أرشفة المحتوى الاحترافي: تحافظ المقالة على نظرة عامة تاريخية للمفاهيم الجيوتقنية والصيغ والإجراءات المعملية. إنها ليست دراسة جيوتقنية، أو تصميم السدود، أو مواصفات الضغط، أو خطة مراقبة الجودة، أو بديلاً عن المعيار الحالي. يتم تحديد معلمات التربة والمعدات وطاقة الضغط ومعايير القبول وطرق العمل الآمنة من قبل مهندس جيوتقني معتمد ومختبر معتمد بناءً على التربة والجسم المحددين.
Savo Kusic اليوم على النوافذ الخشبية، نوافذ الخشب والألمنيوم، النوافذ المخصصة، الأبواب وطلبات عرض الأسعار. تظل هذه المقالة بمثابة أرشيف تقني ولا تمثل عرضًا للتصميم الجيوتقني أو الاختبار أو تنفيذ الأعمال الأرضية.
ضغط التربة الرخوة
يعتمد ضغط التربة الرخوة على حجم وشكل الجزيئات الصلبة، وكذلك على بنيتها. في حالة التربة غير المرتبطة، هناك حدود معينة تتحرك فيها قيم المسامية n ومعامل المسامية e للتركيبة النادرة والأكثر كثافة.
إذا تم تجفيف المادة غير المرتبطة وصبها ببطء في كوب بحيث لا تنضغط أثناء الصب، يتم الحصول على أندر بنية لها. يتوافق هذا الهيكل مع معامل المسامية emax الذي تكون قيمته للرمل في النص الأصلي ضمن الحدود:
emax = 0,7–1,0.
إذا تم صب نفس المادة في كوب في طبقات رقيقة ودك كل طبقة بمطرقة خشبية حتى يصبح الحجم ثابتًا، أي حتى تتوقف عن الاستقرار تحت الدك، يتم الحصول على هيكلها الأكثر كثافة. وهو يتوافق مع معامل المسامية emin الذي تبلغ قيمته للرمل:
emin = 0,45–0,65.
يتم التعبير عن ضغط التربة غير المضغوطة بواسطة الضغط النسبي ID، وهو المعامل الذي يوضح درجة ضغط التربة بالنسبة لأعلى ضغط:
حيث e هو معامل مسامية التربة في حالة الدمك الطبيعية. القيم النهائية للكثافة النسبية هي:
- للبنية النادرة e = emax; ID = 0;
- للبنية الأكثر كثافة e = emin; ID = 1.
معيار ضغط التربة الرملية حسب الترزاغي في النص الأصلي هو:
- رمل مضغوط قليلًا: ID = 0–1/3;
- الرمال المضغوطة المتوسطة: ID = 1/3–2/3;
- الرمال المضغوطة بكثافة: ID = 2/3–1.
في حالة السدود على الطرق والجسور، يتطلب النص ID = 2/3–1.
بدلاً من الشكل السابق يمكن استخدام نسبة الحجم:
حيث V هو حجم عينة التربة غير المضطربة، Vmax هو حجم نفس كمية التربة في الحالة الأقل ضغطًا، و_Vmin_ هو حجم نفس كمية التربة في حالة الضغط الأقصى.
حدود التطبيق: لا يجوز نقل التصنيفات والمصطلحات التاريخية مباشرة إلى المشروع أو موقع البناء. قد يؤدي نوع التربة وطريقة أخذ العينات وحالة العينة والمعايير المطبقة ومتطلبات المشروع إلى تغيير الطريقة والمعايير.
ضغط التربة المرتبطة
مع التربة المرتبطة، لا يعتمد الضغط فقط على حجم وشكل المكونات الصلبة وبنيتها، ولكن أيضًا على التماسك. بسبب التماسك، تلتصق الجزيئات الصلبة معًا، لذا فإن ضغط الماء خارج المسام أثناء الضغط يكون أكثر صعوبة بكثير من التربة غير المرتبطة، التي تتحرك جزيئاتها بسهولة أكبر تحت الحمل.
عند ضغط التربة المرتبطة، فإن كمية الماء لها أهمية كبيرة. عن طريق الدك، يتم دفع الماء من المسام ويقلل سمك طبقة الماء. تنخفض المسامية وتزداد قوة القص والكثافة الظاهرية. كلما زادت الكثافة، زادت المواد الصلبة وعدد المسام أقل لكل وحدة حجم. تم اعتماد هذه النسبة كأساس لتقييم ضغط التربة المرتبطة. يتم التحكم في الضغط في النص باستخدام الوزن الحجمي الجاف:
γd = Wd / V [N/cm3]
حيث Wd هو وزن عينة التربة المجففة تمامًا بـ N، و_V_ هو حجم نفس العينة في الحالة المضغوطة قبل التجفيف، بالسم3.
