فاز مواد در خاک و ترکیب گرانولومتری

اطلاعات مرتبط: پنجره های چوبی ساخته شده بر اساس پروژه شما. · پنجره های چوبی آلومینیومی سفارشی. · پنجره های سفارشی برای خانه ها، پروژه ها و صادرات. · دربهای چوبی و چوبی آلومینیومی سفارشی. · یک درخواست قیمت ارسال کنید.

مراحل مواد در خاک

خاک از سه فاز جامد، مایع و گاز تشکیل شده است. فاز جامد با ذرات جامد، آب مایع و فاز گازی با هوای بسته یا بخار آب در منافذ خاک نشان داده می شود.
انواع خاصی از خاک می تواند شامل یک، دو یا سه فاز باشد، به این معنی که ترکیب خاک می تواند سیستم یک فاز، دو فاز یا سه فاز باشد. خواص فیزیکی خاک به فازهای جداگانه بستگی دارد.
خاک نامنسجم، مانند ماسه یا شن کاملا خشک، تنها از یک فاز - ذرات جامد تشکیل شده است. هوایی که در منافذ آن خاک وجود دارد بسته نیست و مخالف حرکت ذرات جامد نیست، بنابراین نمی توان آن را فاز دانست. خاک منسجم مرطوب بالای سطح آب زیرزمینی که از ذرات جامد و منافذ بسته تشکیل شده که بخشی از آن با آب و بخشی از هوا یا بخار آب پر شده است، خاک سیستم سه فاز است. در مورد متحرک جامدات، آب و هوا در منافذ خاک به طور همزمان با هم مخالف هستند. خاک زیر سطح آب های زیرزمینی که منافذ آن کاملاً پر از آب است، به طوری که هوا و بخار آب در آنها وجود نداشته باشد، یک سیستم دو فاز است. خاک در لایه‌های عمیق‌تر، سیستم دو فازی فرض می‌شود، زیرا هوای بسته در منافذ خاک در اعماق بیشتر تأثیر قابل‌توجهی بر ویژگی‌های فیزیکی آن ندارد، که در این صورت با ویژگی‌های فاز جامد و مایع مشخص می‌شود.

ترکیب گرانولومتری

مواد تشکیل دهنده خاک جامد مواد معدنی یا آلی با اندازه‌های مختلف، از سنگریزه‌ها و بلوک‌های بزرگ، چند صدها و هزاران میلی‌متر تا اندازه یک مولکول هستند. همانطور که می دانید یک مولکول یک میلیونیم میلی متر، یک میلی میکرون است. کوچکترین اندازه جامدات خاک 20 m یا میکرون در نظر گرفته می شود.
ضخامت ذرات جامد خاک تاثیر بسیار زیادی بر خواص فیزیکی آن دارد. این درشتی با ترکیب دانه‌سنجی بیان می‌شود که نشان‌دهنده نسبت اندازه دانه‌های جداگانه بر حسب وزن آنها به وزن کل خاک است. تقسیم بندی خاک بر اساس ترکیب گرانولومتری آن در کشورهای مختلف متفاوت است. تقسیم بندی ما به شرح زیر است:

محدودیت اندازه ذرات

اندازه2 mm- مرز بین خاک درشت دانه و ریزدانه. ذرات جامد تا2mmافزایش مویرگی آب در خاک را نشان می دهد. خاک درشت دانه مویینگی ندارد. اندازه0,2 mm- مرز بین ماسه درشت دانه (تیز) و ریز دانه (نرم). اندازه0,02 mm- حدی که دانه های تکی در خاک را می توان با چشم غیر مسلح تشخیص داد. اندازه0,002 mm- مرز بین خاک سست و خاک رس اندازه0,0002 mm- مرز بین رس و رس کلوئیدی. ترکیبات جامد زیر 0,002 mm تاثیر زیادی بر خواص فیزیکی خاک دارند. این مواد به خاک انسجام می بخشند و اگر در خاک کوچکتر و فراوانتر باشند خاک انسجام بیشتری دارد. با این حال، پیوستگی خاک به ترکیب معدنی ذرات جامد کوچکتر از 0,002 mm نیز بستگی دارد. اگر این ذرات از تجزیه کانی های بسیار سخت مانند کوارتز تشکیل شوند، چسبندگی آنها بسیار کم یا وجود ندارد و جذب آب آنها نیز نسبتاً کم است. اگر ذرات زیر 0,002 mm در اثر تجزیه مواد رسی ایجاد شده باشند، آنگاه دارای خواص اتصالی هستند که اگر ذرات کوچکتر باشند قوی‌تر می‌شوند، در حالی که جذب آب چنین ذرات بسیار زیاد است.
ترکیب گرانولومتری خاک داده های مهم و قابل اعتمادی را در مورد برخی از خواص فیزیکی آن ارائه می دهد. اگر ذرات رس زیر 0,002 mm در خاک غالب باشد، از قبل می توان نتیجه گرفت که چنین خاکی پلاستیک، منسجم، مرطوب، با قابلیت موئینگی بالا، نفوذپذیری کم و دارای زاویه اصطکاک داخلی کم است.
ترکیب گرانولومتری خاک با خطوط ترکیب دانه‌سنجی نشان داده می‌شود (شکل 1).

