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मिट्टी में सामग्री के चरण
मिट्टी में तीन चरण होते हैं: ठोस, तरल और गैसीय। ठोस चरण को ठोस कणों, तरल पानी और गैसीय चरण को मिट्टी के छिद्रों में बंद हवा या जल वाष्प द्वारा दर्शाया जाता है।
कुछ प्रकार की मिट्टी में एक, दो या तीन चरण शामिल हो सकते हैं, जिसका अर्थ है कि मिट्टी की संरचना एक चरण, दो चरण या तीन चरण प्रणाली हो सकती है। मिट्टी के भौतिक गुण अलग-अलग चरणों पर निर्भर करते हैं।
असंगत मिट्टी, जैसे कि पूरी तरह से सूखी रेत या बजरी, में केवल एक चरण होता है - ठोस कण। उस मिट्टी के छिद्रों में मौजूद हवा बंद नहीं होती है और ठोस कणों की गति का विरोध नहीं करती है, इसलिए इसे एक चरण नहीं माना जा सकता है।
भूजल स्तर के ऊपर नम सुसंगत मिट्टी, जिसमें ठोस कण और बंद छिद्र होते हैं, जो आंशिक रूप से पानी से और आंशिक रूप से हवा या जल वाष्प से भरी होती है, तीन-चरण प्रणाली की मिट्टी है। ठोस पदार्थों के गतिमान होने की स्थिति में, मिट्टी के छिद्रों में पानी और हवा का एक ही समय में विरोध होता है।
भूजल स्तर के नीचे की मिट्टी, जिसके छिद्र पूरी तरह से पानी से भरे होते हैं, ताकि उनमें हवा या जल वाष्प न हो, दो चरण वाली प्रणाली है। गहरी परतों में मिट्टी को दो-चरणीय प्रणाली माना जाता है, क्योंकि अधिक गहराई पर मिट्टी के छिद्रों में बंद हवा का इसके भौतिक गुणों पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ता है, जो उस स्थिति में ठोस और तरल चरणों के गुणों द्वारा निर्धारित होते हैं।
ग्रैनुलोमेट्रिक रचना
मिट्टी के ठोस तत्व विभिन्न आकार के खनिज या कार्बनिक पदार्थ होते हैं, जिनमें बड़े कंकड़ और ब्लॉक से लेकर सैकड़ों और हजारों मिलीमीटर के आकार से लेकर एक अणु के आकार तक होते हैं। जैसा कि आप जानते हैं, एक अणु एक मिलीमीटर, एक मिलीमीटर का दस लाखवां हिस्सा होता है। मिट्टी के ठोस पदार्थों का सबसे छोटा आकार 20 mया माइक्रोन माना जाता है।
ठोस मिट्टी के कणों का आकार उसके भौतिक गुणों पर बहुत बड़ा प्रभाव डालता है। यह खुरदरापन ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना द्वारा व्यक्त किया जाता है, जो मिट्टी के कुल वजन के अनुसार व्यक्तिगत अनाज के आकार के अनुपात को उनके वजन वाले हिस्सों द्वारा दर्शाता है। विभिन्न देशों में ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना के अनुसार मिट्टी का विभाजन अलग-अलग है। हमारा प्रभाग इस प्रकार है:
कण आकार सीमाएँ
आकार2 mm- मोटे दाने वाली और बारीक दाने वाली मिट्टी के बीच की सीमा। तक के ठोस कण2mmमिट्टी में पानी की केशिका वृद्धि दिखाएँ। मोटे दाने वाली मिट्टी में कोई केशिकात्व नहीं होता है।
आकार0,2 mm- मोटे दाने वाली (तीखी) और बारीक दाने वाली (मुलायम) रेत के बीच की सीमा।
आकार0,02 mm- वह सीमा जहां तक मिट्टी में अलग-अलग कणों को नग्न आंखों से पहचाना जा सकता है।
आकार0,002 mm- ढीली मिट्टी और चिकनी मिट्टी के बीच की सीमा
आकार0,0002 mm- मिट्टी और कोलाइडल मिट्टी के बीच की सीमा।
ठोस सामग्री का आकार नीचे दिया गया है0,002 mmमिट्टी के भौतिक गुणों पर बहुत प्रभाव डालते हैं। ये तत्व मिट्टी को एकजुटता प्रदान करते हैं, और यदि वे मिट्टी में छोटे और अधिक प्रचुर मात्रा में हैं, तो मिट्टी की एकजुटता अधिक स्पष्ट होती है। हालाँकि, मिट्टी की एकजुटता छोटे ठोस कणों की खनिज संरचना पर भी निर्भर करती है0,002 mm. यदि ये कण क्वार्ट्ज़ जैसे अत्यधिक कठोर खनिजों के अपघटन से बनते हैं, तो उनका सामंजस्य बहुत कम या अस्तित्वहीन होता है, और उनका जल अवशोषण भी अपेक्षाकृत कम होता है। यदि कण नीचे हैं0,002 mmमिट्टी के पदार्थों के अपघटन से बनते हैं, तो उनमें बंधनकारी गुण होते हैं जो कण छोटे होने पर और अधिक मजबूत होते हैं, जबकि ऐसे कणों का जल अवशोषण बहुत अधिक होता है।
