שלבי חומר בקרקע והרכב גרנולומטרי

כיום, סאבו קושיץ’ מתמקד בחלונות עץ, חלונות עץ-אלומיניום, חלונות מותאמים אישית, דלת ו-בקשות להצעת מחיר. טקסט זה נשאר כארכיון טכני ואינו מהווה הצעה לתכנון גיאוטכני, בדיקות מעבדה או עבודות עפר.

שלבים של חומרים באדמה

אדמה מורכבת משלושה שלבים: מוצק, נוזל וגז. השלב המוצק מיוצג על ידי חלקיקים מוצקים, מים נוזליים, והפאזה הגזי על ידי אוויר סגור או אדי מים בנקבוביות הקרקע. סוגים מסוימים של קרקע יכולים להיות מורכבים מאחד, שניים או שלושה שלבים, כלומר הקרקע יכולה להיות מערכת חד-פאזית, דו-פאזית או תלת-פאזית. התכונות הפיזיקליות של הקרקע תלויות בשלבים בודדים. אדמה לא קוהרנטית, כמו חול יבש לחלוטין או חצץ, מורכבת משלב אחד בלבד - חלקיקים מוצקים. האוויר הקיים בנקבוביות של אותה אדמה אינו סגור ואינו מתנגד לתנועה של חלקיקים מוצקים, ולכן אינו יכול להיחשב כפאזה. אדמה קוהרנטית לחה מעל מפלס מי התהום, המורכבת מחלקיקים מוצקים ונקבוביות סגורות, המלאות בחלקן במים ובחלקן באוויר או באדי מים, היא האדמה של המערכת התלת-פאזית. במקרה של מוצקים נעים, מים ואוויר בנקבוביות הקרקע מתנגדים בו זמנית. האדמה מתחת למפלס מי התהום, שנקבוביותיה מלאות לחלוטין במים, כך שאין בהן אוויר או אדי מים, היא מערכת דו-פאזית. ההנחה היא שהאדמה בשכבות העמוקות היא מערכת דו-פאזית, מכיוון שלאוויר הסגור בנקבוביות הקרקע בעומקים גדולים יותר אין השפעה משמעותית על התכונות הפיזיקליות שלה, שבמקרה זה נקבעות על פי תכונות השלב המוצק והנוזל.

הרכב גרנולומטרי

מרכיבים מוצקים של האדמה הם חומרים מינרליים או אורגניים בגדלים שונים, החל מחלוקי נחל וגושים גדולים, בגודל של מאות ואלפי מילימטרים ועד לגודל של מולקולה אחת. כידוע, מולקולה היא מיליונית המילימטר, מילימיקרון אחד. הגודל הקטן ביותר של מוצקי אדמה נחשב 20 mאו מיקרון.
לגודל חלקיקי אדמה מוצקים יש השפעה רבה מאוד על התכונות הפיזיקליות שלה. גסות זו מתבטאת בהרכב הגרנולומטרי, המייצג את היחס בין גדלי גרגירים בודדים לפי חלקי משקלם למשקל הכולל של האדמה. חלוקת הקרקע לפי הרכבה הגרנולומטרי שונה במדינות שונות. החלוקה שלנו היא כדלקמן:

מגבלות גודל החלקיקים

גוֹדֶל2 mm- הגבול בין אדמה גסה לעד גרגר. חלקיקים מוצקים של עד2mmלהראות את עליית המים באדמה. לאדמה הגסה גרעינית אין קפילריות. גוֹדֶל0,2 mm– גבול בין חול גס (חד) לחול דק (רך). גוֹדֶל0,02 mm- הגבול שעד אליו ניתן לזהות גרגרים בודדים באדמה בעין בלתי מזוינת. גוֹדֶל0,002 mm– גבול בין אדמה רופפת לחימר גוֹדֶל0,0002 mm– הגבול בין חימר לחימר קולואידי. רכיבים מוצקים בגודל למטה0,002 mmהם בעלי השפעה רבה על התכונות הפיזיקליות של הקרקע. מרכיבים אלו נותנים לקרקע לכידות, ואם הם קטנים יותר ושופעים יותר באדמה, לכידות הקרקע בולטת יותר. עם זאת, לכידות הקרקע תלויה גם בהרכב המינרלים של חלקיקים מוצקים קטנים מ0,002 mm. אם חלקיקים אלו נוצרים מפירוק של מינרלים קשים מאוד כמו קוורץ, הרי שהלכידות שלהם נמוכה מאוד או לא קיימת, וגם ספיגת המים שלהם נמוכה יחסית. אם החלקיקים נמצאים מתחת0,002 mmנוצרים על ידי פירוק של חומרי חימר, אז יש להם תכונות קשירה שהן חזקות יותר אם החלקיקים קטנים יותר, בעוד שספיגת המים של חלקיקים כאלה היא גבוהה מאוד. ההרכב הגרנולומטרי של הקרקע מספק נתונים חשובים ומהימנים על חלק מתכונותיה הפיזיקליות. אם הקרקע נשלטת על ידי חלקיקי חימר בגודל מתחת0,002 mm, אז כבר בהתבסס על זה ניתן להסיק שאדמה כזו היא פלסטית, קוהרנטית, היגרוסקופית, בעלת נימיות גבוהה, חדירות נמוכה ובעלת זווית נמוכה של חיכוך פנימי. ההרכב הגרנולומטרי של האדמה מיוצג על ידי הקווים של ההרכב הגרנולומטרי (איור 1).1).

