قانون دارسی چیست؟

قانون دارسی، معادله‌ای است که سرعت جریان سیال (مانند آب) درون محیط متخلخل (مانند خاک) را توصیف می‌کند. این قانون، مبنای گرایش آب‌زمین‌شناسی است. قانون دارسی به صوت زیر تعریف می‌شود:

V: سرعت جریان
k: ضریب نفوذپذیری
i: شیب هیدرولیکی

به این ترتیب، حجم آب خروجی از خاک در یک زمان مشخص (دبی جریان) برابر است با:

Q: دبی جریان
A: سطح مقطع مورد نظر
v: سرعت جریان
t: زمان مورد نظر

سرعت تراوش نیز به صورت زیر محاسبه می‌شود:

Vs: سرعت تراوش
V: سرعت جریان
n: تخلخل

تنش موثر خاک چیست؟

«تنش موثر» (Effective Stress)، یکی دیگر از مفاهیم مهم در مکانیک خاک است. این تنش، باعث کنار یکدیگر قرار گرفتن ذرات در توده خاک می‌شود. افزایش رطوبت و محتوای آب خاک، میزان تنش موثر را کاهش می‌دهد. تراوش، پدیده‌ای است که می‌تواند با کاهش تنش موثر و جدایش ذرات، مقاومت خاک را کاهش دهد و باعث تخریب سازه شود.

معیار شکست خاک چیست؟

معیارهای شکست، روابط ریاضی مبتنی بر تئوری‌های شکست هستند که پایدار یا ناپایدار بودن خاک را مشخص می‌کنند. میزان مقاومت در برابر نیروی گرانش ناشی از وزن سازه، تحمل تمرکز تنش نواحی اطراف حفریات زیرزمینی یا سطحی و نگهداری از سازه بنا شده بر روی زمین، به مقاومت‌های برشی و کششی خاک بستگی دارند.

در هر یک از این موارد، خاک فقط از طریق تغییر شکل و گسیختگی به نقطه تسلیم می‌رسد.

در هنگام رخ دادن شکست، تنش‌های کششی و فشاری یا تنش برشی بر چسبندگی و ساختار ذرات خاک غلبه می‌کنند و باعث گسیختگی آن می‌شوند. به این ترتیب، مقاومت خاک، توانایی آن در برابر تغییر شکل و گسیختگی، به واسطه چسبندگی و اصطکاک داخلی است. معیارهای شکست، با بهره‌گیری از این مفهوم، روابط ریاضی مورد نیاز برای تحلیل پایداری سازه را ارائه می‌دهند.‌ از شناخته‌شده‌ترین معیارهای شکست خاک می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

«معیار شکست مور-کولمب» (Mohr-Coulomb Failure Criterion): برای خاک‌های چسبنده و اصطکاکی
«معیار شکست دراکر-پراگر» (Drucker-Prager Failure Criterion): برای خاک‌های حساس به فشار و تغییر شکل پلاستیک خاک
«تئوری شکست کَم-کِلِی» (Cam-Clay Failure Theory): برای خاک (رس) اشباع دست‌خورده
«معیار شکست ماتسوکا – ناکای» (Matsuoka-Nakai Failure Criterion): برای خاک‌های غیر چسبنده

از بین معیارهای بالا، معیار موهر کولمب از محبوبیت بیشتری برخوردار است. معیارهای دیگر برای خاک‌های بخصوص نتایج نسبتا بهتری را ارائه می‌دهند. با این وجود، استفاده از آن‌ها می‌تواند نتایج غیرمحافظه‌کارانه (ضریب ایمنی بسیار بالا) را در پی داشته باشد. به علاوه، این معیارهای با روش‌های مرسوم تحلیل ظرفیت باربری و تعیین ضریب ایمنی سازگار نیستند.

معیار موهر کولمب چیست؟

«معیار شکست مور-کولمب» (Mohr–Coulomb Failure Criterion)، یک مدل ریاضی پرکاربرد برای تحلیل رفتار سازه‌های خاکی است. در مهندسی ژئوتکنیک، تئوری مور-کولمب به منظور تعیین مقاومت برشی خاک در تنش‌های موثر مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

معیار موهر کولمب، ترکیب تنش نرمال و برشی به وجود آورده شکست را تعیین می‌کند. در این روش، به منظور تعیین تنش‌های اصلی متناظر با تنش‌های نرمال و برشی، از دایره مور و اصول تبدیلات تنش استفاده می‌شود.