Cinneadh na dteorainneacha Atterberg
Déanfar cur síos ar na trialacha chun an teorainn shreafa, an teorainn phlaisteachta agus an teorainn chraptha a chinneadh, arb iad na cinn is tábhachtaí i meicnic na hithreach. Déantar na trialacha seo go léir ar shamplaí suaite d’ithir cheangailte.
Tástáil chun teorainn an tsreafa a chinneadh
Glactar timpeall ar 200 den ithir sa staid nádúrtha tais don triail seo, gan gráin a bhfuil trastomhas níos mó ná 0,5 mm acu, a d’fhéadfadh cruinneas thorthaí na trialach a chur as feidhm. Ní cheadaítear an sampla a thriomú i dtriomadán; cuirtear go díreach é i gcupán poircealláin le huisce driogtha, áit a gcaithfidh sé fanacht ar feadh roinnt uaireanta go dtí go mbeidh sé dea-thaisithe. I gcás an loama a bhfuil a innéacs plaisteachta IP < 20 aige, maireann an taisiú thart ar 4 uair an chloig; i gcás na créite a bhfuil IP > 20 aici, maireann sé suas le 18 uair an chloig. Ina dhiaidh sin, doirtear an sampla tais ar phláta gloine agus meascann sé go maith le scian saotharlainne, chun taos tiubh de chomhdhéanamh aonfhoirmeach a fháil. Má thugtar faoi deara cáithníní níos mó ná 0,5 mm, baintear iad le linn an mheasctha.
Doirtear an sampla a ullmhaítear ar an gcaoi seo isteach i mbabhla práis fheiste Casagrande chun an teorainn leachta a chinneadh (fíor. 1), ar a dtugtar i saotharlanna ár gcuid Casagrandeova treskalica.
Fig. 1. Caiscabharaindíon gléas chun an teorainn toraidh a chinneadh
Is éard atá san fhearas ná babhla práis, a nasctar san fhearas trí nasc speisialta, bonn solúbtha d’fhearnóg chrua, le heicseantrach sa chuid uachtarach agus lámh chastha, trína n-ardóidh an t-eicseantrach go hardas 1 cm, rud a fhágann go dtiteann an babhla agus go mbuaileann sé an bonn (fig. 1a). Tá toisí an fhearais caighdeánaithe. Ina theannta sin, tá scian phróifílithe ann freisin de thoisí beacht sainithe (fig. 1b).
Déantar an sampla a cuireadh sa bhabhla práis a leibhéalú le scian ionas go mbeidh dromchla an tsampla go hiomlán réidh, agus go gclúdóidh an sampla beagán níos mó ná leath den chuid tosaigh den bhabhla, ionas go mbeidh a airde os cionn an phointe is ísle ar bhun an bhabhla thart ar 12 mm. Ansin cuirtear an babhla san fhearas agus gearrtar clais sa lár leis an scian phróifílithe ionas go mbeidh sí go hiomlán díreach agus go bhfeicfear bun práis an bhabhla, rud a bhaintear amach trí tharraingt chúramach na scine go hingearach leis an mbun. Ba chóir fad na claise a bheith thart ar 40 mm. Díreach ina dhiaidh sin rothlaítear luamhán an fhearais ag luas 2 casadh sa soicind, agus déantar na buillí a bhuaileann an babhla ar an mbonn a chomhaireamh agus an chlais á faire, a chúngóidh de dheasca na mbuille toisc go mbogann na codanna gearrtha den tsampla agus go mbíonn siad ag iarraidh teacht le chéile. Leanann rothlú an luamháin go dtí go mbíonn an chlais tar éis teacht le chéile thar fhad de 10 mm. Nuair a bhaintear é sin amach, stoptar an rothlú breise, agus ansin tógtar an sampla amach le scian i méid thart ar 2 cm3 as an gcuid timpeall na claise comhaontaithe ar an dá thaobh, cuirtear i ngloineanna uaireadóra é agus socraítear taise na hithreach.