Sl.1- קווים של הרכב אדמה גרנולומטרי:1- חול חצץ;2- חול מאובק;3- אבק חולי;4- אדמת חימר;5- חימר

הקואורדינטות של קווי ההרכב הגרנולומטריים מציגים את חלק המשקל של חלקיקים מוצקים הקטן מהקוטר המיוצג על ידי האבססיס של הנקודה הנתונה. לדוגמה, בנקודה A של הקו4הקודקוד מראה שיש92%גודל החלקיקים פחות מ2 mm, וכי הם הנותרים8%גודל מעל2 mm.

סיווג קרקע לפי הרכב גרנולומטרי

קרקעות המכילות חלקיקים מוצקים גדולים מ- 2 mm מסווגים לפי החלוקה הכללית של הקרקע לפי הרכב גרנולומטרי, המוצג באיור. 1. בכך, זה המיוצג ביותר באדמה מאומץ כשבר הבסיסי, בעוד האחרים נוספים. לדוגמה, אם הגרנולציה הכללית של האדמה היא בעיקר חול עם כמות קטנה יותר של חצץ, אז אדמה כזו מסווגת כחול חצץ, בעוד שההפך יהיה חצץ חולי. בסיווג ניתן לציין גם את חלקם של שברים בודדים באדמה. לדוגמה, אם אדמה מכילה חימר 15%, אבק 45%, חול 30% וחצץ 10%, ניתן לסווג אותה כאדמה חרסית עם חימר 15% וחצץ 10%.
עם זאת, עבור קרקעות עדינות המכילות חלקיקים מוצקים הקטנים מ- 2 mm, הסיווג על סמך ההרכב הגרנולומטרי שלהן נעשה בדרך כלל על פי דיאגרמה משולשת. יש כמה דיאגרמות כאלה, מהן נפרט את הבסיסית ביותר מהלשכה האמריקאית לקרקעות, איור. 2.

איור. 2 - תרשים משולש של הלשכה האמריקאית לקרקע

הדיאגרמה מורכבת משלושה צירי קואורדינטות מקופלים למשולש שווה צלעות, שבו כל ציר מייצג שבר אחד, כלומר חול, אבק וחימר באחוזים ממשקל הקרקע כולה. פני השטח של התרשים מחולקים לאזורי 10, שכל אחד מהם מייצג סוג נפרד של אדמה. כל צלע של המשולש מייצגת אבשיסה שממנה מורמות סדנאות המקבילות לשתי האבסקיס האחרות.
לכל נקודה בתרשים זה יש3קואורדינטות המייצגות את האחוזים הרשומים3שברים באדמה נתונה ולקבוע את סוג הקרקע. אז, למשל, נקודה M בתרשים מייצגת חימר. זה מתקבל באופן שמתרשים של הרכב הגרנולומטרי איור.1לקבוע סיעות בודדות, שבמקרה זה יהיו (קו4באיור.1):35%חֶרֶס,25%אָבָק,40%חול, שבו הכמות של8%חצץ מוזנח שכן הוא מסתכם בפחות מ10%. סיווג זה מתייחס לשברי החול, האבק והחצץ לפי החלוקה האמריקאית, אך הוא מאומץ ככזה בגלל הערכים ההשוואתיים והניסיון שיש לו עם סיווג כזה.

מידת אי אחידות הקרקע

לדברי אלן האזן, מידת אי אחידות הקרקע היא היחס (איור.3)

U=ד60/ד10

איפה ד60קוטר גרגירים המתאים לאידינטה60%, ו-ד10 קוטר גרגר המתאים לאידינטה10%. עבור U< 5 tlo je ravnomernog sastava,
עבור U =5-15האדמה לא אחידה בהרכבה, עבור U >15האדמה בהרכב לא אחיד. כאשר קו ההרכב הגרנולומטרי תלול, הערך של דרגת אי האחידות U קטן, בעוד שלקו שטוח הוא גדול. הערך הקטן ביותר עבור U הוא1. אם הקו של ההרכב הגרנולומטרי שטוח יותר, הערך של U גבוה יותר. עבור חול זה בדרך כלל U=1-15, לקרקעות חרסית U=10-90, אבל במקרה של קרקעות בעלות הרכב מאוד לא אחיד, ל-U יכולים להיות ערכים גדולים מאוד.

Sl.3- קביעת קוטר התבואה d60ו-ד10

כלל סינון

כלל זה מבוסס על ההרכב הגרנולומטרי של המסנן, שתפקידו להפחית את השיפוע ההידראולי במגע בין הקרקע לשכבת הניקוז של האבן לפי גודל הגרגיר המעבר, על מנת למנוע שטיפת חלקיקי אדמה קטנים על ידי מי תהום. התנאים הבסיסיים ששכבת המסנן צריכה לעמוד בהם הם שתהיה חדירת מים ויציבה. ישנם מספר כללים להרכב המסננים, ביניהם רק הכלל של Terzaghi יופיע כאן כמוכר ביותר.

שלטון טרזגי

הכלל של טרזגי אומר: הגרנולציה של המסנן צריכה להיות כזו שגרגריו בכמות15%חלקים לפי משקל של כל מסת המסנן (F15) להיות הכי פחות4פעמים גדול יותר מחלקיקי האדמה הגסים ביותר עליהם נשען המסנן (בסיסים) בכמות15%של חלקים לפי משקל של הבסיס (B15), מבלי להיות גדול מ4פעמים B85, זה הגודל של החלקיקים הקטנים ביותר85%חלקים לפי משקל של הבסיס. כלל זה יכול לבוא לידי ביטוי על ידי היחסים: פ15/B15 >4ו_F15/B85_< 4.
היחס הראשון מבטיח את חדירות המים של המסנן, ואילו השני מבטיח את יציבותו.

Sl.4- כלל הסינון של טרזאגיה

החלקיקים הקטנים והגדולים ביותר של הבסיס מוצגים באיור.4קווי גבול1ו2. קווי הגבול של המסנן הם3ו4. מצב F15 >4_ב15_ מיוצג על ידי נקודה a על קו הגבול3, מצב F15< 4_B85_ tačkom b na liniji 4.
מומלץ שקו ההרכב הגרנולומטרי של המסנן יהיה מקביל בערך לקו ההרכב הגרנולומטרי של הבסיס. במקום שני קווים קיצוניים של ההרכב הגרנולומטרי של הבסיס כמו באיור.4, יכול להיות שורה אחת של גרעין ממוצע. במקרה זה, נקודות B15 ו-B85 נמצאים על אותו קו (כמו באיור.5). לרוב, ההבדל בגרנולציה בין הבסיס לשכבת הניקוז הוא כזה שאזור סינון אחד אינו מספיק למעבר בין הבסיס לשכבה. במקרה זה, המסנן מורכב ממספר אזורי סינון, הנקבעים על פי אותו כלל, עד שמגיעים לגודל הגרגיר הגדול ביותר של מרבץ הניקוז.

Sl.5- דוגמה לחישוב שכבות סינון

החלוקה לעיל, גדלי הגבלה והכללים מועברים ממקור היסטורי ואינם מהווים תחליף לסיווג גיאוטכני עדכני, דוח מעבדה, תכנון מסנן או תוכנית ביצועים. מערכת הקרקע והניקוז בפועל מחייבת דגימה מייצגת, בדיקות מתאימות, בדיקת מים תת קרקעיים ועיליים, שחיקה ויציבות פנימית וכן הערכה על ידי מומחה מוסמך בהתאם לתקנות ולתנאים החלים בפרויקט הספציפי.