مقدمۀ مؤلف
مکانیک خاک، شاخه‌ای از علوم مهندسی است که به مطالعۀ خواص خاک و رفتار آن تحت تنش و کرنش در شرایط ایده‌آل می‌پردازد. از این رو، درس مکانیک خاک به عنوان یکی از دروس تخصصی در رشتۀ مهندسی عمران مطرح می‌باشد.
کتاب حاضر شامل 11 فصل است که توالی فصول تقریباً بر مبنای ترتیب مطالب درس مکانیک خاک که در آموزش عالی تدریس می‌شود، استوار است.
پُر واضح است با وجود دقت‌های اعمال شده، تألیف این کتاب، عاری از عیب و نقص و بعضاً اشتباه نیست. لذا، از اساتید گرانقدر و دانشجویان فهیم استدعا دارم تا با ارائه پیشنهادها و رهنمودهای ارزندۀ خود، اینجانب را در رفع کاستی‌های این کتاب یاری نمایند.
در خاتمه لازم می‌دانم از الطاف جناب آقای دکتر مهیار عربانی (استاد تمام و عضو هیأت علمی دانشکده فنی دانشگاه گیلان) که همواره مشوق اینجانب بوده‌اند، مراتب امتنان خود را اعلام دارم و همچنین جا دارد از همکاری با اساتید برجسته‌ای همچون جناب آقای دکتر کامبیز بهنیا (دانشیار و عضو هیأت علمی دانشکده فنی دانشگاه تهران)، جناب آقای دکتر سیدمحسن حائری (استاد تمام و عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی شریف) و سایر اعضاء محترم در کمیته‌های تخصصی انجمن ژئوتکنیک ایران که باعث دلگرمی اینجانب بوده‌اند، کمال افتخار خود را اذعان نمایم.
سید مهدی رادقی مهرجو
فهرست مطالب
فصل 1 خاک‌شناسی 1
1- مقدمه 2
2- انواع اصلي خاك‌ها 2
3- شكل و اندازه دانه‌ها 4
3-1- شكل درشت دانه‌ها 4
3-2- شكل ريز دانه‌ها 4
4- ساختمان كاني‌هاي رسي 4
5- واحدهاي اصلي ساختمان دانههاي رسي 5
5-1- واحد چهار وجهي سيليكا 5
5-2- واحد هشت وجهی آلومینا (گیبسیت) 6
6- انواع كاني‌هاي رسي 7
6-1- كائولينيت 7
6-2- هالوژيت 7
6-3- ايليت 8
6-4- مونت موريلونيت 8
7- خاك رس وآب 9
8- ساختمان دانههاي خاك 10
8-1- ساختمان دانههاي غیرچسبنده 11
8-2- ساختمان دانههاي چسبنده 13
8-2-1- ساختمان پراكنده 13
8-2-2- ساختمان مجتمع 14
فصل 2 ترکیب خاک 15
1- مقدمه 16
2- تركيب خاك 16
3- روابط وزنی و حجمی خاک 16
3-1- نسبت منافذ 17
3-2- درجه پوكي 18
3-3- درجه رطوبت خاك 18
3-4- درجه اشباع خاك 18
3-5- چگالي دانههاي خاك 19
3-6- وزن مخصوص‌تر یا مرطوب 19
3-7- وزن مخصوص خشك 19
3-8- وزن مخصوص اشباع 19
3-9- وزن مخصوص مؤثر یا غوطه ور 20
فصل 3 طبقه‌بندی خاک 23
1- مقدمه 24
2- دانه‌بندي خاك 24
2-1- روش استفاده از الك‌ها 24
2-2- ضرایب یکنواختی و انحنا (خمیدگی) 26
2-3- روش هيدرومتري 27
3- خاصيت خميري در خاك‌هاي رس سرشته شده 27
3-1- آزمايش تعيين حد رواني خاك‌ها 28
3-2- آزمايش تعيين حد خميري خاک‌ها 28
3-3- حد انقباض 29
3-4- نشانه خميري 29
3-5- نشانه روانی 29
4- حساسيت خاك 30
5- فعالیت خاک 30
6- طبقه‌بندي خاك 31
6-1- طبقه‌بندي متحد (یونیفاید) 31
6-1-1- درشت دانه‌ها 32
6-1-2- ريزدانه‌ها 33
6-2- طبقه‌بندي آشتو 34
6-2-1- خاك‌هاي درشت دانه 34