Déantar an tástáil seo arís 3-4 uair ar an dóigh chéanna, ach gach uair le taise dhifriúil, rud a bhaintear amach má mheasctar an sampla ar dtús le méid níos lú uisce, agus ansin cuirtear uisce leis do na tástálacha eile. Tar éis gach tástáil críochnaithe, doirtear an sampla ar phláta gloine, áit a gcuirtear roinnt uisce leis agus a mheasctar go maith é, chun mais aonchineálach, beagán níos leachta gach uair, a fháil.
Chun an tástáil a dhéanamh, ní mór don leite ullmhaithe a bheith gan a bheith róthiubh ná ró-leachtach, toisc nach soláthraíonn staid chomhsheasmhachta na hithreach atá rófhada ó theorainn an tsreafa an cruinneas riachtanach don tástáil seo. Glactar de ghnáth, má tá líon na mbuille níos lú ná 10 nó níos mó ná 50, nár éirigh leis an tástáil, ach meastar go bhfuil cruinneas na tástála níos fearr má tá an t-eatramh idir na teorainneacha seo 10-40 buille.
Tugtar faoi deara, de réir modh amháin, go ndéantar an sampla sa bhabhla práis a mheascadh láithreach le scian, gach uair tar éis an chnó a chasadh chun an groove a dhúnadh thar fhad 1 cm, agus go n-árdaítear dromchla an tsampla sa bhabhla arís, go ngearrtar groove nua, agus ansin go gcasfar cnó an ghléis. Déantar an nós imeachta seo arís agus arís eile go dtí go mbaintear amach go bhfaightear an líon céanna buillí trí huaire as a chéile agus an groove á dhúnadh thar fhad 1 cm, agus glactar leis an uimhir sin don nós imeachta ina dhiaidh sin chun an teorainn shreafa a chinneadh. Cuirimid torthaí na tástála ar an léaráid i scála leath-logartamach (fig. 2). Ar ais an x-ais cuirtear líon na mbuillí i scála logartamach agus ar an y-ais cuirtear méid an uisce i gcéatadáin de mheáchan tirim an tsampla i scála airiméadrach. Ós rud é go mbíonn méid an uisce w difriúil i ngach triail, gheobhaimid pointí A, B, C agus D, a fhreagraíonn do líon difriúil buillí, agus bíonn líon na mbuillí níos lú de réir mar a bhíonn an méid uisce níos mó, agus a mhalairt. Trí na pointí seo a cheangal faighimid líne dhíreach chlaonta, ar a lorgaimid an pointe M le haghaidh 25 buillí. Glactar leis an méid uisce a fhreagraíonn don phointe seo mar an teorainn sreafa wL.
Fíor 2. Cinneadh na teorann toraidh
Cinneadh na teorann phlaisteachta
Tógtar sampla ithreach a ullmhaítear ar an mbealach a thuairiscítear thuas, ach le níos lú uisce, ionas gur mais phlaisteach é i staid thart ar phlaisteacht dhian, agus déantar é a chruinniú ina liathróid de thart ar 2-3 cm3, ansin rollaítear é le pailme na láimhe ar bhonn páipéir ghnáthaimh nó ionsúiteach isteach i sorcóir de thiús 3 mm. Má dhéantar an sampla a rolladh go dtí an tiús sin gan briseadh, cruinnítear arís ina liathróid é agus rollaítear ar an mbealach céanna é. Déantar an nós imeachta seo a athrá go dtí go mbaintear amach go dtosaíonn an sorcóir ag briseadh ag tiús de 3 mm. Ansin cuirtear na sorcóirí briste i ngloiní faireacháin agus cinntear an méid uisce. Freagraíonn an méid uisce sin, arna chur in iúl mar chéatadán de mheáchan tirim an tsampla, don teorainn phlaisteach wP.
