მასალის ფაზები ნიადაგში და გრანულომეტრიული შემადგენლობა

დღეს სავო კუსიჩი ორიენტირებულია ხის ფანჯრებზე, ხის-ალუმინის ფანჯრები, მორგებული ფანჯრები, კარი და ითხოვს ციტატას. ეს ტექსტი რჩება ტექნიკურ არქივად და არ არის გეოტექნიკური დიზაინის, ლაბორატორიული ტესტირების ან მიწის სამუშაოების შეთავაზება.

მასალების ფაზები ნიადაგში

ნიადაგი სამი ფაზისგან შედგება: მყარი, თხევადი და აირისებრი. მყარი ფაზა წარმოდგენილია მყარი ნაწილაკებით, თხევადი წყლით, ხოლო აირისებრი ფაზა ნიადაგის ფორებში დახურული ჰაერით ან წყლის ორთქლით.
ნიადაგის ზოგიერთი ტიპი შეიძლება შედგებოდეს ერთი, ორი ან სამი ფაზისგან, რაც ნიშნავს, რომ ნიადაგი შეიძლება იყოს ერთფაზიანი, ორფაზიანი ან სამფაზიანი სისტემა. ნიადაგის ფიზიკური თვისებები დამოკიდებულია ცალკეულ ფაზებზე. არათანმიმდევრული ნიადაგი, როგორიცაა სრულიად მშრალი ქვიშა ან ხრეში, შედგება მხოლოდ ერთი ფაზისგან - მყარი ნაწილაკებისგან. ჰაერი, რომელიც არსებობს ამ ნიადაგის ფორებში, არ არის დახურული და არ ეწინააღმდეგება მყარი ნაწილაკების მოძრაობას, ამიტომ ის არ შეიძლება ჩაითვალოს ფაზად. მიწისქვეშა წყლების დონის ზემოთ ტენიანი თანმიმდევრული ნიადაგი, რომელიც შედგება მყარი ნაწილაკებისა და დახურული ფორებისგან, ნაწილობრივ სავსე წყლით და ნაწილობრივ ჰაერით ან წყლის ორთქლით, არის სამფაზიანი სისტემის ნიადაგი. მყარი ნივთიერების გადაადგილების შემთხვევაში ნიადაგის ფორებში წყალი და ჰაერი ერთდროულად ეწინააღმდეგება ერთმანეთს. მიწისქვეშა წყლების დონის ქვემოთ ნიადაგი, რომლის ფორები მთლიანად წყლით არის სავსე, ისე რომ მათში ჰაერი და წყლის ორთქლი არ იყოს, ორფაზიანი სისტემაა. ღრმა ფენებში ნიადაგი მიჩნეულია ორფაზიან სისტემად, რადგან დახურული ჰაერი ნიადაგის ფორებში დიდ სიღრმეზე არ ახდენს მნიშვნელოვან გავლენას მის ფიზიკურ თვისებებზე, რაც ამ შემთხვევაში განისაზღვრება მყარი და თხევადი ფაზების თვისებებით.

გრანულომეტრიული შემადგენლობა

მიწის მყარი ინგრედიენტებია სხვადასხვა ზომის მინერალური ან ორგანული ნივთიერებები, დაწყებული დიდი კენჭებიდან და ბლოკებიდან, ასობით და ათასობით მილიმეტრის ზომით ერთი მოლეკულის ზომამდე. მოგეხსენებათ, მოლეკულა არის მილიმეტრის მემილიონედი, ერთი მილიმიკრონი. ნიადაგის მყარი ნივთიერებების ყველაზე მცირე ზომა ითვლება 20 m ან მიკრონი.
ნიადაგის მყარი ნაწილაკების ზომა ძალიან დიდ გავლენას ახდენს მის ფიზიკურ თვისებებზე. ეს უხეშობა გამოიხატება გრანულომეტრიული შემადგენლობით, რომელიც წარმოადგენს ცალკეული მარცვლის ზომის თანაფარდობას მათი წონის ნაწილების მიხედვით ნიადაგის მთლიან წონასთან. ნიადაგის დაყოფა გრანულომეტრიული შემადგენლობის მიხედვით სხვადასხვა ქვეყანაში განსხვავებულია. ჩვენი განყოფილება შემდეგია:

