۲. تعریفها، نمادها و واحدها
۲.۱. تعریفها
در ادامه، فهرستی غیرجامع از تعریف اصطلاحات رایج در طراحی و اجرای پی ارائه میشود که در این ویرایش راهنما به آنها اشاره شده است. اصطلاحات دیگر در محل معرفی یا کاربردشان در متن هر فصل تعریف یا توضیح داده میشوند. اصطلاحات تکمیلی در Bates and Jackson (1980) تعریف شدهاند.
لایهٔ فعال (Active layer): لایهای از زمین که در نواحی دارای زمینِ همیشهیخزده در زیر خود، در معرض ذوب و یخزدگی سالانه قرار میگیرد.
پیوند انجمادی (Adfreeze bond): پیوندی که میان دو جسم، بهواسطهٔ یک لایه یا فیلم یخ بین آنها تشکیل میشود.
پیوندیابی انجمادی (Adfreezing): فرایندی که طی آن دو جسم بهوسیلهٔ یخ تشکیلشده میان آنها به یکدیگر متصل میشوند.
فرایندهای بادی (Aeolian (Eolian) processes): فرایندهای زمینشناختی فرسایش، حمل و رسوبگذاری مرتبط با باد.
آبرفت (Alluvium): خاکهایی که آب جاری در دشت سیلابی یا دلتا رسوب داده است؛ معمولاً شامل لایههای متناوب ماسه، سیلت و رس، اغلب همراه با افقهای آلی است.
بالازدگی کف گود (Basal heave): حرکت رو به بالای خاک یا سنگ در کف یک گودبرداری.
فشار باربری یا تماس (Bearing or contact pressure): فشاری که یک جزء پی به خاک یا سنگ وارد میکند.
سطح باربر (Bearing surface): سطح تماس میان یک جزء پی و خاک یا سنگی که آن جزء بر آن قرار گرفته است.
سنگبستر (Bedrock): تودهسنگ پیوستهٔ پیش از دورهٔ یخچالی که زیر نهشتههای خاک، یخ یخچالی یا انباشتهای پیت قرار دارد؛ همچنین ممکن است بهصورت رخنمون در سطح زمین یا زیر آب جاری یا ساکن نمایان باشد.
شمع حفاریشده (Bored pile): شمعهای بتنآرمه که درجا در گمانهای بتنریزی میشوند که با برداشت مصالح زمین ایجاد شده است.
ظرفیت، ظرفیت باربری یا ظرفیت ژئوتکنیکی (Capacity, bearing capacity or geotechnical capacity): حداکثر یا مقاومت نهایی خاک که برای نگهداری یک جزء پیِ بارگذاریشده، مانند شالوده یا شمع، در دسترس است. در طراحی حالت حدی (LSD)، به آن مقاومت ژئوتکنیکی نهایی گفته میشود.
پارامتر ژئوتکنیکی مشخصه (Characteristic geotechnical parameter): برآوردی با محافظهکاری مناسب از مقدار میانگین یک پارامتر ژئوتکنیکی برای هر لایه، در محدودههای تأثیر بارهای اعمالشده.
بار مشخصه (Characteristic load): بار بدون ضریبی که در طراحی برای حالت حدی موردنظر به کار میرود. بارهای مشخصه به انواع مختلف، مانند زنده، مرده، لرزهای و باد، تفکیک میشوند تا عدمقطعیتهای آنها از یکدیگر متمایز شود.
شیل رسی (Clay shale): اصطلاحی که معمولاً برای رسهای دریایی بیشتحکیمیافته به کار میرود. این مصالح، که اغلب حد واسط خاک و سنگ یا مصالح زمینشناختی میانی (IGM) توصیف میشوند، رسوبات سخت و غنی از رساند که، بهجز افقهای پراکندهٔ دارای گرهک یا سیمانیشده، هنگام تماس با آب شیرین بهآسانی وارفته و به ذرات تشکیلدهندهٔ خود تجزیه میشوند.
زمینِ همیشهیخزدهٔ سرد (Cold permafrost): زمینِ همیشهیخزدهای که میانگین سالانهٔ دمای زمین در آن سردتر از −۳ درجهٔ سلسیوس است.
ضریب پیامد (Consequence factor): ضریب ضربی ψ که بر مقاومتهای ژئوتکنیکی نهایی و بهرهبرداری اعمال میشود و پیامدهای عبور از حالت حدی موردنظر را لحاظ میکند.
خزش (Creep): کرنش وابسته به زمان که از اعمال بلندمدت یک تنش ناشی میشود.
پی عمیق (Deep foundation): جزء پیای که با انتقال بار از طریق مقاومت جداره و/یا باربری انتهایی به عمق قابلملاحظهای زیر سازه، آن را نگه میدارد. شمعها و کیسونها متداولترین انواع پی عمیقاند.
عمق دامنهٔ سالانهٔ صفر (Depth of zero annual amplitude): در زمینِ همیشهیخزده، عمقی زیر سطح زمین که در آن عملاً هیچ نوسان سالانهای در دمای زمین وجود ندارد.
ناپیوستگی در سنگ (Discontinuity (in rock)): شکستگی طبیعی در سنگ سالم که بر اثر فرایندهای زمینشناختی تشکیل شده است؛ ممکن است با مواد خردشدهٔ گسلی پر شده یا با کانیزایی ترمیم شده باشد. درزهها، سطوح لایهبندی، رخ، برگوارگی، گسلها و رگهها را در بر میگیرد.
کشش رو به پایین (Downdrag): انتقال بار کششی رو به پایین به یک جزء پی عمیق بر اثر اصطکاک پوستهای منفی، هنگامی که خاک نسبت به جزء پی نشست میکند.
بار کششی رو به پایین (Drag load): باری که بر اثر اصطکاک پوستهای منفیِ ناشی از نشست خاک نسبت به جزء پی، به یک جزء پی عمیق منتقل میشود.
نهشتهٔ یخچالی (Drift): همهٔ مصالح با منشأ یخچالی، شامل تیلِ جورنشده با اندازهٔ ذرات از رس تا تختهسنگ و بدون لایهبندی آشکار، و نهشتهٔ جورشده که بر اثر عملکرد آب یا باد بهصورت لایهلایه رسوب کرده است.