Cinneadh na teorann crapadh
Fig. 3. Cinneadh na teorann craptha
Meascfar an sampla ithreach le huisce driogtha ar an mbealach a thuairiscítear faoi Tástáil chun teorainn an tsreafa a chinneadh, ionas go mbeidh a chomhsheasmhacht thart ar theorainn an tsreafa, nuair a bhíonn na póir uile sáithithe le huisce. Ansin déantar liathróidín de, a fhágtar chun triomú ar dtús san aer, ansin sa triomadóir ag 105°C. Tá an t-ord triomaithe seo riachtanach chun scoilteanna sa sampla triomaithe a sheachaint, rud a chuirfeadh isteach ar an tástáil. Díreach ag an tús, tomhaistear meáchan W1 an tsampla agus cinntítear a thoirt V1 leis an tástáil trí thumadh i mearcair, ansin triomaítear tuilleadh san aer é, agus ina dhiaidh sin sa triomadóir, le samplaí a thógaint ó am go ham, iad a fhuarú sa deisceatair agus a mheáchan W2, W3, W4 srl. agus a thoirt V2, V3, V4 srl. a thomhas. Ar an mbealach sin, socrófar go scoirfidh toirt an tsampla de laghdú ag staid áirithe taise, cé go leanann a mheáchan de bheith ag laghdú mar gheall ar thriomú. Má tá an sampla sáithithe le huisce ina staid tosaigh, i.e. mura bhfuil aer sna póir, freagraíonn cailliúint uisce trí thriomú an tsampla go dtí teorainn an chraptha go garbh do laghdú toirte an tsampla. Ina dhiaidh sin leanann an triomú ar aghaidh gan toirt a thomhas, go dtí go mbeidh an sampla tirim go hiomlán, i.e. go dtí cobhsaíocht na meáchain. Ansin cinntítear an méid uisce mar chéatadán de mheáchan tirim an tsampla do gach tomhas toirte agus meáchain, agus cuirtear torthaí na tástála ar an léaráid (fíor 3). Ar an mbealach sin faightear pointí A, B, C, D agus E, a cheanglaítear lena chéile, ionas go bhfaightear de ghnáth líne le briseadh géar i réimse theorainn an chraptha. Ag an bpointe briste S faightear an taise w a fhreagraíonn do theorainn an chraptha W_S.
Cinneadh na caipiléireachta
Déantar an turgnamh chun airde ardaithe caiplíreach an uisce a chinneadh ar dhá bhealach, is é sin trí airde ardaithe caiplíreach an uisce a thomhas go díreach agus trí thomhas indíreach le cabhair caipliméadair.
Test for determining capillary height by direct measurement
Tógtar thart ar 300 pondí ithreach as an sampla suaite, a thriomaítear ag 105°C, ansin tar éis fuaraithe déantar é a mheilt ina phúdar an-fhíneáil, gan na gráinní a bhrú. Doirtear an púdar a fhaightear i bhfeadán gloine a bhfuil trastomhas ø 25 mm, fad 1,5 - 2,5 m, oscailte ag an dá cheann, agus dúntar an ceann íochtair roimh ré le olann ghloine nó le píosa éadach. Sa cheann uachtarach oscailte doirtear an púdar triomaithe go dtí airde thart ar 10 cm, ansin ardaímid an feadán agus ligimid dó titim le buille ar urlár adhmaid nó ar thaca leaisteach eile, chomh fada agus a thaispeántar socrú an phúdair sa fheadán. Déanaimid rialú ar shocrú an phúdair trí línte a mharcáil le cailc shaillteach ar an bhfeadán. Ina dhiaidh sin doirtear 10 cm púdair eile agus déantar an nós imeachta céanna arís go dtí go líonfaimid an feadán le púdar tirim dlúth den sampla ithreach a bhfuil a chaipiléarach á thástáil againn. Ansin tumaimid bun an fheadáin i soitheach gloine le huisce driogtha gan sruth, agus ní cheadaítear don cheann íochtair den fheadán luí ar bhun an tsoithigh (fig. 4). Ceanglaímid an feadán gloine le slat leis an scála, ionas go mbeidh an feadán agus an scála araon ingearach. Ina dhiaidh sin breathnaímid ar ardú an uisce sa fheadán, a aithnítear go soiléir de réir an datha: tá an sampla tirim éadrom, tá an ceann fliuch dorcha. Léiríonn an t-achar idir leibhéal an uisce sa tsoitheach agus imeall uachtarach an tsampla fhliucha airde an ardaithe chaipiléara hk.
