تاریخچه علم مکانیک خاک و آزمایشگاه مکانیک خاک

علم مکانیک خاک هم مثل سایر علوم در اثر احتیاج بوجود آمد. تا پیش از جنگ جهانی دوم اصولاْ علمی به نام مکانیک خاک یا آزمایشگاه مکانیک خاک به‌صورت امروزی وجود نداشت، زیرا ساختمان‌ها و راه‌ها نه تنها زیاد نبودند بلکه از نظر اندازه و ظرفیت هم به اندازه‌ای کوچک و حقیر بودند که فشار زیادی به خاک وارد نکرده و اشکالی هم بوجود نمی‌آوردند. پس از جنگ به‌علّت تراکم جمعیّت در شهرها، ارتفاع ساختمان‌ها به‌اجبار روز به‌ روز بلندتر میشد و به‌علّت حجم زیاد اتومبیل، راه‌های موجود کافی نبوده و تحمّل چنین بار عظیمی را نداشتند. درنتیجه خرابی جادّ‌ه‌ها و ساختمان‌ها زیاد به چشم می‌خورد. به‌تدریج عدّه‌ای از دانشمندان در گوشه و کنار جهان شروع به تحقیق و مطالعه‌ی علل خرابی‌ جادّ‌ه‌ها و ساختمان‌ها نمودند. آن‌ها متوجّه شدند مسائل مهمّی وجود دارد که ارتباطی به مهندسی سازه نداشته بلکه بستگی به خصوصیات فیزیکی و مکانیکی زمین و خاکی که سازه یا جادّه برروی آن ساخته می‌شود، دارد که از هر لحاظ حائز اهمّیّت می‌باشد. اوّلین دانشمندی که قدم اساسی را در این زمینه برداشت، دانشمندی اتریشی‌الاصل به نام کارل ترزاقی بود که در سال ۱۹۴۵ کتابی به نام «مکانیک خاک در کاربرد مهندسی» انتشار داد و برای اوّلین بار این علم جدید را به نام مکانیک خاک معرّفی نمود.

تاریخچه آزمایشگاه فنی و مکانیک خاک در ایران

در سال ۱۳۳۴ برای اوّلین بار شرکت انگلیسی جان مولم جهت تحقیق و مطالعه خاک‌‌های ایران جهت ایجاد راه‌های اصلی آزمایشگاه کوچکی به‌عنوان آزمایشگاه فنّی و مکانیک خاک در یکی از کارگاه‌های دانشکده فنّی تهران تأسیس نمود.

اهمّیّت آزمایشگاه مکانیک خاک

علم جدید چنان شوری در بین دانشمندان و مهندسین بوجود آورد که در عرض یکی دو دهه به کلیه دانشگاه‌ها و مجامع بین‌المللی راه یافت و آزمایشگاه‌های متعدّدی جهت تعیین خصوصیات مکانیکی و هیدرولیکی خاک‌ها تأسیس و مشغول کار شدند. در ابتدا مهندسین بسیاری از مشکلات خود را با کمک این علم حل‌شده یافتند و با استفاده از رابطه‌ها و فرمول‌های پیشنهادی که اکثراً بر مبنای تئوری تعیین شده بود، کارهایی انجام دادند، در واقع به‌علّت پیشرفت سریع این علم بسیاری از مهندسین بی‌تجربه مسائل مکانیک خاک را دقیقاْ مثل ریاضیات با فرمول‌های خشک قابل حل دانسته و بدون تغییری آنها را مستقیماْ مورداستفاده قرار دادند و البتّه خیلی زود به اشتباه خود پی بردند و متوجّه شدند که بدون تجربه و کارهای عملی نمی‌توان از این فرمول‌ها در مسائل مکانیک خاک استفاده نمود، زیرا سبب خرابی جبران‌ناپذیر خواهد شد. چنین تجربه‌های تلخی سبب شد که محقّقین و دانشمندان با مطالعه و بررسی بیشتر و مخصوصاً با مقایسه نتایج بر مبنای تئوری با نتایج بر اساس تجربه و واقیعت عینی، به ارزش تجربه و کارهای علمی در این علم واقف شدند. از آن پس بر همگان روشن شد که برخلاف سایر علوم، نظریه‌ها و تئوری‌های علم مکانیک خاک فقط به‌عنوان کمک و راهنمایی می‌تواند مورداستفاده در حل مسائل مکانیک خاک گردد و درهرحال تجربه عامل اصلی موفّقیّت به شمار می‌رود. به همین سبب مؤسّسات علمی و مجامع آکادمیک شروع به تأسیس و تجهیز آزمایشگاه‌های خاک کردند و برنامه‌های وسیعی جهت انجام آزمایش بر روی خاک‌های مختلف هر ناحیه تهیّه کردند.

با انجام آزمایشات، پارامترهای مهندسی خاک بدست می‌آیند. بعضی آزمون‌ها آزمایشگاهی‌اند و بعضی صحرایی(در محل).

برای انجام آزمون‌های آزمایشگاهی‌ که در آزمایشگاه مکانیک خاک انجام می‌شوند، ابتدا باید در محلّ موردنظر یعنی سایتِ پروژه گمانه زده شود، سپس نمونه‌گیری و بعد انتقال به آزمایشگاه مکانیک خاک و انجام آزمایش.

از جمله آزمایشاتی که در آزمایشگاه مکانیک خاک انجام می‌شوند:

تعیین درصد رطوبت(می‌تواند صحرایی هم انجام شود)

دانه‌‌بندی(می‌تواند صحرایی هم انجام شود)

هیدرومتری

حدود اتربرگ

مقاومت برشی(برش مستقیم، تک محوری و سه محوری)

تحکیم

نفوذپذیری

از جمله وسایل و دستگاه‌های موجود در آزمایشگاه‌های مکانیک خاک(مطابق با آزمایشات بالا):

ظروف-گرمکن-ترازوی دیجیتال

سری الک‌‌ها- گرمکن-چکش پلاستیکی-ترازو دیجیتال-برس

چگالی‌سنج یا هیدرومتر-دماسنج-ترازو دیجیتال-استوانه مدرج-آب مقطّر-بِشِر-پیپت-پیکنومتر-پودر هگزامتافسفات سدیم

شیارکش-دستگاه کاساگراند-گرمکن(Oven)-ترازوی دیجیتال-کاردک –اسپاچول-الک-شیشه-پارچه

الک-قالب مخصوص-ترازو دیجیتالی-وزنه-کوبه مخصوص مستطیلی-دستگاه برش مستقیم-دستگاه تک محوری-دستگاه سه محوری

دستگاه تحکیم یا اُدئومتر-محفظه نمونه-ترازو-الک-آبپاش-کاردک-سینی فلزی-حلقه فلزی-چکش

دستگاه نفوذپذیری با هد ثابت- دستگاه نفوذپذیری با هد افتان-استوانه مدرج

برای مشاهده لیست کامل تجهیزات آزمایشگاه خاک کلیک کنید.