شمع کوبشی (Driven pile): جزء پی عمیقی که با چکش ضربهای یا ارتعاشی تا عمق یا مقاومت مشخصشده در طراحی نصب میشود.
روش دینامیکی تحلیل شمعکوبی (Dynamic method of pile driving analysis): برآورد ظرفیت، نیروی ضربه، انرژی ایجادشده در کوبش و مانند آن برای یک شمع کوبشی، با تحلیل امواج کرنش اندازهگیریشدهای که کوبش شمع ایجاد کرده است.
بزرگای زلزله (Earthquake magnitude): معیاری از انرژی زلزله؛ معمولاً با مقیاس لگاریتمی بزرگای ریشتر، با نماد «M»، اندازهگیری میشود.
تحلیل تنش مؤثر (Effective stress analysis): تحلیلی که از پارامترهای مقاومت مبتنی بر تنش مؤثر استفاده میکند و آثار فشار آب حفرهای را بهطور مشخص لحاظ میکند.
خاکریز مهندسیشده (Engineered fill): سکو یا خاکریزی که برای کاربرد معین طراحی شده و با ریختن مصالح خاکریزِ آوردهشده از خارج بر خاکهای طبیعی موجود، در لایههای اجرایی کنترلشده و مطابق استاندارد تراکم مشخص، ساخته میشود.
تختهسنگ سرگردان (Erratic): تختهسنگی که روی رسوبات سطحی امروزی یا درون آنها قرار دارد و اغلب نوع آن با سنگبستر طبیعی زیرین متفاوت است. معمولاً یخچالها آن را حمل و رسوب دادهاند.
ضریب اطمینان (Factor of safety): در طراحی تنش مجاز، نسبت حداکثر مقاومت موجود به مقاومت بسیجشده تحت بار اعمالشده؛ اصطلاح ضریب ایمنی نیز گاهی به کار میرود.
مقاومت ژئوتکنیکی بیرونکشیدگیِ ضریبدار (Factored geotechnical pull-out resistance): مقاومت نهایی محاسبهشدهٔ بیرونکشیدگی، در برابر بالاکشیدگی، از نوع اسمی یا مشخصه، که با پارامترهای مشخصهٔ زمین به دست میآید و در ضریب پیامد و ضریب پیشنهادی مقاومت ژئوتکنیکی نهایی ضرب میشود.
مقاومت ژئوتکنیکی لغزشیِ ضریبدار (Factored geotechnical sliding resistance): مقاومت نهایی محاسبهشدهٔ لغزشی، از نوع اسمی یا مشخصه، که با پارامترهای مشخصهٔ زمین به دست میآید و در ضریب پیامد و ضریب پیشنهادی مقاومت ژئوتکنیکی نهایی ضرب میشود.
بار ضریبدار (Factored load): مجموع آثار بارهای مشخصه که هر یک در ضریب بار مناسبِ حالت حدی موردنظر ضرب شدهاند.
پی (Foundation): سیستم یا آرایشی از اعضای سازهای که بارهای ساختمان را به خاک یا سنگ تکیهگاهی منتقل میکند.
جزء پی (Foundation unit): عضوی سازهای از پی یک سازه، مانند شالوده، پی گسترده یا پایه.
بازانجماد (Freezeback): فرایند یخزدن دوبارهٔ خاکهای ذوبشده در زمینِ همیشهیخزده؛ در مهندسی زمینِ همیشهیخزده، به فرایند یخزدن مجدد زمین زیر پیهای سطحی و دالها یا پیرامون شمعهای حفاریشده گفته میشود.
عملکرد یخبندان (Frost action): فرایند یخزدن و ذوبشدن متناوب رطوبت در خاک، سنگ و سایر مصالح، و آثار ناشی از آن بر این مصالح و سازههایی که روی زمین یا درون آن قرار گرفتهاند.
تورم یخبندان (Frost heave): حرکت رو به بالا یا رو به بیرونِ سطح زمین یا اجسام روی زمین یا درون آن، که از تشکیل یخ در خاک ناشی میشود.
نفوذ یخبندان (Frost penetration): موقعیت در حال تغییرِ جبههٔ یخزدگی در زمین طی فرایند انجماد.
خاک حساس به یخبندان (Frost-susceptible soil): خاکی که با وجود شرایط لازم رطوبت و انجماد، جدایش قابلملاحظهٔ یخ در آن رخ میدهد و به تورم یخبندان یا فشارهای تورمی منجر میشود.
مصالح زمینشناختی (Geological material): مصالح با منشأ زمینشناختی مانند خاکها، سنگها و رسوبات؛ این اصطلاح میتواند به مصالح دگرگونشده مانند سنگ خردشده، سنگریز و باطلههای معدنی نیز اطلاق شود. گاهی به آن مصالح زمین یا مصالح ژئوتکنیکی گفته میشود.
فرایندهای زمینشناختی (Geologic processes): فعالیت تکتونیکی، آتشفشانی و لرزهای؛ و هوازدگی، فرسایش، حمل و رسوبگذاری سنگ و خاک سطحی و نزدیک به سطح، برای نمونه بر اثر یخچالها، آب یا باد.
شاخص مقاومت زمینشناختی (GSI) (Geological Strength Index (GSI)): سیستم تعیین مشخصات تودهسنگ بر پایهٔ بررسیهای صحرایی که ساختار و شرایط ناپیوستگیها را لحاظ میکند؛ ورودی معیار مقاومت برشی هوک و براون را برای کمیسازی مقاومت انواع تودهسنگ فراهم میکند.
میرایی هندسی یا تشعشعی (Geometric (radiation) damping): اتلاف انرژی ارتعاشی از طریق انتشار موج دور از منبع ارتعاش، به محیط خاکی نامتناهی.
مقاومت ژئوتکنیکی (Geotechnical resistance): باری که زمین در یک حالت حدی میتواند تحمل کند. مقاومتهای مختلفی را میتوان تعریف کرد، از جمله موارد زیر:
مقاومت ژئوتکنیکی مشخصهٔ بهرهبرداری (Characteristic serviceability geotechnical resistance): باری که زمین در حالتهای حدی بهرهبرداری، معمولاً در تغییرشکل ازپیشتعیینشدهٔ زمین یا سازه، میتواند تحمل کند و با استفاده از پارامترهای ژئوتکنیکی مشخصه برآورد میشود.
مقاومت ژئوتکنیکی مشخصهٔ نهایی (Characteristic ultimate geotechnical resistance): حداکثر باری که زمین در حالتهای حدی نهایی میتواند تحمل کند و با استفاده از پارامترهای ژئوتکنیکی مشخصه برآورد میشود.
مقاومت ژئوتکنیکی ضریبدارِ بهرهبرداری (Factored serviceability geotechnical resistance): حاصلضرب ضریب پیامد، ضریب مقاومت ژئوتکنیکی بهرهبرداری و مقاومت ژئوتکنیکی مشخصهٔ بهرهبرداری.
مقاومت ژئوتکنیکی ضریبدارِ نهایی (Factored ultimate geotechnical resistance): حاصلضرب ضریب پیامد، ضریب مقاومت ژئوتکنیکی نهایی و مقاومت ژئوتکنیکی مشخصهٔ نهایی.
ضریب مقاومت ژئوتکنیکی (Geotechnical resistance factor): ضریبی ضربی که عدمقطعیت مقاومت ژئوتکنیکی را لحاظ میکند تا سیستم ژئوتکنیکی قابلقبول و قابلاعتماد حاصل شود. ضرایب اصلی مقاومت عبارتاند از:
ضریب مقاومت ژئوتکنیکی بهرهبرداری (Serviceability geotechnical resistance factor): ضریب مقاومتی که باید در حالتهای حدی بهرهبرداری (SLS) استفاده شود.
ضریب مقاومت ژئوتکنیکی نهایی (Ultimate geotechnical resistance factor): ضریب مقاومتی که باید در حالتهای حدی نهایی (ULS) استفاده شود.
سیستم ژئوتکنیکی (Geotechnical system): اجزای ترکیبشده یا سازمانیافتهای که کارکرد ژئوتکنیکی دارند.
شار حرارتی زمینگرمایی (Geothermal heat flux): مقدار گرمایی که بهطور یکنواخت از زمین به بیرون، از واحد سطح در واحد زمان عبور میکند.
تعدیل ایزوستاتیک یخچالی (Glacial isostatic adjustment): فشردهشدن یا بازگشت سطح زمین بر اثر تشکیل یخچال، که بارگذاری آن موجب فرونشست قائم میشود، و ذوب آن، که باربرداری آن موجب بازگشت قائم میشود.
فرایندهای یخچالی (Glacial processes): فرایندهای زمینشناختی که از آغاز یخچالیشدن تا پایان یخچالزدایی رخ میدهند.
نهشتههای یخچالی و رودخانهای (Glaciofluvial deposits): خاک یا رسوباتی که جریانها یا رودخانههای آب حاصل از ذوب یخچال، درست در جلوی یخ یخچالی، مجاور آن یا زیر آن رسوب دادهاند.
نهشتههای یخچالی و دریاچهای (Glaciolacustrine deposits): خاک یا رسوباتی که در دریاچههای تشکیلشده پس از مسدودشدن مسیر زهکشی توسط یخچالها رسوب کردهاند.
نهشتههای یخچالی و دریایی (Glaciomarine deposits): خاک یا رسوباتی که در محیطهای دریایی در تماس نزدیک با یخچالها یا مستقیماً تحت تأثیر آنها رسوب کردهاند.
تراز زمین (Grade): تراز یا ارتفاع سطح زمین در یک محل معین.
آب زیرزمینی (Groundwater): آب موجود در حفرهها و شکستگیهای زمین، یعنی خاک و سنگ.
آب زیرزمینی آرتزین (Groundwater, artesian): آبی که فشار آن برای بالاآمدن از سقف سازند یا آبخوانی که در آن قرار دارد کافی است. آب زیرزمینی نیمهآرتزین به آبی گفته میشود که تراز آن از سقف سازند بالاتر میآید، اما در سطح زمین جاری نمیشود.
آب زیرزمینی معلق (Groundwater, perched): آب زیرزمینیای که درون یک سازند نفوذپذیر، در ارتفاعی بالاتر از سطح ایستابی محلی، ناحیهای اشباع تشکیل میدهد. آب زیرزمینی معلق معمولاً در ناحیهٔ غیراشباع و بالای یک واحد خاکی با نفوذپذیری کمتر رخ میدهد.
فشار هیدرواستاتیکی حفرهای (Hydrostatic pore pressure): فشار آب حفرهای در عمق معین زیر سطح پیزومتریک در یک نهشتهٔ اشباع.
مقدار یخ (Ice content): مقدار یخ موجود در خاک یا سنگ یخزده یا تاحدی یخزده.
زمینِ همیشهیخزدهٔ کمیخ (Ice-poor permafrost): زمینِ همیشهیخزدهای که یخ موجود در آن بهاندازهای کم است که هنگام ذوب، نشست قابلملاحظهٔ ناشی از ذوب و/یا کاهش مقاومت را تجربه نمیکند.
زمینِ همیشهیخزدهٔ پُریخ (Ice-rich permafrost): زمینِ همیشهیخزدهای که یخ اضافی دارد. چنین خاکهایی هنگام ذوب، نشست قابلملاحظهٔ ناشی از ذوب و/یا کاهش مقاومت را تجربه میکنند.
جدایش یخ (Ice segregation): تشکیل لایهها یا عدسیهای مجزای یخِ جداشده در خاکهای معدنی یا آلیِ در حال انجماد، بر اثر مهاجرت آب حفرهای و انجماد بعدی آن.
رسوبات دریاچهای (Lacustrine sediments): نهشتههای رسوبی معمولاً متشکل از ذرات ریز، مانند رس و سیلت، که از رودخانهها و جریانهای ورودی در کف دریاچههای قدیمی انباشته شدهاند.