تجربة بروكتور
يعمل اختبار بروكتر على تحديد العلاقة بين كمية الماء في التربة وضغطها. فهو يحدد الرطوبة المثالية، أي الرطوبة التي عندها تعطي التربة المضغوطة أقصى وزن حجمي جاف لطاقة ضغط معينة.
يتكون جهاز بروكتور الموصوف تاريخيًا (الصورة 1) من أسطوانة معدنية بقطر داخلي Ø = 10 cm، ارتفاع 12 cm (صورة 1_a_)، امتداد للأسطوانة بنفس القطر والارتفاع 10 cm (صورة 1_b_) ومدك معدني بقطر 5 cm ووزن 2,5 N، في دليل أسطواني بقطر أكبر قليلاً. يكون الدليل مفتوحًا عند الطرف السفلي ومغلقًا عند الطرف العلوي، مع فتحة أوسع قليلاً لتمرير مقبض الكبش (الصورة 1_c_). يتم وضع الطرف السفلي للأسطوانة على لوح معدني أكبر ويتم تثبيته أثناء الدك.
يتم تجفيف العينة وفقًا للإجراء الأصلي ويتم غربلتها من خلال فتحة الغربال 5 mm لتجنب تأثير الحبوب الكبيرة. ثم يتم خلطه بكمية من الماء لا يجب أن تكون كبيرة جدًا بحيث تصبح العينة طرية، ولا يجب أن تكون صغيرة جدًا بحيث لا يمكن معالجة العينة. أولاً، يتم وضع طبقة يبلغ ارتفاعها حوالي 8 cm في الأسطوانة بامتداد في حالة غير مضغوطة ويتم ضغطها بضربات 25 موزعة بالتساوي على السطح. يتم تنفيذ التأثير عن طريق السقوط الحر للمطرقة من ارتفاع 30 cm. يتم تطبيق طبقة جديدة بسمك 8 cm، ويتم دكها بلكمات 25 جديدة ويتم تكرار الإجراء مع الطبقة الثالثة. بعد الانتهاء، تتم إزالة الامتداد، ويتم محاذاة سطح العينة مع حافة الاسطوانة السفلية، ويتم إزالة التربة الزائدة. تتم بعد ذلك إزالة عينة من التربة المضغوطة ويتم تحديد كثافتها الظاهرية الجافة γd ومحتوى الرطوبة w.
صورة 1 — تجربة بروكتور
يتم تكرار التجربة 5 إلى 6 مرات، دائمًا بمواد طازجة غير معالجة من نفس العينة، ولكن بكمية مختلفة من الماء، من أجل الحصول على قيم مختلفة لـ γd و_w_. يتم تطبيق رطوبة التربة w على حدود المخطط، ووزن الحجم الجاف γd على الإحداثي (الصورة 2). تعطي النقاط المتصلة منحنى يوضح أن الكثافة الظاهرية الجافة تزداد أولاً مع الرطوبة إلى الحد الأقصى ثم تتناقص. تسمى الرطوبة wopt المقابلة للكثافة الظاهرية الجافة القصوى max γd بالرطوبة المثالية_. من المقبول في النص أنه عند هذه الرطوبة، يتم تحقيق أعلى ضغط لطاقة ضغط معينة. يُسمى الاختبار الذي يتم إجراؤه بهذه الطريقة اختبار بروكتور القياسي.
الشكل 2 — مخطط بروكتور.
سلامة ومعايير المختبر: أبعاد الجهاز، والكتلة وسقوط ماكينة الدك، وعدد الطبقات والتأثيرات، وإعداد العينات هي بيانات تاريخية منقولة هنا، وليست تعليمات قائمة بذاتها. يجب أن يحدد الإجراء الصحيح الخطة القياسية والمختبرية المناسبة. ينطوي التجفيف والغربلة والدك على مخاطر من الغبار والجسيمات المتطايرة والقرص والإصابات الناتجة عن الارتطام؛ مطلوب المعدات المناسبة والحماية والمشغل المدرب.
تأثير حجم الحبوب على 5 mm
يذكر في النص الأصلي أن الحبوب الأكبر من 5 mm ليس لها تأثير كبير إذا كانت تشكل ما يصل إلى 25% من الكتلة الكلية. وإذا كان هناك أكثر من 25% فيجب أخذ تأثيرها بعين الاعتبار عن طريق حساب الوزن الحجمي الجاف للخليط باستخدام طريقة التناسب أو اختبار بروكتور المعدل.