मिट्टी की ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना इसके कुछ भौतिक गुणों पर महत्वपूर्ण और विश्वसनीय डेटा प्रदान करती है। यदि मिट्टी में 0,002 mm से नीचे के मिट्टी के कण मौजूद हैं, तो यह पहले से ही निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि ऐसी मिट्टी प्लास्टिक, सुसंगत, हीड्रोस्कोपिक, उच्च केशिका क्षमता, कम पारगम्यता और आंतरिक घर्षण के कम कोण वाली है।
मिट्टी की ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना को ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना की रेखाओं द्वारा दर्शाया जाता है (चित्र। 1)।
चित्र। 1 - ग्रैनुलोमेट्रिक मिट्टी संरचना की रेखाएं: 1-बजरी वाली रेत; 2-धूल भरी रेत; 3-रेतीली धूल; 4-मिट्टी मिट्टी; 5-मिट्टी
ग्रेन्युलोमेट्रिक संरचना की कोर्डिनेट रेखा दिए गए बिंदु के एब्सिस्सा द्वारा दर्शाए गए व्यास से छोटे ठोस कणों के वजन अंश को दर्शाती है। उदाहरण के लिए, रेखा 4 के बिंदु A पर कोटि से पता चलता है कि 92% कण 2 mm से छोटे हैं, और शेष 8% 2 mm से बड़े हैं।
ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना के अनुसार मिट्टी का वर्गीकरण
2 mm से बड़े ठोस कणों वाली मिट्टी को ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना द्वारा मिट्टी के सामान्य विभाजन के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 1. ऐसा करने में, जो मिट्टी में सबसे अधिक प्रतिनिधित्व करता है उसे मूल अंश के रूप में अपनाया जाता है, जबकि अन्य अतिरिक्त होते हैं। उदाहरण के लिए, यदि मिट्टी का सामान्य कणिकाकरण अधिकतर रेत और कम मात्रा में बजरी के साथ होता है, तो ऐसी मिट्टी को बजरी वाली रेत के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, जबकि इसके विपरीत रेतीली बजरी होगी। वर्गीकरण में, मिट्टी में व्यक्तिगत अंशों के शेयरों को भी दर्शाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि किसी मिट्टी में 15% मिट्टी, 45% धूल, 30% रेत और 10% बजरी है, तो इसे 15% मिट्टी और 10% बजरी वाली चिकनी मिट्टी के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।
हालाँकि, महीन दाने वाली मिट्टी के लिए जिसमें 2 mm से छोटे ठोस कण होते हैं, उनकी ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना के आधार पर वर्गीकरण आमतौर पर त्रिकोणीय आरेख के अनुसार किया जाता है। ऐसे कई आरेख हैं, जिनमें से हम यू.एस. ब्यूरो ऑफ सॉइल्स से प्राप्त सबसे बुनियादी आरेख को सूचीबद्ध करेंगे। 2.
चित्र। 2 - अमेरिकी मृदा त्रिकोणीय आरेख ब्यूरो
आरेख में एक समबाहु त्रिभुज में मुड़े हुए तीन समन्वय अक्ष होते हैं, जिसमें प्रत्येक अक्ष पूरे मिट्टी द्रव्यमान के वजन के अनुसार एक अंश, अर्थात् रेत, धूल और मिट्टी का प्रतिनिधित्व करता है। आरेख की सतह को 10 क्षेत्रों में विभाजित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक एक अलग प्रकार की मिट्टी का प्रतिनिधित्व करता है। त्रिभुज की प्रत्येक भुजा एक भुज का प्रतिनिधित्व करती है जिसमें से अन्य दो भुजाओं के समानांतर निर्देशांक उभरे हुए हैं।
इस आरेख के प्रत्येक बिंदु में 3 निर्देशांक हैं जो किसी दिए गए मिट्टी में निर्दिष्ट 3 अंश के प्रतिशत का प्रतिनिधित्व करते हैं और मिट्टी के प्रकार का निर्धारण करते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, आरेख पर बिंदु M मिट्टी का प्रतिनिधित्व करता है। इसे इस प्रकार प्राप्त किया जाता है कि ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना के आरेख से। 1 अलग-अलग अंश निर्धारित करते हैं, जो इस मामले में (चित्र 1 में रेखा 4) होगी: 35% मिट्टी, 25% धूल, 40% रेत, जबकि 8% बजरी की मात्रा को उपेक्षित किया जाता है क्योंकि इसकी मात्रा इससे कम होती है 10%.
