هندسة جيوتقنية

من ويكي الجامعة, مركز التعليم الحر
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث

الهندسة الجيوتقنية: علم الهندسة الجيوتقنية هو من علوم الهندسة المدنية . ويتألف من الدراسة الهندسية للتربة لتحديد خواصها وتصنيفها ومن ثم استعمال المعلومات الناتجة عن الدراسة في الدراسات الإنشائية للأساسات والمنشآت الأرضية والتدعيم آخذين بعين الاعتبار النواحي الاقتصادية والعلمية .

تتضمن الدراسات الكاملة للتربة والأساسات العناصر الثلاث التالية :

1- الأعمال الاستكشافية وأخذ العينات .

2- التجارب المخبرية أو الحلقية .

3- التقرير الهندسي للدراسة مرفقا" بالتوصيات الضرورية .

الواجبات المهنية لمهندس التربة الاستشاري

تتخلص الواجبات المهنية لمهندس التربة بأن يضع ثقافته العلمية وخبرته الفنية ليقوم بدراسة موضوعية ومجردة لتحديد القيم الحسابية والعلاقات الكمية لوصف التربة وتعريف قوة احتمالها ومن ثم القيام بالتوصيات الفنية اللازمة لتصميم وتنفيذ منشآت أمنية وخالية من الشوائب بحيث لا تعرض حياة المواطنين للخطر أو أملاكهم للضياع والحفاظ على البيئة وعدم إتلافها أو تشويهها .

الغرض من دراسة التربة والأساسات

إن الغرض من دراسة التربة هو تحقيق المتطلبات الضرورية ولكن غير الحصرية :

- تحديد قوة تحميل التربة بحيث تكون دائما" أقل من قوة تحمل التربة الحقيقية بنسبة أو بعامل يدعى " عامل الأمان " بحيث يتلاءم مع مقتضيات الدراسة والحلول الاقتصادية.

- تحديد حساب مقدار الهبوط الكلي أو النسبي للمنشأة لأخذها بعين الاعتبار أثناء التصميم لضمان سلامة المنشأة من أي تشقق أو تصدع وأيضا" للحفاظ على السلامة العامة .

- دراسة مدى تأثير المنشأة أو طريقة تنفيذها إذا لزم الأمر على المنشآت المجاورة لضرورة اتخاذ الخطوات اللازمة للحماية .

ويتم تأمين هذه المتطلبات بواسطة العناصر التالية :

4-1- الأعمال الاستكشافية .

4-2- التجارب المخبرية والحقلية .

4-3- التقرير الهندسي والتوصيات .

الأعمال الاستكشافية أعمال سبر الغور:

بداية يجب تحديد المواصفات الأساسية للمشروع ثم تفحص المنشآت والحفريات المجاورة وبعدها تتم عملية السبر . طرق السبر تكون آلية بأنواعها المختلفة والمتعارف عليها، تصنف طبقات التربة المتتالية لكل جسة وتبين على مقطع يذكر عليه تصنيف التربة وسماكة الطبقات المتتالية وخواصها الهندسية ومستوى المياه الجوفية إن وجدت . تؤخذ عينات من كل طبقة ترابية وتحفظ في أوعية محكمة السد ، تعرف محتوياتها وتحفظ للرجوع إليها إذا لزم الأمر .

اخذ العينات : تؤخذ عينات من التربة لإجراء الفحوص المخبرية ، إن مهندس التربة هو المسؤول عن تحديد عدد العينات اللازم ونوعيتها وذلك وفقا للفحوص التي يرتئيها ضرورية .

تذكر طريقة اخذ العينات مع نوعها على المقطع الذي يمثل طبقات التربة المتتالية مع الاعماق التي أخذت منها .

الاختبارات المخبرية والتجارب الحقلية : الفحوص اللازمة لتعيين خواص التربة تقوم على إجراء اختبارات في المختبر أو في الموقع (In Situ) بحيث تكون الاختبارات المخبرية مكملة للتجارب الحقلية أو بالعكس . إن مهندس التربة هو المسؤول عن تحديد نوعية الاختبارات والتجارب بحيث يحصل على كافة المعلومات اللازمة والضرورية للدراسة الجيوتقنية المطلوبة .

يجب أن تجري جميع الأعمال الاستكشافية والاختبارات المخبرية أو الحقلية وفقا" للمواصفات المعتمدة من الجهات المسئولة . وأن تكون تحت إشراف مهندس التربة مع شرح الطريقة المستخدمة والكود المعتمد .

الهدف من الاختبارات المخبرية والتجارب الحقلية هو تحديد خواص التربة وبشكل أساسي على سبيل المثال لا الحصر :

- زاوية الاحتكاك الداخلي والوزن النوعي

- نفاذية التربة

- خواص التربة للانضغاط وحساب الهبوط المتوقع .

- معامل التماسك للتربة Cohesion

التقرير الهندسي والتوصيات يتألف التقرير الهندسي من عرض وتفسير للأعمال الاستكشافية والتجارب بأنواعها المختلفة ، ومن نتائج حسابات التربة والقيم الهندسية لوصف خواص التربة ومن التوصيات الفنية ، مع التأكيد على مسؤولية مهندس التربة عن صحة المعلومات الواردة في التقرير .