شکل. 1 - خطوط ترکیب گرانولومتری خاک: 1-شن شنی. 2-شن گرد و غبار؛ 3-گرد و غبار شنی؛ 4-خاک رسی؛ 5-رس

خط اردین ترکیب گرانولومتری، کسر وزنی ذرات جامد را کوچکتر از قطر نشان‌دهنده آبسیسا نقطه داده شده نشان می‌دهد. به عنوان مثال، در نقطه A از خط 4 اردین نشان می‌دهد که ذرات 92% کوچکتر از 2 mm وجود دارند و باقی‌مانده 8% بزرگتر از 2 mm هستند.

طبقه بندی خاک بر اساس ترکیب گرانولومتری

خاک های حاوی ذرات جامد بزرگتر از 2 mm بر اساس تقسیم بندی کلی خاک بر اساس ترکیب گرانولومتری، که در شکل نشان داده شده است، طبقه بندی می شوند. 1. در انجام این کار، یکی که بیشتر در خاک نشان داده شده است به عنوان کسر اساسی اتخاذ می شود، در حالی که بقیه اضافی هستند. به عنوان مثال، اگر دانه بندی کلی خاک بیشتر ماسه با مقدار کمتری شن باشد، آنگاه چنین خاکی به عنوان ماسه شنی طبقه بندی می شود، در حالی که برعکس آن، ماسه شنی است. در طبقه بندی، می توان سهم بخش های جداگانه در خاک را نیز نشان داد. به عنوان مثال، اگر خاکی حاوی خاک رس 15%، گرد و غبار 45%، 30% شن و 10% باشد، می توان آن را به عنوان خاک رسی با خاک رس 15% و شن 10% طبقه بندی کرد.
با این حال، برای خاک های ریزدانه حاوی ذرات جامد کمتر از2 mmطبقه بندی بر اساس ترکیب گرانولومتری آنها اغلب بر اساس نمودار مثلثی انجام می شود. چندین نمودار از این دست وجود دارد که ما ابتدایی‌ترین آنها را از اداره خاک ایالات متحده فهرست می‌کنیم، شکل.2.

Sl.2- نمودار مثلثی دفتر خاک ایالات متحده

این نمودار شامل سه محور مختصات است که در یک مثلث متساوی الاضلاع مرتب شده اند، که در آن هر محور یک کسری را نشان می دهد، یعنی ماسه، گرد و غبار و رس در درصد وزنی کل خاک. مساحت نمودار به دو قسمت تقسیم می شود10منطقه، که هر کدام نشان دهنده نوع جداگانه ای از خاک است. هر ضلع مثلث نمایانگر یک ابسیسا است که از آن مختصات موازی دو ابسیسا دیگر بلند می شوند. هر نقطه در این نمودار دارای3مختصات نشان دهنده درصدهای فهرست شده است3کسری در یک خاک معین و تعیین نوع خاک. بنابراین، برای مثال، نقطه M در نمودار نشان دهنده خاک رس است. به این صورت به دست می آید که از نمودار ترکیب گرانولومتری شکل.1تعیین جناح های منفرد، که در این مورد خواهد بود (خط4در شکل1):35%خاک رس،25%گرد و غبار،40%شن و ماسه، که در آن مقدار8%شن نادیده گرفته شده است زیرا به کمتر از10%. این طبقه‌بندی به بخش‌های شن، گرد و غبار و شن بر اساس تقسیم‌بندی آمریکایی اشاره دارد، اما به دلیل ارزش‌های نسبی و تجربه‌ای که با چنین طبقه‌بندی دارد، همچنان به این عنوان پذیرفته می‌شود.

