Днес Savo Kusić се фокусира върху дървени прозорци, дърво-алуминиеви прозорци, прозорци по поръчка, врати и заявки за оферта. Този текст остава като технически архив и не е оферта за геотехническо проектиране, лабораторни изпитвания или земни работи.
Фази на материалите в почвата
Почвата се състои от три фази: твърда, течна и газообразна. Твърдата фаза е представена от твърди частици, течна вода, а газообразната фаза от затворен въздух или водни пари в почвените пори.
Определени видове почви могат да се състоят от една, две или три фази, което означава, че съставът на почвата може да бъде еднофазна, двуфазна или трифазна система. Физическите свойства на почвата зависят от отделните фази.
Некохерентната почва, като напълно сух пясък или чакъл, се състои само от една фаза - твърди частици. Въздухът, който съществува в порите на тази почва, не е затворен и не се противопоставя на движението на твърдите частици, така че не може да се счита за фаза.
Влажната кохерентна почва над нивото на подпочвените води, която се състои от твърди частици и затворени пори, изпълнена частично с вода и частично с въздух или водни пари, е почвата на трифазната система. В случай на движещи се твърди тела водата и въздухът в почвените пори се противопоставят едновременно.
Почвата под нивото на подпочвените води, чиито пори са напълно запълнени с вода, така че в тях няма въздух или водни пари, е двуфазна система. Почвата в по-дълбоките слоеве се приема за двуфазна система, тъй като затвореният въздух в порите на почвата на по-голяма дълбочина не оказва значително влияние върху нейните физични свойства, които в този случай се определят от свойствата на твърдата и течната фази.
Гранулометричен състав
Твърдите почвени съставки са минерални или органични вещества с различни размери, вариращи от големи камъчета и блокове, с размери от няколко стотици и хиляди милиметра до размера на една молекула. Както знаете, една молекула е една милионна от милиметъра, един милимикрон. Най-малкият размер на твърдите частици в почвата се счита за 20 mили микрони.
Дебелината на твърдите почвени частици има много голямо влияние върху техните физични свойства. Тази едрозърненост се изразява чрез гранулометричния състав, който представлява съотношението на отделните размери на зърната към техните тегловни части към общото тегло на почвата. Разделянето на почвата според гранулометричния й състав е различно в различните страни. Нашето разделение е както следва:
Граници на размера на частиците
Размер 2 mm – граница между едрозърнест и дребнозърнест състав на почвата. Твърдите частици до 2mm показват капилярното покачване на водата в почвата. Едрозърнестата почва няма капилярност.
Размер 0,2 mm – граница между едрозърнест (остър) и дребнозърнест (мек) пясък.
Размер 0,02 mm - границата, до която отделните зърна в почвата могат да бъдат разпознати с просто око.
Размер 0,002 mm – граница между рохкава почва и глина
Размер 0,0002 mm – граница между глина и колоидна глина.
Твърдите съставки под 0,002 mm имат голямо влияние върху физичните свойства на почвата. Тези съставки придават кохезия на почвата и ако са по-малки и в повече в почвата, толкова по-кохезивна е почвата. Кохезията на почвата обаче зависи и от минералния състав на твърдите частици, по-малки от 0,002 mm. Ако тези частици се образуват от разлагането на много твърди минерали като кварц, тогава тяхната кохезия е много ниска или изобщо не съществува, а водопоглъщането им също е относително ниско. Ако частиците под 0,002 mm са създадени от разлагането на глинести материали, тогава те имат свързващи свойства, които са още по-силни, ако частиците са по-малки, докато водопоглъщането на такива частици е много високо.
Гранулометричният състав на почвата предоставя важни и надеждни данни за някои от нейните физични свойства. Ако в почвата преобладават глинести частици под 0,002 mm, тогава вече може да се заключи, че такава почва е пластична, кохерентна, хигроскопична, с висока капилярност, ниска пропускливост и нисък ъгъл на вътрешно триене.
Гранулометричният състав на почвата е представен от линиите на гранулометричния състав (фиг. 1).
Фиг. 1 - Линии на гранулометричен състав на почвата: 1-чакълест пясък; 2-прашен пясък; 3-пясъчен прах; 4-глинеста почва; 5-глина
Ординатната линия на гранулометричния състав показва тегловната част на твърдите частици, по-малки от диаметъра, представен от абсцисата на дадената точка. Например, в точка А на линията 4 ординатата показва, че има 92% частици, по-малки от 2 mm, и че останалите 8% са по-големи от 2 mm.
Класификация на почвата според гранулометричния състав
Почви, съдържащи твърди частици, по-големи от 2 mm, се класифицират според общото разделение на почвата по гранулометричен състав, показано на фиг. 1. При това за основна фракция се приема тази, която е най-представена в почвата, а останалите са допълнителни. Например, ако общата гранулация на почвата е предимно пясък с по-малко количество чакъл, тогава такава почва се класифицира като чакълест пясък, докато обратното би било пясъчен чакъл. В класификацията могат да се посочат и дяловете на отделните фракции в почвата. Например, ако дадена почва съдържа 15% глина, 45% прах, 30% пясък и 10% чакъл, тя може да бъде класифицирана като глинеста почва с 15% глина и 10% чакъл.