6-2-2- خاك‌هاي ريزدانه 35
6-2-3- ضريب گروه 36
فصل 4 جریان آب در خاک 39
1- مقدمه 40
2- قابليت نفوذ پذيري خاك 40
3- قانون دارسي 42
4- آزمايش‌هاي تعيين ضريب نفوذپذیری خاک 44
4-1- روش ارتفاع هيدروليكي ثابت 44
4-2- روش ارتفاع هيدروليكي متغير 45
5- حدود و شرايط براي تعيين ضريب نفوذ پذيري خاک 47
6- خاصيت مويينگي 47
7- ارتفاع مويينگي در خاك 49
8- انبساط خاك در اثر يخ زدگي 50
9- جريان يك بعدي در درون خاك 52
10- ارتفاعات نشان دهنده (هد) 52
11- فشارسنج‌ها 53
11-1- تعيين فشار منافذ در آزمايشگاه 53
11-2- تعيين فشار منافذ در محل 54
11-3- تعيين هد فشار بوسيله محاسبه 54
12- فشار آب در خاك 57
13- جريان دو بعدي آب درون خاك 57
14- شبكه جريان 58
14-1- منحني جريان 59
14-2- منحنی فشار مساوي 59
15- قوانين ترسيم شبكه جريان 59
16- قانون لاپلاس و شبكه جريان 59
17- حل شبكه جريان از راه ترسيم 61
18- روش ترسیم شبكه جريان 66
فصل 5 تنش در خاک 69
1- مقدمه 70
2- تنش‌هاي توليد شده در اثر وزن خاك 70
2-1- تنش‌هاي قائم 70
2-2- تنش‌هاي افقي يا جانبي 73
3- غليان خاك 76
4- توزیع تنش‌ها در خاك 78
4-1- روش تقريبي 79
4-2- روش بوسينسك 80
4-2-1- منحني‌هاي تراز بوسينسك 81
4-3- تنش قائم در زیر پي دايره‌اي شكل 82
4-4- تنش قائم در زير خاكريز 84
4-5- تنش قائم در زير يك پي مستطيل شكل 85
فصل 6 دایره موهر و مقاومت برشی خاک 93
1- دايره موهر 94
1-1- مقدمه 94
1-2- تنش در يك نقطه 94
1-3- تنش‌هاي اصلي 96
1-4- روش قطبي 96
2- مقاومت برشي خاك 99
2-1- مقدمه 99
2-2- قوانين اصطكاك اجسام 99
2-3- زاويه اصطكاك 100
2-4- ارتباط مقاومت برشي و زاويه اصطكاك 100
2-5- مقاومت برشي خاك‌هاي غیرچسبنده 101
2-6- تئوري موهر- کولمب در مورد شكست خاك‌هاي غیرچسبنده 103
2-7- خاك‌هاي غیرچسبنده اشباع شده 105
2-8- مقاومت برشي خاك‌هاي چسبنده 105
2-9- مقاومت برشي خاك‌هاي چسبنده زهكشي شده 107
2-10- فشار آب منفذي منفي 107
2-11- آزمايش برش مستقيم براي تعيين مقاومت برشي خاك 108
2-12- آزمايش سه محوري براي تعيين مقاومت برشي خاك 109
2-13- انواع آزمايش‌هاي سه محوري 110
2-14- نتايج آزمايش سه محوري 112
2-15- آزمايش تك محوري 113
فصل 7 فشار جانبی خاک 115
1- مقدمه 116
2- فشارهاي محرك و مقاوم 116
3- تنش‌هاي خاك در حالات محرك و مقاوم 117
4- تئوری رانكين براي طراحی ديوارهاي حائل 120
5- خاك پشت ديوار با سطح شيب‌دار 125
6- بار يكنواخت بر روي خاك پشت ديوار 125
7- حالات کوتاه مدت و بلند مدت 126
7-1- تحليل كوتاه مدت 126
7-2- تحليل بلند مدت 128
8- تئوری كولمب براي طراحی ديوارهاي حائل 134
8-1- حالت محرك براي تئوری كولمب 136
8-2- حالت مقاوم براي تئوری كولمب 139
9- ضريب اطمينان پايداري ديوارهاي حائل 142
9-1- ضريب اطمينان در برابر لغزش 142
9-2- ضريب اطمينان در برابر چرخش 145
10- زهكشي خاك پشت ديوار 146
