Fazoj de materialo en grundo kaj granulometria kunmetaĵo

Hodiaŭ, Savo Kusić koncentriĝas pri lignaj fenestroj, ligno-aluminiaj fenestroj, propraj fenestroj, pordo kaj petoj pri citaĵo. Ĉi tiu teksto restas kiel teknika arkivo kaj ne estas oferto de geoteknika dezajno, laboratoriotestado aŭ terremparoj.

Fazoj de materialoj en la grundo

Grundo konsistas el tri fazoj: solida, likva kaj gasa. La solida fazo estas reprezentita per solidaj partikloj, likva akvo, kaj la gasa fazo per fermita aero aŭ akvovaporo en la grundaj poroj. Iuj specoj de grundo povas konsisti el unu, du aŭ tri fazoj, kio signifas, ke la grundo povas esti unufaza, dufaza aŭ trifaza sistemo. La fizikaj trajtoj de la grundo dependas de individuaj fazoj. Nekohera grundo, kiel tute seka sablo aŭ gruzo, konsistas el nur unu fazo - solidaj partikloj. La aero kiu ekzistas en la poroj de tiu grundo ne estas fermita kaj ne kontraŭas la movadon de solidaj partikloj, do ĝi ne povas esti konsiderata fazo. Humida kohera grundo super la subtera akvonivelo, kiu konsistas el solidaj partikloj kaj fermitaj poroj, plenigitaj parte per akvo kaj parte per aero aŭ akvovaporo, estas la grundo de la trifaza sistemo. En la kazo de moviĝantaj solidoj, akvo kaj aero en la grundaj poroj estas kontraŭaj samtempe. La grundo sub la subtera akvonivelo, kies poroj estas tute plenigitaj per akvo, tiel ke ne estas aero aŭ akvovaporo en ili, estas dufaza sistemo. La grundo en la pli profundaj tavoloj supozeble estas dufaza sistemo, ĉar la fermita aero en la poroj de la grundo ĉe pli grandaj profundoj ne havas signifan efikon al siaj fizikaj trajtoj, kiuj en tiu kazo estas determinitaj per la trajtoj de la solida kaj likva fazoj.

Granulometria komponado

Solidaj ingrediencoj de la grundo estas mineralaj aŭ organikaj materioj de malsamaj grandecoj, kiuj iras de grandaj ŝtonetoj kaj blokoj, la grandeco de centoj kaj miloj da milimetroj ĝis la grandeco de unu molekulo. Kiel vi scias, molekulo estas milionono de milimetro, unu milimikrono. La plej malgranda grandeco de grundaj solidoj estas konsiderata kiel 20 maŭ mikronoj.
La grandeco de solidaj grundaj partikloj havas tre grandan influon sur ĝiaj fizikaj trajtoj. Ĉi tiu krudeco estas esprimita per la granulometria konsisto, kiu reprezentas la rilatumon de individuaj grajngrandecoj per iliaj pezpartoj al la totala pezo de la grundo. La divido de grundo laŭ ĝia granulometria konsisto estas malsama en malsamaj landoj. Nia divido estas jena:

Partikla grandeco limoj

Grandeco2 mm- la limo inter kruda kaj fajna grundo. Solidaj partikloj de ĝis2mmmontri la kapilaran altiĝon de akvo en la grundo. La krudgrajna grundo ne havas kapilarecon. Grandeco0,2 mm– limo inter krudgrajna (akra) kaj fajngrajna (mola) sablo. Grandeco0,02 mm- la limo ĝis kiu unuopaj grajnoj en la grundo povas esti rekonitaj per la nuda okulo. Grandeco0,002 mm– limo inter loza grundo kaj argilo Grandeco0,0002 mm– la limo inter argilo kaj koloida argilo. Solidaj ingrediencoj grandecoj sube0,002 mmestas de granda influo sur la fizikaj trajtoj de la grundo. Tiuj ingrediencoj donas koherecon al la grundo, kaj se ili estas pli malgrandaj kaj pli abundaj en la grundo, des pli kohezia la grundo estas. Tamen, grunda kohezio ankaŭ dependas de la minerala konsisto de solidaj partikloj pli malgrandaj ol0,002 mm. Se tiuj partikloj estas formitaj per la putriĝo de tre malmolaj mineraloj kiel ekzemple kvarco, tiam ilia kohezio estas tre malalta aŭ neekzistanta, kaj ilia akvosorbado estas ankaŭ relative malalta. Se la partikloj estas malsupre0,002 mmformitaj per malkomponiĝo de argilaj materialoj, tiam ili havas ligajn ecojn, kiuj estas des pli fortaj, se la partikloj estas pli malgrandaj, dum la akvosorbado de tiaj partikloj estas tre alta. La granulometria konsisto de la grundo disponigas gravajn kaj fidindajn datumojn pri kelkaj el ĝiaj fizikaj trajtoj. Se la grundo estas dominata de argilaj partikloj de grandeco malsupre0,002 mm, tiam jam surbaze de tio oni povas konkludi, ke tia grundo estas plasta, kohera, higroskopa, havas altan kapilarecon, malaltan permeablon kaj havas malaltan angulon de interna frotado. La granulometria konsisto de la grundo estas reprezentita per la linioj de la granulometria konsisto (Fig.1).