حالتهای حدی (Limit states): شرایطی که فراتر از آنها یک سیستم یا جزء ژئوتکنیکی دیگر معیارهایی را که برای آنها طراحی شده است برآورده نمیکند. مهمترین آنها عبارتاند از:
حالتهای حدی بهرهبرداری (SLS) (Serviceability limit states (SLS)): حالتهایی متناظر با رفتار زمین که شرایط عملکردی غیرقابلقبول از نظر بهرهبرداری، مانند تغییرشکلها، ایجاد میکند و استفادهٔ موردنظر از سازهٔ متکی بر آن و/یا سیستم ژئوتکنیکی را محدود میکند.
حالتهای حدی نهایی (ULS) (Ultimate limit states (ULS)): حالتهایی متناظر با ازدسترفتن پایداری سیستم ژئوتکنیکی و/یا گسیختگی سازهٔ متکی بر آن.
ضریب بار (Load factor): ضریبی که برای اصلاح، معمولاً افزایش، بار مشخصهٔ واردشونده به سازه و منتقلشده از آن، برای حالت حدی موردنظر به کار میرود.
پی ماشینآلات (Machine foundation): پیای که تحت ارتعاشات ناشی از تجهیزات یا ماشینآلات قرار دارد و ممکن است به میرایی یا کاهش بارگذاری ارتعاشی نیاز داشته باشد.
رسوبات دریایی (Marine sediments): رسوبات دریایی یا اقیانوسی که بر اثر حرکت آبهای سطحی در محیطهای دریایی، در کف دریاهای قدیمی انباشته شدهاند.
میرایی مصالح یا هیسترزیس (Material (hysteretic) damping): اتلاف انرژی ارتعاشی بر اثر تغییرشکل غیرالاستیک مصالح خاک، ناشی از چند عامل مانند لغزش و بازآرایی میان ذرات.
میانگین سالانهٔ دمای هوا (MAAT) (Mean annual air temperature (MAAT)): میانگین دمای هوا بر پایهٔ دماهای نرمال اقلیمی بلندمدت یک محل.
میانگین سالانهٔ دمای زمین (MAGT) (Mean annual ground temperature (MAGT)): میانگین دمای زمین در یک عمق معین. اغلب با دمای زمین در عمقِ تغییرات با دامنهٔ سالانهٔ صفر نمایش داده میشود.
مورِن (Moraine): انباشت تیل که فرایندهای یخچالی آن را رسوب دادهاند.
مقاومت منفی جداره (Negative shaft resistance): مقاومت خاک که بهسبب بار بالاکشندهٔ اعمالشده، در امتداد سطح جانبی یک جزء پی عمیق رو به پایین عمل میکند.
اصطکاک پوستهای منفی (Negative skin friction): تنش برشی، که بار کششی رو به پایین نیز نامیده میشود، ناشی از نشست خاک در امتداد سطح جانبی یک جزء پی عمیق؛ این وضعیت را حالت کشش رو به پایین نیز مینامند.
غیرحساس به یخبندان (Non frost susceptible): خاک معدنی، معمولاً دانهای، که به تورم یخبندان یا نشست ناشی از ذوب حساس نیست.
نسبت بیشتحکیمی (OCR) (Overconsolidation ratio (OCR)): نسبت فشار پیشتحکیم به تنش مؤثر سربار کنونی.
پیت (Peat): انباشت مصالح آلیِ تاحدی تجزیهشده و فشرده، عمدتاً شامل خزهها، جگنها و درختچههای کوچک.
پیتزار (Peatland): ناحیهٔ انباشت پیت؛ اگر تأمین آب و مواد مغذی آن به بارش وابسته باشد، در ردهٔ بوگ قرار میگیرد و اگر به جریانها یا چشمهها وابسته باشد، در ردهٔ فِن قرار میگیرد.
بارگذاری تناوبی (Periodic loading): نیروهای هارمونیک گریز از مرکزِ تولیدشده توسط ماشینهای دوار و رفتوبرگشتی، بهسبب وجود خروج از مرکز در جرم دوار.
زمینِ همیشهیخزده (Permafrost): خاک یا سنگ و یخ موجود در آن که دستکم در دو سال پیاپی در دمای صفر درجهٔ سلسیوس یا پایینتر باقی میماند.
قاعدهٔ زمینِ همیشهیخزده (Permafrost base): سطح مرزی زیرین زمینِ همیشهیخزده که بالای آن دماها بهطور دائمی کمتر از صفر درجهٔ سلسیوس و پایین آن دماها بهطور دائمی بیشتر از صفر درجهٔ سلسیوس است.
سطح بالایی زمینِ همیشهیخزده (Permafrost table): سطح مرزی بالایی زمینِ همیشهیخزده.
ناحیهٔ فیزیوگرافی (Physiographic region): ناحیهٔ جغرافیایی بزرگی که توپوگرافی، زمینشناسی و سیمای سرزمین مشابه دارد.
تراز پیزومتریک (Piezometric level): ارتفاعی متناظر با فشار آب حفرهای صفر.
شمع (Pile): جزء باریک پی عمیق، ساختهشده از مصالحی مانند چوب، فولاد یا بتن یا ترکیبی از آنها، که یا پیشساخته است و با کوبش، جکزنی، جتزنی، ارتعاش یا پیچاندن نصب میشود؛ یا در سوراخی که با کوبش، خاکبرداری یا حفاری ایجاد شده است، درجا ریخته میشود.
سر شمع (Pile head): انتهای بالایی شمع.
نوک شمع (Pile tip): انتهای پایینی یا پنجهٔ شمع.
نسبت فشار حفرهای (Pore pressure ratio): نسبت فشار آب حفرهای به تنش کل سربار؛ همچنین گاهی بهصورت نسبت فشار آب حفرهای اضافی به تنش اصلی کوچکِ مؤثر بیان میشود.
شوری آب حفرهای (Pore-water salinity): نمکهای طبیعی موجود در خاکها.
مدل پیشبینی (Prediction model): مدل نظری یا عددیای که شاخصهای عملکرد یا پاسخهای یک سیستم ژئوتکنیکی، مانند پی، را پیشبینی میکند و تحلیل و طراحی آنها را تسهیل میکند.
