Co to jest mechanika gleby?
Mechanika gruntów odnosi się przede wszystkim do podzbioru inżynierii lądowej, która bada właściwości gleby, gdy jest używana jako materiał budowlany lub fundament. W szerszym sensie może to również obejmować badanie tworzenia gleby przez wietrzenie i jej transport przez wiatr i wodę. Proces formowania determinuje wiele fizycznych właściwości gleby, takich jak struktura, skład i gęstość względna. Wpływ tych właściwości na projekt budowlany jest badany metodologiami inżynieryjnymi obejmującymi mechanikę płynów i mechanikę materiałów. Szczególnie niepokojące w mechanice gleby jest to, w jaki sposób gleba w danym miejscu zareaguje na naprężenia wywierane na nią przez wymagania projektu.
Z perspektywy inżyniera gleba to warstwy luźnego, niestratyfikowanego materiału na powierzchni ziemi, który powstaje w wyniku rozpadu skał. Zwykle utrzymuje pewną ilość wody, może zawierać materiał organiczny i spoczywa na leżącej pod spodem stałej warstwie. Mechanika gleby jest wyjątkowa, ponieważ inżynierowie często mają niewielką kontrolę nad właściwościami materiałowymi ważnego elementu projektu. Należy dostosować właściwości gleby występującej w tym miejscu.
Te zmienne właściwości są wynikiem procesu formowania geologicznego i lokalnych czynników klimatycznych. Mechanikę gruntu w danym miejscu można przewidzieć, pobierając próbki w celu utworzenia profilu glebowego. Zasadniczo profil bada trzy warstwy, które w razie potrzeby można podzielić na warstwy składowe
Górna warstwa jest na ogół bogata w materiał organiczny i rzadko ma głębokość większą niż 15 stóp (4,6 m). Poniżej znajduje się warstwa o głębokości około 0,61 m luźnego, drobnoziarnistego, chemicznie aktywnego materiału, który został osadzony z góry. Najniższa warstwa zasadniczo pozostaje w tym samym stanie geologicznym, co po pierwszym złożeniu i może rozciągać się w dół o więcej niż 100 stóp (30,5 m). Budowa drogi i fundamenty lekkich budynków mieszkalnych lub komercyjnych zwykle zależą od właściwości warstwy wtórnej. Duże gliniane konstrukcje, takie jak tamy lub wały przeciwpowodziowe, zazwyczaj składają się z materiału pobranego z najniższego poziomu.
Kilka typowych struktur gleb można podzielić na kategorie według składu mineralnego, właściwości chemicznych i rozmieszczenia cząstek. Zachowanie każdego z nich zmienia się w zależności od ściskania, naprężenia kątowego i przepływu wody. Inżynieria lądowa stosuje nauki fizyczne, takie jak mechanika płynów i materiałów, w celu ustalenia mechaniki gleby dla konkretnego miejsca. Ta analiza może wykluczyć witrynę dla konkretnego projektu lub wskazać dostosowania konieczne do kontynuacji.
Znajomość mechaniki gleby ma kluczowe znaczenie w wielu aspektach inżynierii lądowej. Wszystkie konstrukcje opierają się na fundamencie zbudowanym z uwzględnieniem właściwości gleby. Projekt nawierzchni zależy od tego, jak gleba pod nią reaguje na obciążenie i zmiany obciążenia spowodowane nasyceniem wody lub zmianą temperatury. Konstrukcje podziemne, takie jak tunele i rurociągi, stanowią dynamiczną grę właściwości gleby, metod budowy i materiałów składowych.