فصل 8 پایداری شیب‌های خاکی 153
1- مقدمه 154
2- تحليل پايداري 154
3- لغزش شيب‌هاي خاكي 154
4- تحليل شيب‌هاي خاکی بي نهايت (نامحدود) 157
4-1- تعريف ضريب اطمينان 158
4-2- تحليل شيب‌هاي بي نهايت در خاك‌هاي غیرچسبنده خشك 158
4-3- تحليل شيب‌هاي بي نهايت در خاك‌هاي غیرچسبنده اشباع بدون تراوش 160
4-4- تحليل شيب‌هاي بي نهايت در خاك‌هاي غیرچسبنده اشباع با تراوش 161
4-5- نيروي تراوش يا نفوذ آب 162
4-6- تحلیل شيب‌های بي نهايت در خاك‌های چسبنده و اصطكاكي غير اشباع 164
4-7- تحلیل شيب‌های بي نهايت در خاك‌های چسبنده و اصطكاكي اشباع بدون تراوش 165
4-8- تحلیل شيب‌های بي نهايت در خاك‌های چسبنده و اصطكاكي اشباع با تراوش 166
5- تحليل شيب‌هاي خاكي محدود 167
5-1- تعيين ضريب اطمينان پايداري شيب‌هاي محدود در خاك چسبنده 168
5-2- تحليل شيب‌هاي خاكي به روش قطعه‌ها 171
6- اثر ترك در سطح بالايي شيب‌هاي خاكي 175
7- ضريب اطمينان پايداري شيب‌هاي خاكي 178
فصل 9 ظرفیت باربری شالوده‌ها 179
1- مقدمه 180
2- تعريف ظرفيت باربري 180
3- شكست برشي خاك و ظرفيت باربري 181
4- روابط تعيين ظرفيت باربري خاك 182
5- تأثیر آب بر ظرفيت باربري 188
فصل 10 نشست خاک 191
1- مقدمه 192
2- نشست اولیه 192
2-1- نشست اوليه در خاك‌هاي كشسان 193
2-2- نشست اوليه در خاك‌هاي غیرچسبنده 200
2-2-1- استفاده از آزمايش بارگذاری صفحه براي تعيين نشست در خاك‌هاي غیر چسبنده 200
2-2-2- استفاده از آزمايش نفوذ استاندارد براي تعيين نشست در خاك‌هاي غیرچسبنده 202
3- نشست تحكيم 205
4- آزمايش تحكيم 207
5- محاسبه نشست تحكيم 209
5-1- محاسبه نشست تحكيم در خاك‌هاي عادي تحكيم يافته 212
5-2- محاسبه نشست تحكيم در خاك‌هاي پيش تحكيم يافته 214
6- نشست ثانويه 219
7- ميزان زمان تحكيم 219
8- محاسبه ضريب تحكيم 222
فصل 11 تراکم خاک 227
1- مقدمه 228
2- اصول کلی تراکم 228
3- دانسیته مورد نیاز و میزان رطوبت بهینه 229
4- آزمایش تراکم پروکتور یا آشتو معمولی 229
5- آزمایش تراکم آشتو اصلاح شده 231
6- آزمایش تراکم ارتعاشی 233
7- منحنی تراکم انواع خاک‌ها 233
8- عوامل مؤثر در تراکم 234
9- منحنی هوای صفر 236
10- تراکم کارگاهی و چگونگی اندازه‌گیری آن (تراکم نسبی) 237
11- روش‌های تعیین وزن مخصوص خشک خاک در محل 239
11-1- آزمایش به روش مخروط ماسه 239
11-2- آزمایش به روش بالون لاستیکی 241
11-3- آزمایش به روش چگالی سنج هسته‌ای 242
12- روش‌های تراکم 244
12-1- ماشین‌آلات تراکم 244
12-1-1- غلتک‌های پاچه بزی 245
12-1-2- غلتک‌های شبکه‌ای 245
12-1-3- غلتک‌های ارتعاشی 245
12-1-4- غلتک‌های با چرخ فولادی صاف 245
12-1-5- غلتک‌های پنوماتیک 245
12-1-6- غلتک‌های دارای صفحات فولادی 246
12-2- تراکم ارتعاشی غوطه‌ور 246
12-3- تراکم دینامیکی 246
12-4- انفجار 247
12-5- پیش بارگذاری 248
12-6- پایین آوردن سطح آب زیرزمینی 248
واژه‌نامه 249
مراجع 297