بارگذاری تصادفی (Random loading): بارگذاری با تاریخچهٔ زمانی نامنظم که میتوان آن را با تابع متناظر چگالی طیفی توان توصیف کرد.
سنگ (Rock): تجمع طبیعی کانیها که بهآسانی با دست شکسته نمیشود.
تودهسنگ (Rockmass): مصالح زمینشناختی شامل سنگ سالم، ناپیوستگیها، پلهای سنگی و سایر انواع عناصر ساختاری.
شاخص کیفیت سنگ (RQD) (Rock Quality Designation (RQD)): معیاری از میزان شکستگی در مغزههای سنگی که بهصورت نسبت مجموع طول قطعات سنگ سالم، با طول حداقل ۱۰۰ میلیمتر، به طول کل نوبت مغزهگیری با متهٔ الماسی تعریف میشود.
حاشیهٔ ایمنی (Safety margin): تفاوت میان مقاومت ژئوتکنیکی واقعی و حداکثر بار واقعیِ اعمالشده به سیستم ژئوتکنیکی در طول عمر آن. اگر مقاومت و بار توزیع لگنرمال داشته باشند، حاشیهٔ ایمنی تفاوت میان لگاریتم طبیعی آنهاست. اگر این حاشیهٔ ایمنی کمتر از صفر باشد، بار از مقاومت بیشتر است و فرض میشود سیستم ژئوتکنیکی گسیخته شده است.
فعالیت لرزهای (Seismic activity): لرزش سریع سطح زمین پس از آزادشدن ناگهانی انرژی درون زمین، که معمولاً با زلزله مرتبط است.
مخاطرات لرزهای (Seismic hazards): لرزش زمین، تقویت لرزش زمین، گسیختگی زمین، گسترش جانبی، تغییر تراز زمین، روانگرایی، زمینلغزشها در خشکی و زیر آب، و سونامیها.
مقاومت جداره (Shaft resistance): مقاومت بسیجشده در جداره یا سطح جانبی یک پی عمیق. مقاومت رو به بالا، مقاومت مثبت جداره و مقاومت رو به پایین، مقاومت منفی جداره نامیده میشود.
پی سطحی (Shallow foundation): جزء پیای که با انتقال مناسب بار بهطور مستقیم به زمین زیرین، یک سازه مانند ساختمان را نگه میدارد.
بررسی محل پروژه یا تعیین مشخصات آن (Site investigation (characterization)): ارزیابی شرایط کلی زیرسطحی از طریق تحلیل اطلاعات حاصل از روشهایی مانند پیمایشهای زمینشناختی و ژئوفیزیکی، آزمایشهای برجا، نمونهبرداری، بازرسی چشمی، آزمایشهای آزمایشگاهی نمونههای مصالح زیرسطحی و مشاهده و اندازهگیری آب زیرزمینی.
وارفتگی (Slaking): خردشدن و فروپاشی مصالح زمینشناختی، یعنی خاک و سنگ، هنگام قرارگرفتن در معرض چرخههای تر و خشکشدن.
خاک (Soil): بخشی از پوستهٔ زمین که قطعهقطعه است، یا برخی ذرات منفردِ نمونهٔ خشکشدهٔ آن را میتوان با همزدن در آب بهآسانی جدا کرد؛ شامل تختهسنگ، قلوهسنگ، شن، ماسه، سیلت، رس و مواد آلی است.
مشخصات فنی (Specifications): الزامات ویژهٔ پروژه که آییننامهها، استانداردها و رهنمودهای قابلاعمال آنها را تعریف میکنند. معمولاً مشخصات عملکردی، نتایج نهایی را بدون شرح چگونگی دستیابی به آنها تعیین میکند؛ درحالیکه مشخصات انطباقی یا تجویزی، روشها، مصالح و سایر موارد الزامیِ مورد استفاده را بهتفصیل تعیین میکند.
ثابت سختی (Stiffness constant): نیرویی که فشردگی یا کشیدگی واحد در یک فنر، در جهت مثبت جابهجایی جرم، ایجاد میکند.
نهشتهٔ یخچالی لایهبندیشده (Stratified drift): نهشتهٔ یخچالیای که آب حاصل از ذوب یخچال آن را جور کرده و در لایههایی بر سطح، میان لایههای تیل یا درون یک لایهٔ تیل رسوب داده است. بافت و ترکیب آن به محیط رسوبگذاری بستگی دارد و میتواند از رس تا تختهسنگ متغیر باشد.
تراز انرژی سطح (Surface energy balance): صورتبندی مورد استفاده در مدلسازی زمینگرمایی که شارهای گوناگون انرژی در سطح زمین، مانند مؤلفههای هواشناختی، تابش موجبلند، آلبدو و تبخیر و تعرق را لحاظ میکند.
فعالیت تکتونیکی (Tectonic activity): حرکت صفحات تکتونیکی، که صفحات پوستهای نیز نامیده میشوند، بر بخش مذاب گوشته، یعنی سستکره، و هستهٔ زمین؛ صفحات واگرا از یکدیگر دور میشوند؛ صفحات همگرا به سوی یکدیگر حرکت میکنند که معمولاً به فرورانش میانجامد؛ صفحات امتدادلغز نسبت به یکدیگر حرکت جانبی دارند.
حساس به ذوب (Thaw-sensitive): زمینِ بهطور دائمی یخزدهای که هنگام ذوب، نشست قابلملاحظهٔ ناشی از ذوب و/یا کاهش مقاومت تا مقداری بسیار کمتر از مصالح مشابه در حالت یخنزده را تجربه میکند.
پایدار در برابر ذوب (Thaw-stable): زمینِ بهطور دائمی یخزدهای که هنگام ذوب، نه نشست قابلملاحظهٔ ناشی از ذوب و نه کاهش مقاومت را تجربه میکند.
کرنش ذوب (Thaw strain): میزانی که زمین یخزده هنگام ذوب فشرده میشود.