Sl.1- Linioj de granulometria grunda konsisto:1- gruza sablo;2- polva sablo;3- sabla polvo;4- argila grundo;5- argilo

La ordinatoj de la granulometriaj kunmetlinioj montras la pezfrakcion de solidaj partikloj pli malgrandaj ol la diametro reprezentita per la absciso de la donita punkto. Ekzemple, ĉe punkto A de la linio4la ordinato montras ke ekzistas92%partikla grandeco malpli ol2 mm, kaj ke la ceteraj8%grandeco super2 mm.

Klasifiko de grundo laŭ granulometria konsisto

grundoj enhavantaj solidajn partiklojn pli grandajn ol 2 mm estas klasifikitaj laŭ la ĝenerala divido de grundo laŭ granulometria konsisto, montrita en fig. 1. Farante tion, tiu kiu estas plej reprezentita en la grundo estas adoptita kiel la baza frakcio, dum la aliaj estas pliaj. Ekzemple, se la ĝenerala granulado de la grundo estas plejparte sablo kun pli malgranda kvanto de gruzo, tiam tia grundo estas klasifikita kiel gruza sablo, dum la malo estus sabla gruzo. En la klasifiko, la partoj de individuaj frakcioj en la grundo ankaŭ povas esti indikitaj. Ekzemple, se grundo enhavas 15% argilon, 45% polvon, 30% sablon kaj 10% gruzon, ĝi povas esti klasifikita kiel argila grundo kun 15% argilo kaj 10% gruzo.
Tamen, por fajngrajnaj grundoj kiuj enhavas solidajn partiklojn pli malgrandajn ol 2 mm, la klasifiko bazita sur ilia granulometria kunmetaĵo estas kutime farita laŭ triangula diagramo. Estas pluraj tiaj diagramoj, el kiuj ni listigos la plej bazan el la Usona Oficejo pri Grundoj, fig. 2.

Fig. 2 - Usona Oficejo pri Grunda Triangula Diagramo

La diagramo konsistas el tri koordinataj aksoj falditaj en egallateran triangulon, en kiu ĉiu akso reprezentas unu frakcion, nome sablo, polvo kaj argilo en % laŭ pezo de la tuta grunda maso. La surfaco de la diagramo estas dividita en 10 zonojn, ĉiu el kiuj reprezentas apartan specon de grundo. Ĉiu flanko de la triangulo reprezentas abscison de kiu ordinatoj paralelaj al la aliaj du abscisoj estas levitaj.
Ĉiu punkto en ĉi tiu diagramo havas3koordinatoj reprezentantaj la elcentojn listigitajn3frakcioj en difinita grundo kaj determini la tipon de grundo. Do, ekzemple, punkto M sur la diagramo reprezentas argilon. Ĝi estas akirita tiel, ke el la diagramo de la granulometria komponado fig.1determini individuajn frakciojn, kiuj ĉi-kaze estus (linio4en fig.1):35%argilo,25%polvo,40%sablo, kie la kvanto de8%gruzo neglektita ĉar ĝi sumiĝas al malpli ol10%. Ĉi tiu klasifiko rilatas al la frakcioj de sablo, polvo kaj gruzo laŭ la usona divido, sed ĝi estas adoptita kiel tia pro la komparaj valoroj kaj la sperto, kiun ĝi havas kun tia klasifiko.

