مکانیک سنگ
مکانیک سنگ از دو کلمه rock به معنی سنگ و mechanics به معنی مکانیک گرفته شده است. مکانیک سنگ مبحثی از علوم مهندسی است که در آن چگونگی رفتار سنگ در برابر عوامل بیرونی و درونی و تغییرات آنها مورد بحث قرار می‌گیرد و چون رفتار سنگ بستگی کامل به ویژگیهای آن دارد، از اینرو بررسی آن گروه از خواص سنگ ها که در این مورد اهمیت دارد نیز بخشی از مبحث مکانیک سنگ را تشکیل می‌دهد.
از آنجايي که حفاري ها و بناهايي مثل تونل ها، سد ها، کانال هاي تامين آب و زهکشي، نيروگاه هاي زميني، حفره‌هاي ذخيره آب، نفت، گاز و غيره و نيز دفن زباله هاي هسته‌اي، معادن زيرزميني، معادن روباز، برشهاي عميق براي آب ريز و... در سنگ و يا بر سنگ صورت مي‌گيرد، لذا لزوم شناخت سنگ ها و مکانيک سنگ براي انسان امري انکار ناپذير است.
تاریخچه
بناها و آثاري چون سدهاي مربوط به سده‌هاي 29 و 30 قبل از ميلاد در مصر و عراق، اهرام ثلاثه مصر، کاخ تخت جمشيد و مقبره‌هاي نقش رستم که بر سنگ (از سنگ و يا در سنگ) ساخته شده‌اند گواه بکارگيري روشهاي دقيق در امر انتخاب، استخراج و کندوکاو سنگ و لذا کاربرد مکانيک سنگ از دير زمان‌اند.
ارتباط تنگاتنگ ما با سنگ به پيش از تاريخ بر مي‌گردد. در آن زمان پيکانها، ابزار معمولي و ظروف، استحکامات، خانه‌ها و حتي تونلها از سنگ يا در سنگ ساخته مي‌شد. ساخت ها و مجسمه‌هايي مانند معبد ابوسمبل از مصر نشان دهنده استفاده از روش هاي بسيار دقيق در امر انتخاب محل، استخراج و کندوکاو بر سنگ است.
در قرون هجدهم و نوزدهم تونلهاي بزرگ به منظور تهويه و زهکشي معادن، فاضلاب، کانال کشي و حمل و نقل با راه آهن زده شد. در همين قرن ما، ساختن مجسمه‌هاي عظيم در مونت راشمو ميل به درگيري براي ساختن پيکرهاي بزرگ سنگي و به همان اندازه انتخاب گرانيت خوب را، با وجود روي آوردن مهندسان به مصالح ديگر، به جهانيان ثابت کرد. در اين عصر که مهندسان مواد مي‌توانند به اقتضاي نيازهاي خاص و عجيب آلياژها و پلاستيک ها را بسازند، سنگ کاري هنوز انرژي صنايع و تخيل مهندسان را به خود مشغول داشته است.
علم مکانيک سنگ امروزه کاربرد وسيعي پيدا کرده است علاوه بر کارهاي معدني در طراحي فضاهاي استخراجي سطحي و زير زميني، در مواردي نظير تونل هاي راه و آب، راه آهن هاي زير زمينی، پناهگاها، نيروگاهها و مخازن زير زميني کاربرد فنون مکانيک سنگ براي مهندسين معدن و ژئوتکنيک اجتناب ناپذير شده است. گستردگي و تنوع عمليات پروژه هاي سنگي به ويژه در زير زمين و اطراف ديگر طبيعت ناسازگار و نا همگون سنگ ها و شرايط متغیر زمين ساختي و تکتونيکي در فن آوري حفاري ها و حفظ فضاها پيشرفت هاي شگرفي ايجاد کرده است. در همين راستا علم مکانيک سنگ با تکيه بر روش هاي صحرائي و آزمايشگاهي به کمک ابزارهاي تحليلي و عددي حيطه وسيعي را شامل گشته است.
مباحث مربوط به مکانیک سنگ
- رده‌بندی زمین شناختی سنگها:
سنگها را از نظر نحوه تکوین آنها، معمولا به سه گروه آذرین، دگرگونی و رسوبی تقسیم می‌کنند.
- ویژگیهای شاخص سیستمهای سنگ:
برای طبقه بندی مهندسی سنگها، لازم است که ویژگیهای شاخص سنگ ها ارزیابی شوند و با در نظر گرفتن مجموعه آنها با همدیگر، شخصی باتجربه می‌تواند، همبستگی های مفیدی را بین آنها، برای کاربردهای عملی، بیایبد. بعضی از این ویژگیهای شاخص عبارتند از: تخلخل، چگالی، تراوایی و استحکام.
- استحکام و معیارهای ریزش سنگ:
در این بحث از مکانیک سنگ معیارهای ریزش سنگ مثل خمش، برش و خرد شدن و یا عوامل دیگری که باعث ریزش می‌شوند، بررسی می‌شوند.
- تنشهای اولیه در سنگها و اندازه گیری آنها:
در نزدیکی سطح زمین در نواحی کوهستانی، تنش در جای سنگ ممکن است در بعضی نقاط به صفر نزدیک شود و در نقاطی دیگر ممکن است نزدیک به استحکام سنگ باشد، دستکاری و برهم زدن میدان تنش از طریق حفر تونل یا حتی گود برداریهای سطحی، ممکن است محرک آزاد سازی شدید انرژی ذخیره شده شود. در این قسمت به بررسی و تعیین بزرگی و جهت تنش های اولیه در ساختگاه یک پروژه می‌پردازند.
- دگرشکل پذیری سنگها:
دگرشکل پذیری ظرفیت سنگ برای واتنش در مقابل بار اعمال شده یا پاسخ به باربرداری ناشی از گودبرداری است.