यह वर्गीकरण अमेरिकी प्रभाग के अनुसार रेत, धूल और बजरी के अंशों को संदर्भित करता है, लेकिन इस तरह के वर्गीकरण के साथ तुलनात्मक मूल्यों और अनुभव के कारण इसे अभी भी अपनाया जाता है।
मिट्टी की असमानता की डिग्री
एलन हेज़न के अनुसार, मिट्टी की असमानता की डिग्री अनुपात है (चित्र। 3)
U=d60/d10
जहां d60 कोर्डिनेट 60% के अनुरूप ग्रेन व्यास है, और d10 कोटि 10% के अनुरूप ग्रेन व्यास है।
U के लिए < 5 tlo je ravnomernog sastava,
U के लिए = 5 – 15 मिट्टी मध्यम असमान संरचना की है,
U > 15 के लिए मिट्टी की संरचना असमान है।
जब ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना की रेखा खड़ी होती है, तो असमानता की डिग्री का मान U छोटा होता है, जबकि एक सपाट रेखा के लिए यह बड़ा होता है। U का सबसे छोटा मान 1 है। यदि ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना की रेखा अधिक सपाट है, तो U का मान अधिक है। रेत के लिए यह अक्सर U=1-15, चिकनी मिट्टी के लिए U=10-90 होता है, लेकिन बहुत असमान संरचना वाली मिट्टी के लिए U का मान बहुत अधिक हो सकता है।
क्र.सं.3- अनाज के व्यास का निर्धारण d60और डी10
फ़िल्टर नियम
यह नियम फिल्टर की ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना पर आधारित है, जिसका कार्य मिट्टी और पत्थर की जल निकासी परत के बीच संपर्क में हाइड्रोलिक ग्रेडिएंट को संक्रमणकालीन अनाज के आकार से कम करना है, ताकि भूजल द्वारा छोटे मिट्टी के कणों की धुलाई को रोका जा सके। फ़िल्टर परत को मिलने वाली बुनियादी शर्तें यह हैं कि यह जल-पारगम्य और स्थिर हो। फ़िल्टर की संरचना के लिए कई नियम हैं, जिनमें से केवल तेरज़ाघी के नियम को सबसे प्रसिद्ध के रूप में यहां सूचीबद्ध किया जाएगा।
तेरज़ाघी का शासन
टेरज़ाघी का नियम कहता है: फिल्टर का कणीकरण ऐसा होना चाहिए कि उसके कण मात्रा पर हों15%संपूर्ण फ़िल्टर द्रव्यमान के भार के अनुसार भाग (F15) सबसे कम हो4सबसे मोटे मिट्टी के कणों की तुलना में कई गुना अधिक, जिस पर फ़िल्टर मात्रा में (आधार) रहता है15%आधार के भार के अनुसार भागों की संख्या (B15), से बड़ा हुए बिना4बार_बी85_, यह सबसे छोटे कणों का आकार है85%आधार के वजन के अनुसार भाग। यह नियम संबंधों द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:
एफ15/बी15 >4और एफ15/बी85< 4.
पहला अनुपात फिल्टर की जल पारगम्यता सुनिश्चित करता है, जबकि दूसरा इसकी स्थिरता की गारंटी देता है।
क्र.सं.4- टेरज़ाघिया का फ़िल्टर नियम
आधार के सबसे छोटे और सबसे बड़े कण अंजीर में प्रस्तुत किए गए हैं।4सीमा रेखाएँ1और2. फ़िल्टर की सीमा रेखाएँ हैं3और4. शर्त एफ15 >4_बी15_ को सीमा रेखा पर बिंदु a द्वारा दर्शाया जाता है3, शर्त F15< 4_B85_ tačkom b na liniji 4.
यह अनुशंसा की जाती है कि फ़िल्टर की ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना की रेखा आधार की ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना की रेखा के लगभग समानांतर हो।
अंजीर में आधार की ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना की दो चरम रेखाओं के बजाय।4, औसत दाने की एक पंक्ति हो सकती है। उस स्थिति में, अंक B15 और बी85 एक ही पंक्ति पर हैं (जैसा कि चित्र में है)।5).
अक्सर, आधार और जल निकासी परत के बीच दानेदार बनाने का अंतर ऐसा होता है कि आधार और परत के बीच संक्रमण के लिए एक फ़िल्टर ज़ोन पर्याप्त नहीं होता है। इस मामले में, फ़िल्टर में कई फ़िल्टर ज़ोन होते हैं, जो एक ही नियम के अनुसार निर्धारित होते हैं, जब तक कि जल निकासी जमा का सबसे बड़ा अनाज आकार नहीं पहुंच जाता।
क्र.सं.5- फ़िल्टर परतों की गणना का उदाहरण
उपरोक्त विभाजन, सीमा आकार और नियम एक ऐतिहासिक स्रोत से स्थानांतरित किए गए हैं और वर्तमान भू-तकनीकी वर्गीकरण, प्रयोगशाला रिपोर्ट, फ़िल्टर डिज़ाइन या प्रदर्शन योजना का विकल्प नहीं हैं। वास्तविक मिट्टी और जल निकासी प्रणाली के लिए प्रतिनिधि नमूने, उचित परीक्षण, भूमिगत और सतही जल की जांच, कटाव और आंतरिक स्थिरता के साथ-साथ विशिष्ट परियोजना के लागू नियमों और शर्तों के अनुसार एक अधिकृत विशेषज्ञ द्वारा मूल्यांकन की आवश्यकता होती है।