الحساب بطريقة التناسب
بهذه الطريقة يتم حساب الوزن الحجمي الجاف لخليط مادة التربة γdm على أساس التمثيل النسبي للحبوب فوق وتحت 5 mm:
أين هو:
- γd — الوزن الحجمي الجاف للمادة التي تمر عبر غربال الفتح 5 mm;
- γsc — الوزن الحجمي للجزيئات الصلبة المتبقية على فتحة الشاشة 5 mm;
- m — النسبة المئوية بالوزن للمادة المتبقية في فتحة الغربال 5 mm بالنسبة للكتلة الكاملة.
اختبار بروكتور المعدل
وفقًا لتجارب مكتب الاستصلاح الأمريكي المذكور في النص الأصلي، إذا كانت الحبوب الأكبر من 5 mm تشكل أكثر من 1/3 إلى 2/3 من إجمالي كتلة التربة، فيجب إجراء الاختبار بالكتلة الإجمالية. وبما أنه من غير الممكن القيام بذلك بنجاح في أسطوانة قطرها 10 cm، يتم استخدام أسطوانة ذات قطر أكبر فيما يسمى بـ اختبار بروكتور المعدل. يصف النص أسطوانة يبلغ قطرها 15,2 cm وارتفاعها 23,2 cm، حيث يتم ضغط عينة 5,5 kp في ثلاث طبقات متساوية تقريبًا مع 50 تأثيرات أصغر لكل منها وزن 4,53 kp وارتفاع قطرة 45,7 cm. إذا كانت العينة تحتوي على حبيبات تصل إلى 20 mm، فسيتم إجراء الاختبار باستخدام مادة غير مضطربة. إذا كانت تحتوي على حبيبات أكبر من 20 mm، يتم غربلة كمية 5,5 ك.ب من العينة من خلال منخل 20 mm، ويتم استبدال الباقي على المنخل بمادة بحجم 5–20 mm.
بالإضافة إلى الإجراء الموضح بهذه الطريقة، في النص أي طريقة أداء تختلف عن الطريقة القياسية تسمى أيضًا اختبار بروكتور المعدل.
طاقة الضغط
يمكن التعبير عن طاقة ضغط العينة في أسطوانة بروكتور بالمعادلة، حيث N هو عدد ضربات المطرقة، h ارتفاع المطرقة بالمتر، W وزن المطرقة بـ Mp (ميجابوند)، و_V_ حجم العينة بالمتر3.
مع زيادة طاقة الضغط يتم تحقيق ضغط أكبر للعينة وتقل مساميتها أي كمية الماء في التربة ويزداد وزن الحجم الجاف. بالنسبة لطاقات الضغط E1 وE2 وE3 وE4 يتم الحصول على مخططات بروكتور المقابلة في الشكل 3. جميع المخططات تقارب مخطط التشبع بشكل مقارب، والذي يسمى أيضًا مخطط 0% مسام الهواء عندما تمتلئ جميع المسام بالماء، أو 5% مسام الهواء عندما تمتلئ المسام 95% بالماء.
الشكل 3 — مخططات بروكتور لطاقات الضغط المختلفة.
يمكن إنشاء مخطط التشبع إذا تم تطبيق w = wz = n / γs(1-n) على الإحداثي، و_γd_ = γs(1-n) على الإحداثي، حيث n هي مسامية التربة و γs هو الوزن الحجمي للجزيئات الصلبة التربة المعينة. ويترتب على ذلك أنه يمكن تعديل طاقة الضغط للحصول على الضغط المطلوب. للتحكم في ضغط التربة الطبيعية أو السدود المضغوطة، غالبًا ما يتم اعتماد مؤشر الضغط Iz في النص، وهو نسبة الوزن الحجمي الجاف للتربة أو السدود المعينة γd إلى الوزن الحجمي الذي حصلت عليه شركة Proctor γp:
Iz = γd / γp.
التصميم والتحكم ميدانياً: منحنى المختبر وحده لا يؤكد جودة الطبقة المشتقة. يجب أن يتم تضمين أخذ العينات وسمك الطبقة ونوع وعدد ممرات الماكينة والرطوبة والقياسات الميدانية وقدرة التحمل والصرف والهياكل المجاورة والمنشآت تحت الأرض في خطة التصميم والتحكم. لا تقترب من منطقة عمل الأسطوانة أو الآلات الأخرى دون إرسال إشارات منظمة والتحكم في الوصول.