Wat is bodemmechanica?
Grondmechanica verwijst in de eerste plaats naar de subset van civiele techniek die de eigenschappen van grond bestudeert bij gebruik als bouwmateriaal of als fundering. In ruimere zin kan het ook de studie van bodemvorming door verwering en het transport ervan door wind en water omvatten. Het formatieproces bepaalt veel van de fysische eigenschappen van grond, zoals structuur, samenstelling en relatieve dichtheid. Hoe deze eigenschappen een bouwproject kunnen beïnvloeden, wordt onderzocht met technische methoden die vloeistofmechanica en mechanica van materialen omvatten. Van bijzonder belang in de grondmechanica is hoe de grond op een bepaalde locatie zal reageren op de spanningen die erop worden uitgeoefend door de eisen van een project.
Vanuit het perspectief van een ingenieur is aarde de laag los, niet-gestratificeerd materiaal op het aardoppervlak dat ontstaat door het uiteenvallen van rotsen. Het bevat meestal een bepaalde hoeveelheid water, kan organisch materiaal bevatten en rust op een onderliggende vaste laag. Bodemmechanica is uniek omdat ingenieurs vaak weinig controle hebben over de materiaaleigenschappen van een belangrijk projectonderdeel. Aanpassingen moeten worden aangebracht aan de eigenschappen van de bodem zoals deze op de site wordt aangetroffen.
Deze variabele eigenschappen zijn een product van het geologische formatieproces en lokale klimatologische factoren. De grondmechanica van een site kan worden verwacht door bemonstering om een bodemprofiel te construeren. Over het algemeen onderzoekt het profiel drie lagen die indien nodig kunnen worden onderverdeeld in componentlagen
De bovenste laag is in het algemeen rijk aan organisch materiaal en is zelden groter dan 15 voet (4,6 m) diep. Daaronder bevindt zich een laag van ongeveer 2 voet (0,61 m) diep van los, fijnkorrelig, chemisch actief materiaal dat van boven is afgezet. De laagste laag blijft in wezen in dezelfde geologische toestand als bij de eerste afzetting en kan zich meer dan 30 voet naar beneden uitstrekken. Wegenbouw en funderingen voor lichte residentiële of commerciële gebouwen hangen meestal af van de eigenschappen van de secundaire laag. Grote aarden constructies, zoals dammen of dijken, zijn meestal samengesteld uit materiaal van het laagste niveau.
Verschillende veel voorkomende bodemstructuren kunnen worden gecategoriseerd door hun minerale samenstelling, chemische eigenschappen en deeltjesindeling. Het gedrag van elk varieert als reactie op compressie, hoekspanning en waterstroming. Civiele techniek past fysische wetenschappen zoals vloeistof- en materiaalmechanica toe om de grondmechanica voor een bepaalde locatie te bepalen. Deze analyse kan een site voor een bepaald project uitsluiten of de aanpassingen aangeven die nodig zijn om door te gaan.
Kennis van grondmechanica is van cruciaal belang in veel aspecten van de civiele techniek. Alle structuren rusten op een fundering die is gebouwd met verwijzing naar bodemeigenschappen. Het ontwerp van de bestrating is afhankelijk van hoe de onderliggende grond reageert op belastingstress en veranderingen als gevolg van waterverzadiging of temperatuurschommelingen. Ondergrondse constructie, zoals tunnels en pijpleidingen, is een dynamisch samenspel van bodemeigenschappen, bouwmethoden en componentmaterialen.