ترموسیفون (Thermosyphon): وسیلهٔ انتقال حرارت غیرفعال که برای خارجکردن گرما از زمین نصب میشود. معمولاً وسیلهای سرمایشی، دوفازی و غیرفعال است که با یک سیال کاری پر میشود و هنگامی که دمای هوا بهاندازهٔ اختلاف دمای مناسب از دمای زمین پایینتر باشد، گرما را از زمین به هوا منتقل میکند.
تیل (Till): مصالحی که مستقیماً یخ یخچالی رسوب داده است؛ معمولاً جورنشده و بدون لایهبندی است و ممکن است همهٔ اندازههای ذره از رس تا تختهسنگ را در بر گیرد. تیل یک ردهٔ طبقهبندی خاک نیست، بلکه اصطلاحی رایج در کاناداست که خاکی با منشأ یخچالی و بافت و ترکیب پیچیده را مشخص میکند. این اصطلاح اغلب با توصیفگری برای نوع غالب خاک، مانند تیل سیلتی یا تیل رسی، به کار میرود.
تحلیل تنش کل (Total stress analysis): تحلیلی که از پارامترهای زهکشینشدهٔ خاک استفاده میکند و اثر فشار آب حفرهای را جدا نمیکند.
بارگذاری گذرا (Transient loading): بار با تاریخچهٔ زمانی غیرتناوبی که برای مدت محدودی ایجاد میشود، مانند بار ناشی از ضربات چکش.
زمینِ همیشهیخزدهٔ گرم (Warm permafrost): زمینِ همیشهیخزدهای که میانگین سالانهٔ دمای زمین در آن گرمتر از −۳ درجهٔ سلسیوس است.
هوازدگی (Weathering): فرایندی که هنگام قرارگرفتن سنگ و خاک در معرض شرایط جوی در سطح زمین رخ میدهد؛ هوازدگی مکانیکی، سنگ و در برخی موارد خاک را به قطعات کوچکتر میشکند؛ هوازدگی شیمیایی، ترکیب کانیشناختی سنگ و خاک را تغییر میدهد.
۲.۲. نمادها و واحدها
این فهرست نمادها و واحدها، نمادهای اصلیِ بهکاررفته در راهنما را همراه با معنای معمول آنها مشخص میکند. در موارد لازم، معانی اختصاصی دیگر و نمادهای اضافی در مقدمهٔ برخی فصلها یا در متن آنها تعریف میشوند. فهرست نمادهای زیر تاحدی بر فهرستی مبتنی است که زیرکمیتهٔ نمادها، واحدها و تعریفهای انجمن بینالمللی مکانیک خاک و مهندسی پی تهیه کرده است (ISSMFE 1977; Barsvary et al. 1980).
۲.۲.۱. دستگاه بینالمللی واحدها (SI)
فرض میشود پارامترهای رایجی مانند طول، حجم، جرم، نیرو و مانند آن، هنگام جایگذاری در یک فرمول، مقدار بیانشده بر حسب واحد پایه را داشته باشند.
اصطلاح جرم برای مشخصکردن مقدار مادهٔ موجود در اجسام مادی به کار میرود و مستقل از محل آنها در جهان است؛ واحد آن کیلوگرم (kg) است. نباید از واحد Mg برای نشاندادن ۱۰۰۰ کیلوگرم استفاده کرد، زیرا گرم (g) واحد پایه نیست؛ همچنین نباید از واحد تن استفاده شود.
اصطلاح وزن، معیاری از نیروی گرانشی وارد بر یک جسم مادی در محل معین است؛ واحد آن نیوتن (N) است. شتاب گرانش استاندارد در سطح دریا برابر است. در کاربردهای عملی مهندسی پی، ثابت گرانش g گاهی برابر در نظر گرفته میشود.
اصطلاح وزن واحد حجم به نیروی گرانشی بر واحد حجم گفته میشود؛ واحد آن N/m³ است.
اصطلاح چگالی به جرم بر واحد حجم گفته میشود؛ واحد آن kg/m³ است.
تنش و فشار بهصورت نیرو بر واحد سطح بیان میشوند: . در حرفهٔ مهندسی کانادا، معمولاً از واحد کیلوپاسکال (kPa) برای خاک و مگاپاسکال (MPa) برای سنگ استفاده میشود.
علامت پریم عموماً تنش مؤثر (σ′) و پارامترهای مرتبط با تنش مؤثر، مانند c′, φ′، را نشان میدهد.
خط بالای یک نماد، ویژگی میانگین را نشان میدهد؛ برای نمونه .
نقطهٔ بالای یک نماد، مشتق نسبت به زمان را نشان میدهد که نرخ نیز نامیده میشود؛ برای نمونه نرخ کرنش .
برای نمادهای نشاندهندهٔ نیرو، از حرف بزرگ برای نیروی کل یا نیرو بر واحد عرض یا طول خطی استفاده میشود و از حرف کوچک برای نیرو بر واحد سطح، یعنی فشار، تنش یا مقاومت برشی.
معمولاً هنگامی که از نمادهای اختصاری استفاده نمیشود، نام واحدهای نیوتن، متر، کیلوگرم و ثانیه بدون پسوند جمع نوشته میشود؛ برای نمونه ۵۰ کیلونیوتن، ۲۰۰ متر و مانند آن.
۲.۲.۲. فهرست نمادها و واحدها
جدولهای ۲.۱ تا ۲.۵، فهرستی از اصطلاحات، نمادها، واحدهای SI و مضربهای پیشنهادی برای حرفهٔ مهندسی کانادا ارائه میکنند. خط تیره در ستون واحد، کمیت بیبُعد یا بدون واحد را نشان میدهد.