درجه ناهمواری خاک

طبق نظر آلن هازن، درجه ناهمواری خاک به نسبت است (شکل 3)

U=d60/d10

که در آن d60 قطر دانه مربوط به اردیت 60%، و d10 قطر دانه مربوط به اردیت 10% است.
برای U < 5 tlo je ravnomernog sastava,
برای U = 5 – 15 خاک دارای ترکیب نسبتاً ناهموار است، za U > 15 خاک دارای ترکیبی ناهموار است.
وقتی خط ترکیب گرانولومتری شیب دار است، مقدار درجه ناهمواری U کوچک است، در حالی که برای یک خط صاف بزرگ است. کوچکترین مقدار برای U 1 است. اگر خط ترکیب گرانولومتری مسطح تر باشد، مقدار U بیشتر است. برای ماسه اغلب U=1-15، برای خاک های رسی U=10-90، اما برای خاک هایی با ترکیب بسیار ناهموار U می تواند مقادیر بسیار بالایی داشته باشد.

Sl.3- تعیین قطر دانه d60و د10

قانون فیلتر

این قانون بر اساس ترکیب گرانولومتری فیلتر است که وظیفه آن کاهش گرادیان هیدرولیکی در تماس بین خاک و لایه زهکشی سنگ با اندازه دانه انتقالی است تا از شستشوی ذرات ریز خاک توسط آب های زیرزمینی جلوگیری شود. شرایط اولیه ای که لایه فیلتر باید داشته باشد این است که نفوذپذیر و پایدار در برابر آب باشد. قوانین متعددی برای ترکیب فیلترها وجود دارد که در اینجا تنها قانون ترزاقی به عنوان شناخته شده ترین آنها ذکر خواهد شد.

حکومت ترزاقی

قاعده ترزاقی می گوید: دانه بندی صافی باید به گونه ای باشد که دانه های آن به مقدار باشد.15%بخش های وزنی کل جرم فیلتر (F15) کمترین باشد4برابر بیشتر از درشت ترین ذرات خاکی که فیلتر روی آن قرار دارد (پایه) در مقدار15%قطعات بر حسب وزن پایه (B15)، بدون اینکه بزرگتر از4بار B85، که اندازه کوچکترین ذرات در است85%قطعات بر حسب وزن پایه این قانون را می توان با روابط زیر بیان کرد: اف15/ب15>4و F15/ب85< 4.
نسبت اول نفوذپذیری آب فیلتر را تضمین می کند، در حالی که نسبت دوم پایداری آن را تضمین می کند.

Sl.4- قاعده فیلتر ترزاغیا

کوچکترین و بزرگترین ذرات پایه در شکل 1 نشان داده شده است.4خطوط مرزی1و2. خطوط مرزی فیلتر هستند3و4. وضعیت F15>4_ب15_ با نقطه a در خط مرزی نشان داده می شود3، شرط F15< 4_B85_ tačkom b na liniji 4.
توصیه می شود که خط ترکیب گرانولومتری فیلتر تقریباً موازی با خط ترکیب گرانولومتری پایه باشد. به جای دو خط افراطی از ترکیب گرانولومتری پایه مانند شکل.4، می تواند یک خط دانه بندی متوسط ​​باشد. در آن صورت، نقاط B15 و B85 در یک خط هستند (مانند شکل5). اغلب، تفاوت دانه بندی بین پایه و لایه زهکشی به گونه ای است که یک ناحیه فیلتر برای انتقال بین پایه و لایه کافی نیست. در این حالت فیلتر از چندین ناحیه فیلتر تشکیل شده است که طبق همان قاعده تعیین می شود تا به بزرگترین دانه بندی رسوب زهکشی برسد.

شکل. 5 - مثالی از محاسبه لایه های فیلتر

بخش‌های فهرست‌شده، اندازه‌های حد و قوانین از یک منبع تاریخی منتقل می‌شوند و جایگزینی برای طبقه‌بندی ژئوتکنیکی فعلی، گزارش آزمایشگاه، طراحی فیلتر یا طرح عملکرد نیستند. سیستم واقعی خاک و زهکشی مستلزم نمونه برداری نماینده، آزمایش های مناسب، بررسی آب های زیرزمینی و سطحی، فرسایش و پایداری داخلی و همچنین ارزیابی توسط کارشناس مجاز طبق مقررات و شرایط اجرایی پروژه خاص است.