مکانیک سنگ، Rock Mechanics

با وجود اینکه آشنایی با مکانیک سنگ برای مهندسان عمران بسیار ضروری و حیاتی است، علم مکانیک سنگ از حدود سال ۱۹۶۰ به عنوان یک رشته مهندسی وارد برنامه آموزشی مهندسان شده است.

ضرورت فراگیری علم مکانیک سنگ را می‌توان از نتایج اجتناب‌ناپذیر فعالیت‌های نوین مهندسی در محیط‌های سنگی دانست.

بدیهی است که فعالیت‌هایی از ایجاد تاسیسات پیچیده زیر‌زمینی، حفاری عمیق به منظور ایجاد کانال تخلیه در سدها و معدن‌کاری به روش روباز در معادن بسیار بزرگ، نیازمند آشنایی با مکانیک سنگ است.

علم مکانیک سنگ با خواص سنگ سر و کار دارد و روش‌های ویژه‌ای برای طراحی اجزای سنگی در پروژه‌های مهندسی به کار می‌گیرد. سنگ مانند خاک، به قدری با دیگر مواد مورد استفاده در مهندسی عمران تفاوت دارد که فرایند طراحی در آن کاملا ویژه و خاص می‌باشد.

به عنوان مثال، در ارتباط با ساخت یک سازه از جنس بتن مسلح، روند طراحی اینگونه است که ابتدا مهندس طراح بارهای خارجی وارد بر سازه را محاسبه می‌نمایند، سپس ماده را با مقاومت مورد نیاز تهیه می‌نمایند و سرانجام، باتوجه به میزان بار و مقاومت، هندسه‌ی سازه را تعیین می‌کنند.

اما، در سازه‌های سنگی بارهای خارجی بسیار کمتر از بار ناشی از توزیع مجدد تنش‌های اولیه می‌باشد و از آنجائیکه سازه‌های سنگی مانند دالان‌های زیرزمینی که در معرض مدهای گسیختگی مختلف قرار می‌گیرند، تعیین مقاومت مواد بیش از آنکه به محاسبه نیاز داشته باشد، نیازمند قضاوت مهندسی است. در نتیجه، هندسه سازه حداقل تا حدی تحت تاثیر ساختار زمین‌شناسی بوده و طراحان در این خصوص آزادی عمل ندارند.

وجود چنین مسائلی است که در مکانیک سنگ باید جنبه‌هایی را مد نظر قرار داد که شاید در هیچ یک از زمینه‌های دیگر مکانیک کاربردی نیازی به آن‌ها نباشد.

ارجح بودن انتخاب ساختگاه بر اساس اطلاعات زمین‌شناسی نسبت به انتخاب بر اساس اطلاعات حاصل از کنترل خواص مواد، تعیین تنش‌های برجا و آنالیز مد‌های گسیختگی مختلف با استفاده از بررسی‌های گرافیکی و مدلسازی، از جنبه‌های خاص مطالعاتی در مکانیک سنگ می‌باشد. بنابراین علم مکانیک سنگ با زمین‎شناسی و زمین‌شناسی مهندسی در هم آمیخته است.

پارامتر‌هایی که ارتباط تنگاتنگی با مکانیک سنگ دارند عبارتند از: