थोक मिट्टी के वजन, आर्द्रता और सरंध्रता का निर्धारण

महत्वपूर्ण सुरक्षा नोट: यह एक अभिलेखीय व्यावसायिक पाठ है, वर्तमान प्रयोगशाला या फ़ील्ड मैनुअल नहीं। वर्णित प्रक्रियाओं में पारा, खुली लपटें, हीटिंग, पैराफिन और अन्य उपकरण और सामग्रियां शामिल हैं जो आज खतरनाक या अस्वीकार्य हो सकती हैं। वैध मानकों, जोखिम मूल्यांकन, सुरक्षा डेटा शीट, उचित प्रयोगशाला और पेशेवर पर्यवेक्षण के बिना उन्हें लागू न करें। यह पाठ सावो कुसिक के उत्पादों और सेवाओं की वर्तमान पेशकश का हिस्सा नहीं है।

मिट्टी के आयतन भार का निर्धारण

मिट्टी के आयतन भार को निर्धारित करने की कई विधियाँ हैं, जिनमें से हम सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली विधियों का वर्णन करेंगे: सिलेंडर विधि, पानी में नमूने के विसर्जन की विधि, पारे में नमूने के विसर्जन की विधि, और रेत के साथ विधि।

सिलेंडर के साथ प्रक्रिया

यह प्रक्रिया सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती है और इसे क्षेत्र और प्रयोगशाला में किया जाता है। इसे बंधी और बिना बंधी मिट्टी पर लगाया जाता है।

ज्ञात आयतन का एक धातु सिलेंडर, एक नुकीले निचले किनारे के साथ, मिट्टी में या एक अबाधित या कृत्रिम रूप से संकुचित नमूने में दबाया जाता है, ताकि यह पूरी तरह से मिट्टी के द्रव्यमान से भर जाए। उसके बाद, नमूने की सतह को सिलेंडर के ऊपरी और निचले किनारों के साथ चाकू से समतल किया जाता है और तुरंत धातु के ढक्कन से बंद कर दिया जाता है और एक पैमाने पर तौला जाता है।

यदि W सिलेंडर और कैप के साथ नमूने का वजन है, W0 कैप के साथ सिलेंडर का वजन है, V सिलेंडर का आयतन है

मिट्टी का घनत्व γ है:

γ = (W - WP)/V

नमूने को पानी में डुबाने की प्रक्रिया

यह प्रक्रिया इस भौतिक गुण पर आधारित है कि पानी में डूबे किसी पिंड का आयतन विस्थापित पानी के आयतन के बराबर होता है। इसका उपयोग केवल बंधी हुई मिट्टी के लिए किया जाता है, जब नियमित ज्यामितीय आकार का नमूना प्राप्त नहीं किया जा सकता है।

अबाधित मिट्टी से या बड़े नमूने से, मकाक के आकार के नमूने का एक टुकड़ा लें और एक पैमाने पर उसका प्राकृतिक अवस्था में वजन W मापें। फिर नमूने को पिघले हुए पैराफिन से ढक दिया जाता है, जो बहुत गर्म नहीं होना चाहिए, लेकिन पिघलने के लिए पर्याप्त होना चाहिए। पैराफिन की एक पतली परत 1-2 mm को पूरे नमूने को पूरी तरह से ढक देना चाहिए। फिर नमूने को पैराफिन के साथ एक तराजू पर तौला जाता है और वजन W’ प्राप्त होता है। पैराफिन का वजन W’ - W है।

पैराफिन VP का आयतन सूत्र से प्राप्त किया जाता है: VP * γP = W’ - W,

जहां γP पैराफिन का आयतन भार है, जो ज्ञात है और γP = 0,892 p/cm3 है।

उपरोक्त समीकरण से हमारे पास है: VP = (W’ - W)/0,892  [cm3]।

क्र.सं. 1. नमूने को पानी में डुबाकर मिट्टी का आयतन भार निर्धारित करना

फिर, पैराफिन-लिपटे नमूने को एक पतले रेशम के धागे के साथ स्केल पर लटका दिया जाता है (चित्र)।1), संतुलन संतुलित किया जाता है, और फिर नमूने के नीचे आसुत जल वाला एक बर्तन खींचा जाता है, ताकि पूरा नमूना पानी में डूब जाए। चूंकि, पानी में नमूने के वजन में स्पष्ट कमी के कारण, पैमाने पर संतुलन गड़बड़ा जाता है, इसलिए वजन को हटाकर इसे फिर से स्थापित किया जाता है, ताकि पानी में डूबे हुए पैराफिन के साथ नमूने का वजन W प्राप्त हो सके। जलमग्न और जलमग्न अवस्था में पैराफिन के साथ नमूने के वजन में अंतर विस्थापित पानी का वजन देता है, अर्थात यदि पानी का आयतन भार YW = है1,00, विस्थापित पानी की मात्रा Vw

हम आयतन Vw से पैराफिन VP का आयतन घटाते हैं, और नमूने का आयतन प्राप्त करते हैं।

मिट्टी का आयतन भार है: γ = W/(Vw – VP)*m

जहां m पानी के तापमान में अंतर के कारण सुधार गुणांक है, क्योंकि Y =1,0पानी के तापमान के लिए4 °C: एम = γw,टी / γw,4oC.

नमूने को पारे में डुबाने की प्रक्रिया

यह प्रक्रिया बंधी हुई मिट्टी के लिए लागू की जाती है, उन मामलों में भी जहां नियमित ज्यामितीय आकार का नमूना लेना छोड़ना आवश्यक होता है, उदाहरण के लिए, मिट्टी के संकोचन की सीमा निर्धारित करते समय।

क्र.सं.2. नमूने को पारे में डुबाकर मिट्टी का आयतन भार ज्ञात करना

नमूने को पूरी तरह से पारे से भरे बर्तन में डुबोया जाता है (चित्र 2) और पतली धातु की कीलों वाली कांच की प्लेट की मदद से इसे दबाया जाता है ताकि यह पूरी तरह से पारे में डूब जाए। दबाए गए पारे को एक बड़े बर्तन में डाला जाता है, जहां से उसका वजन लिया जाता है और मापा जाता है। यदि W नमूने का वजन है, Wz विस्थापित पारे का वजन है, γz पारे का आयतन भार है, Vz=V विस्थापित पारे का आयतन है जो नमूने के आयतन के बराबर है;

Vz * γz = Wz * Vz = Wz/ γz

तो मिट्टी का थोक घनत्व है:

γ =W*γz /Wz.

रेत प्रक्रिया

यह परीक्षण क्षेत्र में किया जाता है और इसे अक्सर अनबाउंड मिट्टी, बजरी, बजरी रेत, मोराइन सामग्री और अन्य मामलों में लागू किया जाता है, जब सिलेंडर के साथ अबाधित नमूनों का निष्कर्षण संभव नहीं होता है। इस प्रक्रिया के सिद्धांत में जमीन में एक छेद खोदना और फिर उसे ज्ञात आयतन भार की सामान्य रेत से भरना शामिल है, जिसके आधार पर छेद का आयतन निर्धारित किया जाता है। मिट्टी का आयतन भार खोदे गए द्रव्यमान के भार और छेद के आयतन से निर्धारित होता है।

मिट्टी की सतह, जिसका आयतन भार निर्धारित करने की आवश्यकता है, को समतल किया जाता है ताकि यह क्षैतिज हो, फिर 40 x 40 cm (चित्र। 3) आकार की एक टिन प्लेट उस पर रखी जाती है, जिसमें व्यास Ø = 20 cm, मोटाई के बीच में एक टेम्पलेट काटा जाता है। 5 mm, जमीन में गड्ढा खोदने के लिए। टिन की प्लेट को जमीन पर सपाट बिछाया जाता है और खूंटियों से बांधा जाता है। 20 cm के व्यास और लगभग 20 cm की गहराई वाला एक छेद टेम्पलेट के उद्घाटन के माध्यम से एक हाथ उपकरण (चाकू, स्पैटुला, चम्मच, छेनी) के साथ खोदा जाता है, अधिमानतः ऊर्ध्वाधर दीवारों के साथ, लेकिन टेम्पलेट के बाहर नहीं और अच्छी तरह से साफ किया जाता है। खोदी गई सभी सामग्री को प्लेट पर रखा जाता है, फिर खुदाई के तुरंत बाद, जबकि इसकी प्राकृतिक आर्द्रता अभी भी बनी रहती है, इसे एक पैमाने पर तौला जाता है और इसका वजन W निर्धारित किया जाता है। बाद में प्राकृतिक आर्द्रता निर्धारित करने के लिए, नमूने को ढक्कन वाले टिन के बक्से में रखा जाता है, जिसे क्षेत्र का काम पूरा होने के बाद सुखाने वाले कमरे में ले जाया जाता है। इसके तुरंत बाद, सूखी सामान्य रेत को खोदे गए छेद में डाला जाता है, जिसका वॉल्यूमेट्रिक वजन γd मापकर निर्धारित किया जाता है, यानी पहले किए गए प्रयोगशाला परीक्षण से, एक ही फ़नल के माध्यम से और एक ही ऊंचाई से रेत डालने पर, फ़ील्ड परीक्षण में h गिरता है।

चित्र। 3. रेत परीक्षण का उपयोग करके मिट्टी का आयतन भार निर्धारित करना

परीक्षण शुरू करने से पहले, बीकर में सामान्य रेत का वजन मापें, फिर जमीन में छेद को उस रेत से टिन प्लेट की ऊपरी सतह तक भरने के बाद, जिसे लंबाई 40 cm के स्टील रूलर से समतल किया जाता है, बीकर में शेष रेत को मापें, ताकि टिन प्लेट की ऊपरी सतह तक छेद में सूखी सामान्य रेत का सटीक वजन Wd हो। प्राप्त. टिन प्लेट की ऊपरी सतह पर खोदे गए छेद का आयतन Vd सूत्र Vd = Wd/γd.

जमीन में छेद का आयतन V टिन टेम्पलेट के उद्घाटन के आयतन v को घटाकर प्राप्त किया जाता है:

मिट्टी का आयतन भार γ है: γ = W/V, जहां W खुदाई के तुरंत बाद मापा गया छेद से निकली मिट्टी का वजन है। यह देखा गया है कि रेत के स्थान पर प्लास्टर, तेल या ठंडे डामर का उपयोग किया जाता है, जो गीले मौसम में कम संवेदनशील होते हैं। इसके अलावा, रेत के साथ परीक्षण पर आसान और तेज़ काम के लिए विशेष उपकरण भी हैं।

मिट्टी के आयतन भार का अनुमानित मान तालिका 1 में दिया गया है, इस नोट के साथ कि प्रत्येक मामले में भू-यांत्रिक विश्लेषण में, मिट्टी का आयतन भार प्रयोगशाला में या क्षेत्र में प्रयोग द्वारा निर्धारित किया जाना चाहिए।

मिट्टी की नमी का निर्धारण

मिट्टी की नमी निर्धारण का परीक्षण कई तरीकों से किया जाता है, अर्थात् इलेक्ट्रिक ड्रायर का उपयोग करके प्रयोगशाला विधि, खुली आग पर सुखाने का उपयोग करके फ़ील्ड विधियां, कार्बाइड का उपयोग करना, पानी के नीचे मापना और वायु पाइकोनोमीटर का उपयोग करना। यहां हम केवल पहली दो विधियों का वर्णन करेंगे, जो हमारे देश में सबसे अधिक उपयोग की जाती हैं।