Въпреки това, за дребнозърнести почви, които съдържат твърди частици, по-малки от 2 mm, класификацията въз основа на техния гранулометричен състав обикновено се извършва съгласно триъгълна диаграма. Има няколко такива диаграми, от които ще изброим най-основната от Бюрото по почвите на САЩ, фиг. 2.
Фиг. 2 - Триъгълна диаграма на Бюрото по почвата на САЩ
Диаграмата се състои от три координатни оси, сгънати в равностранен триъгълник, в който всяка ос представлява една фракция, а именно пясък, прах и глина в % от теглото на цялата маса на почвата. Повърхността на диаграмата е разделена на зони 10, всяка от които представлява отделен тип почва. Всяка страна на триъгълника представлява абсциса, от която се издигат ординати, успоредни на другите две абсциси.
Всяка точка в тази диаграма има 3 координати, които представляват процентите на определената фракция 3 в дадена почва и определят типа на почвата. Така например точка М на диаграмата представлява глина. Получава се така, че от диаграмата на гранулометричния състав на фиг. 1 определя отделните фракции, които в този случай биха били (линия 4 на фиг. 1): 35% глина, 25% прах, 40% пясък, докато количеството 8% чакъл се пренебрегва, тъй като възлиза на по-малко от 10%.
Тази класификация се отнася до фракциите пясък, прах и чакъл според американското разделение, но все още се приема като такава поради сравнителните стойности и опита, който има с такава класификация.
Степен на неравности на почвата
Според Алън Хейзън степента на неравномерност на почвата е съотношението (фиг. 3)
U=d60/d10
, където d60 е диаметърът на зърното, съответстващ на ординатата 60%, а d10 е диаметърът на зърното, съответстващ на ординатата 10%.
За U < 5 tlo je ravnomernog sastava,
за U = 5 – 15 почвата е с умерено неравномерен състав,
za U > 15 почвата е с неравномерен състав.
Когато линията на гранулометричния състав е стръмна, стойността на степента на неравномерност U е малка, докато тази за равна линия е голяма. Най-малката стойност за U е 1. Ако линията на гранулометричния състав е по-плоска, стойността на U е по-висока. За пясък най-често е U=1-15, за глинести почви U=10-90, но за почви с много неравномерен състав U може да има много високи стойности.
Фиг. 3 - Определяне на диаметъра на зърното d60 и d10
Правило за филтър
Това правило се основава на гранулометричния състав на филтъра, чиято задача е да намали хидравличния градиент при контакта между почвата и каменния дренажен слой с преходния размер на зърното, за да предотврати отмиването на малки частици почва от подпочвените води. Основните условия, на които трябва да отговаря филтърният слой са той да е водопропусклив и стабилен.
Има няколко правила за съставяне на филтъра, сред които само правилото на Terzaghi ще бъде посочено тук като най-известното.
Правилото на Терзаги
Правилото на Terzaghi гласи: Гранулацията на филтъра трябва да бъде такава, че неговите зърна в размер на 15% части от теглото на цялата маса на филтъра (F15) са най-малко 4 пъти по-големи от най-големите частици на почвата, върху която лежи филтърът (основи) в количество 15% части от теглото части от основата (B15), без да са по-големи от 4 пъти B85, т.е. размери на най-малките частици при 85% части от теглото на основата. Това правило може да бъде изразено чрез отношенията:
F15/B15 > 4 и F15/B85 < 4.
Първото съотношение осигурява водопропускливостта на филтъра, а второто гарантира неговата стабилност.
Фиг. 4 - Правило за филтър Terzaghia
Най-малките и най-големите частици на основата са представени на фиг. 4 гранични линии 1 и 2. Граничните линии на филтъра са 3 и 4. Условието F15 > 4_B15_ е представено от точка a на граничната линия 3, условието F15 < 4_B85_ tačkom b na liniji 4.
Препоръчва се линията на гранулометричния състав на филтъра да бъде приблизително успоредна на линията на гранулометричния състав на основата.
Вместо две крайни линии на гранулометричния състав на основата, както на фиг. 4, може да бъде една линия със средна гранулация. В този случай точките B15 и B85 са на една и съща линия (както на фиг. 5).
Най-често разликата в гранулацията между основата и дренажния слой е такава, че една филтърна зона не е достатъчна за прехода между основата и слоя. В този случай филтърът се състои от няколко филтърни зони, които се определят по същото правило, докато се достигне най-големият размер на зърната на дренажния депозит.
Фиг. 5 - Пример за изчисляване на филтърни слоеве
Изброените подразделения, гранични размери и правила са прехвърлени от исторически източник и не са заместител на текуща геотехническа класификация, лабораторен доклад, дизайн на филтър или план за ефективност. Действителната почва и дренажната система изискват представително вземане на проби, подходящи тестове, проверка на подземни и повърхностни води, ерозия и вътрешна стабилност, както и оценка от оторизиран експерт съгласно приложимите разпоредби и условия на конкретния проект.