Fíor 4. Cinneadh airde ardaithe caiplíreach an uisce trí thomhas díreach
De ghnáth déantar an breathnóireacht tar éis 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 srl. uair an chloig. Cuirtear torthaí na breathnóireachta ar léaráid, a léiríonn na haxais ama i n-uaireanta agus na hordanáidí airde ardú caipilléarach an uisce i mm (fig. 5).
I gcás ábhair ghainmheach, tosaíonn an t-ardú capalrach go tobann, ansin bíonn sé níos moille agus baintear an airde dheiridh go tapa. I gcás ábhair chréachta, tosaíonn an t-ardú capalrach níos moille, ach maireann sé níos faide agus sroichtear airde i bhfad níos mó.
Tá an modh seo chun an airde chalaparaí a chinneadh am-íditheach, go háirithe i gcás ithreach chréafóige. Ina theannta sin, braitheann airde an ardaithe chalaparaí ar theocht an aeir agus ar a thaise freisin, agus dá bhrí sin is gá na tosca seo a choinneáil chomh seasmhach agus is féidir.
Fig. 5. Léaráid de dhreapadh caipiléarach an uisce sa talamh, a-gaineamh; b-struais; c-ithir chréach
Triail chun airde an chaipilearaigh a chinneadh le cabhair caipiléiriméadair
Tá roinnt capailiméadar ann de dhearaí éagsúla, amhail capailiméadair Beskow, Jürgenson agus Engelhardt. Anseo déanfaimid cur síos ar phrionsabal oibre an capailiméadair Beskow, arb é an ceann is mó a úsáidtear.
Déantar an tástáil seo ar shamplaí neamhthruaillithe nó truaillithe. Má tá an sampla truaillithe, cuirtear san fhearas é sa riocht ag teorainn an tsreabha.
Fíor 6. Caipiléiriméadar Beskow
Is éard atá sa chaipiliméadar Beskow dhá árthach (fig. 6), ceangailte ina gcodanna íochtaracha lena chéile le píobán rubair athneartaithe. Cuirtear an sampla ithreach ar bhun scagaire san árthach 1, agus faoina bhun tá árthach líonta go páirteach le huisce driogtha, go páirteach le mearcair, atá sa chuid íochtarach ionas go líonann sé an píobán rubair ar fad agus an chuid íochtarach den árthach 2 freisin. I dtús an turgnaimh tá leibhéal an mhearcair sa dá árthach mar an gcéanna. Ansin íslítear an t-árthach 2 anuas, rud a chruthaíonn faoi bhun bhun scagaire an árthaigh 1 folús páirteach. Nuair a éiríonn an folús páirteach seo níos mó ná na fórsaí caipiléireacha sa sampla, téann aer tríd an sampla isteach sa bhun scagaire agus déantar leibhéal an mhearcair sa dá árthach a chomhionannú láithreach ina dhiaidh sin trí ísliú an árthaigh 2. Tugann an difríocht Hg idir leibhéal an mhearcair in árthach amháin agus sa cheann eile tráth chomhionannú an fholúspháirte agus na bhfórsaí caipiléireacha, is é sin, díreach sula dtosaíonn an t-aer ag dul tríd an sampla, arna thiontú go hairde colúin uisce agus méadaithe le hairde colúin uisce h faoi bhun an tsampla, airde chaipiléireach hk. Toisc go bhfuil mearcair 13,6 n-uaire níos troime ná uisce, is í airde an ardaithe caipiléaraigh hk:
hk = 13,6 Hg + h
Cinneadh thréscaoilteacht na hithreach
Déantar tástáil shaotharlainne ar thréscaoilteacht na hithreach le gairis speisialta ar a nglaotar permeaméadair. Tá cineálacha éagsúla de permeaméadair ann, ach is féidir iad a roinnt ina dhá ghrúpa: permeaméadair le brú uisce seasmhach, do thailte garbhghráinneacha, agus permeaméadair le brú uisce ag titim, do thailte mínghráinneacha. Sa dá chás déantar an tástáil le samplaí neamhshuaitheadh.
