Τι είναι η Εδαφομηχανική;

Η εδαφομηχανική αναφέρεται κυρίως στο υποσύνολο της πολιτικού μηχανικού που μελετά τις ιδιότητες του εδάφους όταν χρησιμοποιείται ως δομικό υλικό ή ως θεμέλιο. Με μια ευρύτερη έννοια, μπορεί επίσης να περιλαμβάνει τη μελέτη του σχηματισμού του εδάφους από τις καιρικές συνθήκες και τη μεταφορά του από τον άνεμο και το νερό. Η διαδικασία σχηματισμού καθορίζει πολλές από τις φυσικές ιδιότητες του εδάφους, όπως η δομή, η σύνθεση και η σχετική πυκνότητα. Το πώς αυτές οι ιδιότητες μπορεί να επηρεάσουν ένα κατασκευαστικό έργο εξετάζεται από μεθοδολογίες μηχανικής που περιλαμβάνουν τη μηχανική ρευστών και τη μηχανική των υλικών. Ιδιαίτερη ανησυχία στη μηχανική του εδάφους είναι το πώς το έδαφος σε μια δεδομένη τοποθεσία θα αντιδράσει στις πιέσεις που του ασκούνται από τις απαιτήσεις ενός έργου.

Από την οπτική γωνία ενός μηχανικού, το έδαφος είναι τα στρώματα χαλαρού, μη στρωματοποιημένου υλικού στην επιφάνεια της γης που προκύπτει από τη διάσπαση των πετρωμάτων. Συνήθως συγκρατεί κάποια ποσότητα νερού, μπορεί να περιέχει οργανικό υλικό και στηρίζεται σε ένα υποκείμενο στερεό στρώμα. Η εδαφομηχανική είναι μοναδική στο ότι οι μηχανικοί συχνά έχουν ελάχιστο έλεγχο στις ιδιότητες των υλικών ενός σημαντικού στοιχείου έργου. Πρέπει να γίνουν προσαρμογές στις ιδιότητες του εδάφους όπως βρίσκεται στην τοποθεσία.

Αυτές οι μεταβλητές ιδιότητες είναι προϊόν της διαδικασίας γεωλογικού σχηματισμού και των τοπικών κλιματικών παραγόντων. Η εδαφομηχανική μιας τοποθεσίας μπορεί να προβλεφθεί με δειγματοληψία για την κατασκευή ενός προφίλ εδάφους. Γενικά, το προφίλ εξετάζει τρία στρώματα που μπορούν να αναλυθούν σε στρώματα συστατικών όταν είναι απαραίτητο

Το ανώτερο στρώμα είναι γενικά πλούσιο σε οργανικό υλικό και σπάνια είναι μεγαλύτερο από 15 πόδια (4.6 m) σε βάθος. Κάτω από αυτό υπάρχει ένα στρώμα περίπου 2 πόδια (0.61 m) από χαλαρό, λεπτόκοκκο, χημικά ενεργό υλικό που έχει εναποτεθεί από πάνω. Το χαμηλότερο στρώμα παραμένει ουσιαστικά στην ίδια γεωλογική κατάσταση όπως όταν κατατέθηκε για πρώτη φορά και μπορεί να εκτείνεται προς τα κάτω περισσότερο από 100 πόδια (30.5 m). Η κατασκευή δρόμων και τα θεμέλια για ελαφριά οικιστικά ή εμπορικά κτίρια συνήθως εξαρτώνται από τις ιδιότητες του δευτερεύοντος στρώματος. Τα μεγάλα χωμάτινα κατασκευάσματα, όπως φράγματα ή αναχώματα, αποτελούνται συνήθως από υλικό που λαμβάνεται από το χαμηλότερο επίπεδο.

Πολλές κοινές δομές του εδάφους μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ανάλογα με τη σύνθεση ορυκτών, τις χημικές τους ιδιότητες και τη διάταξη των σωματιδίων. Η συμπεριφορά του καθενός ποικίλλει ανάλογα με τη συμπίεση, τη γωνιακή τάση και τη ροή του νερού. Η πολιτική μηχανική εφαρμόζει φυσικές επιστήμες όπως η μηχανική ρευστών και υλικών για να προσδιορίσει τη μηχανική του εδάφους για μια συγκεκριμένη τοποθεσία. Αυτή η ανάλυση μπορεί να αποκλείσει μια τοποθεσία για ένα συγκεκριμένο έργο ή να υποδεικνύει τις αναγκαίες προσαρμογές για να προχωρήσει.

Η γνώση της εδαφομηχανικής είναι κρίσιμη σε πολλές πτυχές του πολιτικού μηχανικού. Όλες οι κατασκευές στηρίζονται σε ένα θεμέλιο που είναι χτισμένο σε σχέση με τις ιδιότητες του εδάφους. Ο σχεδιασμός του οδοστρώματος εξαρτάται από τον τρόπο με τον οποίο το υποκείμενο έδαφος αντιδρά στην καταπόνηση φορτίου και τις αλλαγές λόγω κορεσμού νερού ή διακύμανσης θερμοκρασίας. Οι υπόγειες κατασκευές, όπως οι σήραγγες και οι αγωγοί, είναι μια δυναμική αλληλεπίδραση των ιδιοτήτων του εδάφους, των μεθόδων κατασκευής και των υλικών.