هذه العناصر حسب حجمها مثل الطين والرمل والحصى.
يتكون الطور السائل من ماء يحتوي على مركبات عضوية متاحة من الانسكابات الكيميائية ، والنفايات ، والمياه الجوفية ، في حين أن الطور الغازي يكون عادة الهواء. يتم تحديد حجم ، وشكل ، وخصائص كيميائية ، وقابلية الانضغاط ، وقدرة تحمل الحمولة في جسيمات التربة بواسطة معادن التربة ، وهو علم مرتبط بالكيمياء والهيكل والخصائص الفيزيائية للمعادن.
يعتمد هيكل التربة على ترتيب الجسيمات ، ومجموعات الجسيمات ، ومساحات المسام ، والتركيب. تحدد هذه الخصائص الأساسية نوع البنية المراد بناؤها وما هي تدابير الدعم الخارجية ، إن وجدت ، التي يجب اتخاذها لجعل الهيكل يدوم طويلاً وتتحمل آثار الزلزال وتسرب المياه والعوامل الخارجية الأخرى.
توطيد التربة هو أيضا عامل مهم يحتاج إلى دراسة لإنشاء هياكل قوية ودائمة. التوحيد هو الإجراء الذي يتم بموجبه تقليل حجم التربة ، عن طريق تطبيق الإجهاد الناجم عن تجميع جسيمات التربة ببعضها البعض ، وبالتالي تقليل حجمها. مع إزالة الضغط ، سوف ترتد التربة مرة أخرى وتستعيد بعض من حجمها المفقود خلال عملية الدمج. أثناء دراسة التوحيد ، فإن العوامل الأساسية التي يتعين تحليلها هي معدل التوحيد ومقدار الدمج. عامل مهم آخر هو نفاذية التربة. ترتبط جميع العوامل ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض وتؤثر في عملية التصميم والبناء بشكل عام.
على سبيل المثال ، إذا تم بناء بناية على تربة ذات حبيبات ناعمة ذات نفاذية منخفضة ، فإن تدفق الماء عبر فراغات التربة سيكون أقل. قد يؤدي المحتوى المائي الكبير في هذه التربة إلى غرق الهيكل بسبب وزنه. عملية التوحيد في تربة حبيبات دقيقة بطيئة. ومع ذلك ، فإن استخراج المياه المسامية بسيط في التربة الحبيبية الخشنة لأنه يتحرك بحرية داخل المنطقة. سوف يتأثر معدل الدمج بتاريخ التربة وطبيعة التربة والحمل على التربة. وبالتالي يتم تحليل جميع العوامل مثل نفاذية محتوى الماء ، والدمج ، وحد السائل بشكل جماعي.
يتم استخدام دراسات ميكانيكا التربة لتحديد ضغط الأرض الجانبي ، وتحمل قدرة التربة ، وإجراء ستابي المنحدر