Le tástáil saotharlainne déantar comhéifeacht tréscaoilteachta na hithreach a chinneadh, agus cuirtear a luach in iúl ag teocht áirithe amháin, de bharr slaodacht éagsúil an uisce ag teochtaí éagsúla, rud a théann i bhfeidhm ar luach na comhéifeachta tréscaoilteachta k. De ghnáth cuirtear an comhéifeacht k in iúl ag teocht t =10°C. Dá bhrí sin, má tá 10°C, bhí teocht an uisce agus an comhéifeacht k á chinneadh T difriúil ó t = 10°C ansin ríomhtar a luach de réir na foirmle:
k10oC = ηt /η10oC * kT
áit a bhfuil ηt agus η10oC mar shlaodacht an uisce ag an teocht oibre T, nó ag an teocht ghlactha t =10°C.
kT an luach a fhaightear don chomhéifeacht tréscaoilteachta na hithreach ag teocht oibre T.
Tugtar na luachanna slaodachta do theochtaí éagsúla T i dtábla 1.
Tástáil faoi bhrú leanúnach uisce
Fíor 7. Permeaméadar le brú uisce tairiseach
Sa triail seo glactar sampla ithreach neamhshuaitheadh i gcíleann miotail le trastomhas D, airde h, le himill íochtair ghéara, trína bhrú isteach san ithir nó i sampla neamhshuaitheadh níos mó. Tar éis dromchla uachtair agus íochtair an tsampla a chothromú le himill an chíleinn, cuirtear an sampla sa chíleann san fhearas (sl. 7) idir an scagaire uachtair agus an scagaire íochtair. Is éard atá sa scagaire íochtair ná criathar dlúth agus cloch scagaire, chun ligean don uisce sreabhadh tríd an sampla agus chun cáithníní na hithreach a ní amach a chosc. Níl criathar ag an scagaire uachtair toisc go bhfuil an seans níocháin amach níos lú ann. Soláthraítear an t-uisce don sampla ón leibhéal N, a choinnítear seasmhach trí rith thar maoil, ionas go mbíonn an brú hidreastatach H seasmhach. Faoin mbrú seo téann an t-uisce trí shampla le tiús h agus trí phíobán atá ceangailte leis an gcuid uachtarach den fhearas sroicheann sé an méadar gloine M ina gcaochann sé.
A luaithe a thosaíonn an t-uisce ag sreabhadh tríd an sampla isteach sa mhéadar sorcóireach, cuirimid an staduaireadóir ag rith agus breathnaímid ar an méid uisce q a shreabhann isteach sa mhéadar le linn t. De réir dhlí Darcy is ea
q = k*A*t*i
áit a bhfuil k comhéifeacht tréscaoilteachta i cm/sec, A limistéar trasghearrtha an tsampla, i an titim hiodrálach, i = H/h.
Ón gcothromóid thuas tá k= qh/Ath [cm/sec].
Léimid an méid uisce a théann tríd an sampla ag eatraimh ama ar leith ó thús go deireadh an bhreathnaithe, ionas go mbeidh an méid uisce aonair agus an méid iomlán uisce a rith tríd an sampla againn.
Chun boilgeoga aeir sa sampla agus san uisce a eisiamh, ar féidir leo torthaí míchearta an tástáil a chur faoi deara, is gá go mbeadh an sampla i riocht sáithithe roimh an tástáil, agus go n-úsáidfí uisce bruite nó ar a laghad uisce seanda chun an tástáil a dhéanamh.
In ionad an fhearais thuasluaite atá bunaithe ar bhrú hidreastatach de dheasca an difríocht leibhéil uisce H, tá gairis ann freisin ina ngintear an brú hidreastatach le brú aeir ó 10 go 15 kp/cm2, agus a choinnítear seasmhach le comhbhrúiteoir.