جدول ۲.۱. کلیات: اصطلاحات، نمادها، واحدهای SI و مضربهای پیشنهادی
| اصطلاح | نماد | واحد و مضربهای پیشنهادی |
|---|---|---|
| طول | L, l | m (km, mm, µm) |
| عرض، پهنا | B | m (km, mm, µm) |
| ارتفاع | H | m (km, mm, µm) |
| عمق | D, z | m (km, mm, µm) |
| قطر | D | m (km, mm, µm) |
| مختصات صفحهای | x, y | m (km, mm, µm) |
| مختصات قطبی | r | m (km, mm, µm) |
| مختصات قطبی | θ | rad |
| مساحت | A | m² (km², 10⁴ m², cm², mm²) |
| حجم | V | m³ (cm³, mm³) |
| زمان | t | s |
| سرعت | v | m/s |
| شتاب | a | m/s² |
| شتاب گرانش | g | m/s² |
| جرم | m | kg |
| چگالی | ρ | kg/m³ |
| وزن واحد حجم | γ | kN/m³ |
| فشار، تنش | σ | Pa, N/m² (MPa, kPa) |
| تنش برشی | τ | Pa, N/m² (MPa, kPa) |
| نیرو، بار | Q | N (MN, kN) |
| دما | T | °C |
| میانگین سالانهٔ دمای هوا | MAAT | °C |
| انرژی، کار | E, W | J, N·m (kJ, kN·m) |
| گشتاور نیرو، گشتاور پیچشی | M, T | J, N·m (kJ, kN·m) |
| ضریب اطمینان یا ضریب ایمنی | FS | — |
| ۳٫۱۴ | π | — |
| ۲٫۷۱۸ (پایهٔ لگاریتم طبیعی) | e | — |
| لگاریتم طبیعی | ln | — |
| لگاریتم در پایهٔ ۱۰ | log | — |
جدول ۲.۲. ویژگیهای فیزیکی: اصطلاحات، نمادها، واحدهای SI و مضربهای پیشنهادی
| اصطلاح | نماد | واحد و مضربهای پیشنهادی |
|---|---|---|
| چگالی و وزنهای واحد حجم | ||
| چگالی | ρ | kg/m³ |
| وزن واحد حجم | γ | kN/m³ |
| چگالی ذرات جامد | ρs | kg/m³ |
| وزن واحد حجم ذرات جامد | γs | kN/m³ |
| چگالی آب | ρw | kg/m³ |
| وزن واحد حجم آب | γw | kN/m³ |
| چگالی خشک | ρd | kg/m³ |
| حداکثر و حداقل چگالی خشک | ρd,max, ρd,min | kg/m³ |
| وزن واحد حجم خشک | γd | kN/m³ |
| چگالی اشباع | ρsat | kg/m³ |
| وزن واحد حجم اشباع | γsat | kN/m³ |
| نسبت تخلخل | e | — |
| تخلخل | n | % |
| تخلخل مؤثر | ne | — |
| مقدار آب | w | % |
| درجهٔ اشباع | Sr | % |
| تراکم نسبی (شاخص تراکم) | Dr | — |
| قوام | ||
| حد روانی | wL یا LL | — |
| حد خمیری | wP یا PL | — |
| حد انقباض | ws | — |
| شاخص خمیری | IP یا PI | — |
| شاخص روانی | IL | — |
| نسبت تخلخل در سستترین حالت | emax | — |
| نسبت تخلخل در متراکمترین حالت | emin | — |
| اندازهٔ دانه | ||
| قطر دانه یا ذره | D | m (mm, µm) |
| قطر ذرهای که n٪ ذرات از آن کوچکترند | Dn | m (mm, µm) |
| ضریب یکنواختی | Cu | — |
| ضریب انحنا | Cc | — |
| ویژگیهای هیدرولیکی | ||
| هد یا پتانسیل هیدرولیکی | h | m (mm) |
| دبی جریان | q | m³/s |
| سرعت جریان | v | m/s |
| گرادیان هیدرولیکی | i | — |
| هدایت هیدرولیکی | k | m/s (cm/s) |
| نیروی تراوش بر واحد حجم | j | N/m³ (kN/m³) |
جدول ۲.۳. ویژگیهای مکانیکی: اصطلاحات، نمادها، واحدهای SI و مضربهای پیشنهادی
| اصطلاح | نماد | واحد و مضربهای پیشنهادی |
|---|---|---|
| آزمایشهای برجا | ||
| مقاومت نوک مخروط | qc | Pa (kPa) |
| برش موضعی جداره | fs | Pa (kPa) |
| شاخص آزمایش نفوذ استاندارد (SPT) | N | ضربه در ۰٫۳ متر |
| تعداد ضربات نفوذسنج مخروطی دینامیکی | Ndc | ضربه در ۰٫۳ متر |
| فشار حدی فشارسنج | Pℓ | Pa (kPa) |
| مدول فشارسنج | EM | Pa (kPa) |
| مقاومت | ||
| عرض از مبدأ چسبندگی مؤثر | c′ | Pa (MPa, kPa) |
| عرض از مبدأ چسبندگی ظاهری | c | Pa (MPa, kPa) |
| زاویهٔ اصطکاک داخلی مؤثر | ϕ′ | rad |
| مقاومت برشی زهکشینشده | su, cu | Pa (MPa, kPa) |
| مقاومت برشی باقیمانده | sR | Pa (MPa, kPa) |
| مقاومت برشی بازساخته | sr | Pa (kPa) |
| حساسیت | St | — |
| مقاومت فشاری تکمحوری | Qu | Pa (MPa, kPa) |
| مقاومت کششی | σt | Pa (MPa, kPa) |
| شاخص بار نقطهای | Is | — |
| طبقهبندی تودهسنگ | ||
| شاخص مقاومت زمینشناختی | GSI | — |
| شاخص کیفیت سنگ | RQD | — |
| ردهبندی تودهسنگ | RMR | — |
| شاخص کیفیت سنگ | Q | — |
| تحکیم یکبعدی | ||
| ضریب تغییر حجم | mv | Pa⁻¹ (k·Pa⁻¹) |
| شاخص تراکم | Cc | — |
| شاخص تراکم مجدد | Cr | — |
| ضریب تحکیم ثانویه | Cα | — |
| عدد مدول | m | — |
| عدد مدول تراکم مجدد | mr | — |
| شاخص تورم | Cs | — |
| شاخص تغییر نفوذپذیری | Ck | — |
| ضریب تحکیم قائم | cv | m²/s (cm²/s) |
| ضریب تحکیم افقی | ch | m²/s (cm²/s) |
| عامل زمان؛ زهکشی قائم | Tv | — |
| عامل زمان؛ زهکشی افقی | Th | — |