इलेक्ट्रिक ड्रायर का उपयोग कर प्रयोगशाला विधि

यह विधि सभी प्रकार की मिट्टी के लिए सबसे विश्वसनीय और सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि है। एक अविभाजित नमूने से मिट्टी का एक टुकड़ा दो अवतल ग्लासों के बीच रखा जाता है, जिन्हें ऑवरग्लास कहा जाता है, जिन्हें एक धातु क्लैंप के साथ बांधा जाता है और एक विश्लेषणात्मक तराजू पर एक साथ तौला जाता है, और फिर एक इलेक्ट्रिक ड्रायर में रखा जाता है जहां इसे 105°C पर सुखाया जाता है जब तक कि वजन स्थिर न हो जाए (चित्र। 4)। सुखाने के दौरान तापमान में अंतर ±2°C से अधिक नहीं होना चाहिए, क्योंकि कम तापमान पर पूर्ण सुखाने नहीं किया जाता है, और उच्च तापमान पर नमूने में कार्बनिक तत्व जल सकते हैं। ड्रायर में एक घंटे के चश्मे से नमूने को सुखाने की अनुमानित अवधि रेत के लिए लगभग 6 घंटे और मिट्टी के लिए लगभग 12 घंटे है। सूखने के बाद, एक क्लैंप के साथ घंटे के गिलास में बंद किए गए नमूने को कमरे के तापमान तक ठंडा करने के लिए एक डेसीकेटर में रखा जाता है, जिसके बाद इसे फिर से मापा जाता है।

चित्र। 4. क्लैंप के साथ घंटे के गिलास में नमूना सुखाना

यदि W घंटे के गिलास और क्लैंप के साथ नमी की प्राकृतिक अवस्था में नमूने का वजन है, W घंटे के गिलास और क्लैंप के साथ सूखी अवस्था में नमूने का वजन है, Wt घंटे के गिलास और क्लैंप का वजन है, मिट्टी की नमी w एटरबर्ग की परिभाषा के अनुसार सूखी अवस्था में मिट्टी के वजन से विभाजित पानी का वजन है, जो है: w = W-Ws / Ws-Wt * 100 [%].

मिट्टी की सरंध्रता और सरंध्रता गुणांक का निर्धारण

यह परीक्षण एक अबाधित नमूने पर किया जाता है, बशर्ते कि इसकी मात्रा एक अबाधित अवस्था में निर्धारित की जा सके।

हम ज्ञात आयतन के एक धातु सिलेंडर को अबाधित मिट्टी में या बड़े आयामों के नमूने में दबाते हैं, नमूने की ऊपरी सतह को सिलेंडर के किनारों के साथ समतल करते हैं और इसे 105°C पर सूखने के लिए रख देते हैं जब तक कि वजन स्थिर न हो जाए, फिर इसे कमरे के तापमान पर ठंडा होने दें, और इसे सिलेंडर के साथ पैमाने पर फिर से तौलें।

यदि V सिलेंडर का आंतरिक आयतन है, Vm गैर-छिद्रित मिट्टी के ठोस पदार्थों का आयतन है, Wd नमूने का सूखा वजन है, γs ठोस कणों का आयतन भार है, मिट्टी की सरंध्रता n है

मात्रा Vm नमूने के सूखे वजन के आधार पर निर्धारित की जाती है Wd:

ie कुल मिट्टी की मात्रा के प्रतिशत में

चूंकि γd = Wd/V, यानी मिट्टी का सूखा आयतन भार, इसे डाला जा सकता है

n = 100* (1 – γd/ γs) [%].

सरंध्रता गुणांक सूत्र e = n/(1-n).

डिजाइन, गुणवत्ता नियंत्रण या कार्यों के निष्पादन के लिए, वर्तमान नियमों, मानकीकृत परीक्षण विधियों और एक अधिकृत प्रयोगशाला का उपयोग करें। यह पाठ एक ऐतिहासिक शैक्षिक संसाधन के रूप में संरक्षित है।