وصف ميداني للتربة والموقع - وصف شامل للموقع والتربة السطحية ومنشأها والتركيب الجيولوجي للمنطقة.

- إشارة للتوازن الإجمالي للمنشأة نسبة للبيئة المحيطة بها مع الأخذ بعين الاعتبار المخاطر الممكنة للموقع إذا لزم الأمر .

- وصف لطبقات التربة المتتالية يذكر فيه سماكة كل طبقة وتصنيفها . وترفق بالتقرير

خريطة تبين مواقع الجسات مع مقاطع التربة لكل جسة ومقطع رئيسي. (Soil Profile)

- تحديد عمق المياه الجوفية في حال ظهورها أثناء عملية الحفريات .

- تحديد المنسوب في حال وجود الطبقة الصخرية وذكر سماكتها ونوعيتها .

عرض للتجارب المخبرية أو / والحقلية

- التجارب على الموقع أو في المختبر للمقاومة الميكانيكية .

- التجارب الديناميكية

يتضمن هذا القسم عرض للتجارب التي أجريت وتفسير لنتائجها مع ذكر القيم الحسابية المستعملة في حسابات التربة . ترفق هذه المعلومات باستمارات التجارب .

دراسة اعمال الحفريات

في حال طلب دراسة أعمال حفريات يجب إعطاء عمق الحفريات الآمن بدون تدعيم للجوانب، ويعطى مع ذلك ، عامل الأمان المحسوب ، في حال وجوب التدعيم . يجب على مهندس التربة القيام بدراسة عن شكل الانهيار المتوقع مع الحسابات اللازمة لتصميم المقاطع الإنشائية للتدعيم يرفق ذلك بالمخططات اللازمة لتنفيذ التدعيم .

آلية عمل المهندس الجيوتقني

- على مهندس التربة أن يستخدم الخبرة والحس الهندسي والتحليل من خلال النتائج المخبرية

إضافة إلي القواعد المذكورة أدناه .

- يجب تحديد عدد الجسات حسب أبعاد ومساحة المنشأ على أن لا يقل عددها عن جسة واحدة

لكل 300 م2 وأن لا يقل عدد الجسات عن ثلاثة لكافة المنشآت على أن تتراوح المسافة

بين هذه الجسات من 20 إلى 30 م.

- عمق الجسات الدنيا الواجب التقيد بها لكل مشروع اعتبارا" من مستوى الأساس :

- يجب أن لا يقل عمق الجسة عن ضعفي عرض الأساس الأعظمي أو 5 أمتار أياهما أكثر ،

وفي حال التربة الصخرية 6 م للصخر المقلقل ومن 1.5 إلى 3 م للصخر المتماسك .

- يجب أن يتم ولو بجسه واحدة سبر الطبقة الصخرية أو الطبقة القوية إلى العمق الذي يعتبر

كاف وذلك في حال وجود طبقات سطحية ضعيفة أو قابلة للانضغاط من أجل تحديد نوع

ومنسوب التأسيس وخطوات الإنشاء للتأكد من صلاحية هذه الطبقة للتحميل .

المقترحات والتوصيات

إن المقترحات والتوصيات الهندسية تحتوي على نتائج الدراسة وتتضمن النقاط التالية :

- نوع الأساس بالنسبة للمنشأة آخذا" بعين الاعتبار طبيعة الأرض والوجهة الاقتصادية .

- عمق الأساس المقترح مع ذكر السبب .

- مقدار التحميل المستحصل عليه من نتائج الدراسة مع ذكر طريقة الحساب والمراجع أو

إعطاء معلومات مخبرية يمكن بواسطتها حساب مقدار التحميل من قبل المهندس المدني .

- مقدار الهبوط الكلي والنسبي المتوقع .

- مدى تأثير المياه الجوفية ودرجة عدائيتها في حال وجودها أو توقع احتمال تغيير منسوبها

في حال اكتشاف المياه أعلى من مستوى التأسيس .

- معلومات عن الجدار الاستنادي مع ذكر بعض الثوابت للتربة أو الردم خلف المنشأة في

حال وجودها .

- Shear Strength

- Unit Weight

- Internal Friction Angle

- Cohesion Coefficient

- Active Earth Pressure Coefficient

- Passive Earth Pressure Coefficient

- أية معومات أخرى قد تستوجبها نوعية الدراسة بالنسبة للمنشأ .

- ذكر المراجع المستعملة في الدراسة .

- هذا بالإضافة إلى الجداول والمصورات التالية :

- مخطط الموقع .

- مخطط يبين أماكن الجسات والمنشآت المجاورة والارتفاعات بالنسبة للمنشأة

المقترحة .

- آلية تخفيض مستوى المياه الجوفية في حال توجب ذلك .

- آلية التدعيم خلال الحفر وخصوصا" أثناء الحفر على الميول وخلال تنفيذ الأشغال

وتصميم الستائر اللوحية Sheeting .

- معلومات عن المشاكل المحتملة مثل هبوط وتشرخ المنشآت المجاورة