Grado de grunda malebeneco

Laŭ Allen Hazen, la grado da grunda malebeneco estas la rilatumo (fig.3)

U=d60/d10

kie d60grajna diametro responda al la ordinato60%, kaj d10 grajna diametro responda al la ordono10%. Por U< 5 tlo je ravnomernog sastava,
por U =5-15la grundo estas modere malebena en komponado, por U >15la grundo estas de neegala konsisto. Kiam la linio de granulometria kunmetaĵo estas kruta, la valoro de la grado de neebeneco U estas malgranda, dum tiu por plata linio estas granda. La plej malgranda valoro por U estas1. Se la linio de granulometria kunmetaĵo estas pli plata, la valoro de U estas pli alta. Por sablo ĝi estas kutime U=1-15, por argilaj grundoj U=10-90, sed en la kazo de grundoj kun tre malebena konsisto, U povas havi tre grandajn valorojn.

Sl.3- Determino de grena diametro d60kaj d10

Filtrila regulo

Ĉi tiu regulo baziĝas sur la granulometria konsisto de la filtrilo, kies tasko estas redukti la hidraŭlikan gradienton ĉe la kontakto inter la grundo kaj la ŝtona drenadtavolo per la transira grajna grandeco, por malhelpi la lavon de malgrandaj grundaj partikloj per subtera akvo. La bazaj kondiĉoj, kiujn la filtrila tavolo devas renkonti, estas ke ĝi estu akvo-penetrebla kaj stabila. Estas pluraj reguloj por la komponado de filtriloj, inter kiuj nur la regulo de Terzaghi estos listigita ĉi tie kiel la plej konata.

La regulo de Terzaghi

La regulo de Terzaghi diras: La granulado de la filtrilo estu tia, ke ĝiaj grajnoj je la kvanto15%partoj laŭ pezo de la tuta filtrila maso (F15) estu la malplej4fojojn pli grandaj ol la plej krudaj grundaj partikloj sur kiuj la filtrilo ripozas (bazoj) je la kvanto15%de partoj laŭ pezo de la bazo (B15), sen esti pli granda ol4fojojn B85, tio estas la grandeco de la plej malgrandaj partikloj je85%partoj laŭ pezo de la bazo. Ĉi tiu regulo povas esti esprimita per la rilatoj: F15/B15 >4kaj F15/B85< 4.
La unua rilatumo certigas la akvopermeablon de la filtrilo, dum la dua garantias ĝian stabilecon.

Sl.4- La filtrila regulo de Terzaghia

La plej malgrandaj kaj plej grandaj partikloj de la bazo estas prezentitaj en fig.4limlinioj1kaj2. La limlinioj de la filtrilo estas3kaj4. Kondiĉo F15 >4_B15_ estas reprezentata per punkto a sur la limlinio3, kondiĉo F15< 4_B85_ tačkom b na liniji 4.
Oni rekomendas, ke la linio de la granulometria kunmetaĵo de la filtrilo estu proksimume paralela al la linio de la granulometria kunmetaĵo de la bazo. Anstataŭ du ekstremaj linioj de la granulometria konsisto de la bazo kiel en fig.4, povas esti unu linio de meza grajnado. En tiu kazo, punktoj B15 kaj B85 estas sur la sama linio (kiel en fig.5). Plej ofte, la diferenco en granulado inter la bazo kaj la drenada tavolo estas tia, ke unu filtrila zono ne sufiĉas por la transiro inter la bazo kaj la tavolo. En ĉi tiu kazo, la filtrilo konsistas el pluraj filtrilaj zonoj, kiuj estas determinitaj laŭ la sama regulo, ĝis la plej granda grajno de la drenada deponaĵo estas atingita.

Sl.5- Ekzemplo de kalkulo de filtrilaj tavoloj

Ĉi-supraj sekcioj, limgrandecoj kaj reguloj estas transdonitaj de historia fonto kaj ne estas anstataŭaĵo por nuna geoteknika klasifiko, laboratoria raporto, filtrildezajno aŭ spektakloplano. La efektiva grundo kaj drenadsistemo postulas reprezentan specimenigon, taŭgan testadon, kontrolon de subtera kaj surfaca akvo, erozion kaj internan stabilecon, kaj ankaŭ takson de rajtigita fakulo laŭ aplikeblaj regularoj kaj kondiĉoj de la specifa projekto.