| درجهٔ تحکیم | U | — |
| فشار پیشتحکیم | σ′p | Pa (kPa) |
جدول ۲.۴. تنش و کرنش: اصطلاحات، نمادها، واحدهای SI و مضربهای پیشنهادی
| اصطلاح | نماد | واحد و مضربهای پیشنهادی |
|---|---|---|
| فشار حفرهای | u | Pa (Pa) |
| فشار آب حفرهای | uw | Pa (Pa) |
| فشار هوای حفرهای | ua | Pa (Pa) |
| تنش نرمال کل | σ | Pa (MPa, kPa) |
| تنش نرمال مؤثر | σ′ | Pa (MPa, kPa) |
| تنش برشی | τ | Pa (MPa, kPa) |
| تنشهای اصلی (بزرگ، میانی و کوچک) | σ1, σ2, σ3 | Pa (MPa, kPa) |
| تنش نرمال هشتوجهی | σoct | Pa (MPa, kPa) |
| تنش برشی هشتوجهی | τoct | Pa (MPa, kPa) |
| کرنش خطی | ε | — |
| کرنش حجمی | εv | — |
| کرنش برشی | γ | — |
| کرنشهای اصلی (بزرگ، میانی و کوچک) | ε1, ε2, ε3 | — |
| نسبت پواسون | ν | — |
| مدول یانگ | E | Pa (GPa, MPa, kPa) |
| تغییرشکل محوری | δ | m (mm, µm) |
| جابهجایی | Δ | m (mm, µm) |
| مدول تغییرشکل برشی (مدول سختی) | G | Pa (GPa, MPa, kPa) |
| مدول تراکمپذیری | K | Pa (GPa, MPa, kPa) |
| مدول مماسی | Mt | Pa (GPa, MPa, kPa) |
| مدول سکانت | Ms | Pa (GPa, MPa, kPa) |
| عدد مدول | m | — |
| توان تنش | j | — |
| ضریب اصطکاک | µ | — |
| ضریب گرانروی | η | N·s/m² (kN·s/m²) |
جدول ۲.۵. پارامترهای طراحی: اصطلاحات، نمادها، واحدهای SI و مضربهای پیشنهادی
| اصطلاح | نماد | واحد و مضربهای پیشنهادی |
|---|---|---|
| فشار خاک | ||
| نیروی کل فشار خاک: فعال و مقاوم | Pa, Pp | N (kN, MN) |
| فشار خاک بر واحد سطح: فعال و مقاوم | pa, pp | Pa (kPa, MPa) |
| زاویهٔ اصطکاک خاک و دیوار در سطح تماس | δ | rad |
| ضریب فشار خاک فعال و مقاوم | Ka, Kp | — |
| ضریب فشار خاک در حالت سکون | Ko | — |
| ضریب فشار خاک وارد بر جدارهٔ شمع | Ks | — |
| پیها | ||
| عرض پیها (پهنا) | B | m |
| طول پی | L | m |
| عرض و طول کاهشیافته برای بار خارج از مرکز | B′, L′ | m |
| عمق پی زیر سطح زمین | D | m |
| طول کل شمع | L | m |
| طول مدفون شمع | D | m |
| قطر شمع | B | m (mm) |
| بار اعمالشده (مشخصه) | Q | N (MN, kN) |
| بار قائم اعمالشده | Qv | N (MN, kN) |
| بار افقی اعمالشده | Qh | N (MN, kN) |
| بار ضریبدار | Qf | N (MN, kN) |
| فشار اعمالشده (محوری) | q | Pa (MPa, kPa) |
| نشست | s | m (mm) |
| خروج از مرکز بار | e | m (mm) |
| تمایل بار | i | rad |
| مدول عکسالعمل بستر | ks | N/m³ (kN/m³) |
| ضرایب ظرفیت باربری | Nc, Nq, Nγ, Nt | — |
| شیبها | ||
| ارتفاع قائم شیب | H | m |
| عمق تا لایهٔ سخت، زیر پنجهٔ شیب خاکی | D | m |
| زاویهٔ شیب نسبت به افق | β | rad |
| شیب درزهٔ صفحهای سنگ | φ | rad |
| عمق سطح ایستابی | zw | m |
| نسبت فشار آب حفرهای | ru | — |
| تراکم | ||
| حداکثر چگالی خشک | ρd max | kg/m³ |
| مقدار آب در حداکثر چگالی خشک (که مقدار آب بهینه نیز نامیده میشود) | wopt | — |
سپاسگزاری
مسئول فصل:
Michel Aubertin (Polytechnique Montréal).
مشارکتکنندگان:
Doug VanDine (VanDine Geological Engineering Limited).
Harry Oussoren (Insitu Contractors Inc.).
David Sawicki (Sawicki Groundwater Engineering Inc.).
Jim Oswell (Naviq Consulting Inc.).
Christopher Neville (S.S. Papadopulos & Associates Inc.).
François Duhaime (École de technologie supérieure).
Jean Côté (Université Laval).
Hesham El Naggar (Western University).
Laifa Cao (WSP).
Richard Bathurst (Royal Military College of Canada).
Pierre Choquet (RST Instruments Ltd.).
Arun Valsangkar (University of New Brunswick).
Gordon Fenton (Dalhousie University).
Wayne Clifton (Clifton Engineering Group).
Jennifer Day (Queen’s University).
بازبینان بیرونی:
Rob Kenyon (KGS Group).
Ken Skaftfeld (TREK Geotechnical Inc.).
منابع
Barsvary, A.K., Klym, T.W., and Franklin, J.A. 1980. List of terms, symbols, and recommended SI units and multiples for geotechnical engineering. Canadian Geotechnical Journal, 17(1): 89–96. doi:10.1139/t80-008.
Bates, R.L., and Jackson, J.A. 1980. Glossary of geology. American Geological Institute, Falls Church, Virginia, 749 p.
ISSMFE. 1977. Proceedings of the Ninth International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering Vol. 3, Tokyo.