ნაწილაკების ზომის ლიმიტები

ზომა2 mm- საზღვარი მსხვილმარცვლიან და წვრილმარცვლოვან ნიადაგს შორის. მყარი ნაწილაკები მდე2mmაჩვენებს ნიადაგში წყლის კაპილარული აწევას. მსხვილმარცვლოვან ნიადაგს კაპილარულობა არ აქვს. ზომა0,2 mm– საზღვარი მსხვილმარცვლიან (მკვეთრ) და წვრილმარცვლოვან (რბილ) ქვიშას შორის. ზომა0,02 mm- ზღვარი, რომლითაც ნიადაგში ცალკეული მარცვლების ამოცნობა შესაძლებელია შეუიარაღებელი თვალით. ზომა0,002 mm- საზღვარი ფხვიერ ნიადაგსა და თიხას შორის ზომა0,0002 mm- საზღვარი თიხასა და კოლოიდურ თიხას შორის. მყარი ინგრედიენტები ზომით ქვემოთ0,002 mmდიდ გავლენას ახდენენ ნიადაგის ფიზიკურ თვისებებზე. ეს ინგრედიენტები ანიჭებენ ნიადაგის შეკრულობას და თუ ისინი უფრო მცირეა და უფრო უხვად არიან ნიადაგში, ნიადაგის შეკრულობა უფრო გამოხატულია. თუმცა, ნიადაგის შეკრულობა ასევე დამოკიდებულია იმაზე მცირე ზომის მყარი ნაწილაკების მინერალურ შემადგენლობაზე0,002 mm. თუ ეს ნაწილაკები წარმოიქმნება ძალიან მძიმე მინერალების დაშლის შედეგად, როგორიცაა კვარცი, მაშინ მათი შეკრულობა ძალიან დაბალია ან არ არსებობს და წყლის შთანთქმა ასევე შედარებით დაბალია. თუ ნაწილაკები ქვემოთაა0,002 mmწარმოიქმნება თიხის მასალების დაშლის შედეგად, მაშინ მათ აქვთ დამაკავშირებელი თვისებები, რაც უფრო ძლიერია, თუ ნაწილაკები უფრო მცირეა, ხოლო ასეთი ნაწილაკების წყლის შთანთქმა ძალიან მაღალია. ნიადაგის გრანულომეტრიული შემადგენლობა იძლევა მნიშვნელოვან და სანდო მონაცემებს მისი ზოგიერთი ფიზიკური თვისების შესახებ. თუ ნიადაგში ჭარბობს თიხის ნაწილაკები 0,002 mm ქვემოთ, მაშინ უკვე შეიძლება დავასკვნათ, რომ ასეთი ნიადაგი არის პლასტიკური, თანმიმდევრული, ჰიგიროსკოპიული, მაღალი კაპილარულობით, დაბალი გამტარიანობით და აქვს შიდა ხახუნის დაბალი კუთხე.
ნიადაგის გრანულომეტრიული შემადგენლობა წარმოდგენილია გრანულომეტრიული შემადგენლობის ხაზებით (ნახ. 1).

ნახ. 1 - გრანულომეტრიული ნიადაგის შემადგენლობის ხაზები: 1-ხრეშიანი ქვიშა; 2-მტვრიანი ქვიშა; 3-ქვიშიანი მტვერი; 4-თიხის ნიადაგი; 5-თიხა

გრანულომეტრიული კომპოზიციის ორდინატთა ხაზი გვიჩვენებს მოცემული წერტილის აბსცისით წარმოდგენილ დიამეტრზე მცირე მყარი ნაწილაკების წონით ნაწილს. მაგალითად, 4 წრფის A წერტილში ორდინატი გვიჩვენებს, რომ არის 92% ნაწილაკები 2 mm-ზე პატარა, ხოლო დარჩენილი 8% უფრო დიდია ვიდრე 2 mm.

ნიადაგის კლასიფიკაცია გრანულომეტრიული შემადგენლობის მიხედვით

მიწები, რომლებიც შეიცავს 2 mm-ზე დიდ მყარ ნაწილაკებს, კლასიფიცირებულია ნიადაგის ზოგადი დაყოფის მიხედვით გრანულომეტრიული შემადგენლობის მიხედვით, ნაჩვენები ნახ. 1. ამგვარად, ის, რომელიც ყველაზე მეტად არის წარმოდგენილი ნიადაგში, მიიღება ძირითად ფრაქციად, ხოლო დანარჩენები დამატებითი. მაგალითად, თუ ნიადაგის ზოგადი გრანულაცია ძირითადად ქვიშაა ხრეშით მცირე რაოდენობით, მაშინ ასეთი ნიადაგი კლასიფიცირდება როგორც ხრეშიანი ქვიშა, ხოლო საპირისპირო იქნება ქვიშიანი ხრეში. კლასიფიკაციაში ასევე შეიძლება მიეთითოს ცალკეული ფრაქციების წილი ნიადაგში. მაგალითად, თუ ნიადაგი შეიცავს 15% თიხას, 45% მტვერს, 30% ქვიშას და 10% ხრეშს, ის შეიძლება კლასიფიცირდეს, როგორც თიხის ნიადაგი 15% თიხით და 10% ხრეშით.
თუმცა, წვრილმარცვლოვანი ნიადაგებისთვის, რომლებიც შეიცავს 2 mm-ზე მცირე მყარ ნაწილაკებს, კლასიფიკაცია მათი გრანულომეტრიული შემადგენლობის მიხედვით, ჩვეულებრივ, სამკუთხა დიაგრამის მიხედვით ხდება. არსებობს რამდენიმე ასეთი დიაგრამა, რომელთაგან ჩვენ ჩამოვთვლით ყველაზე ძირითადს აშშ-ს ნიადაგების ბიუროდან, ნახ. 2.

ნახ. 2 - აშშ-ის ნიადაგის ბიუროს სამკუთხა დიაგრამა

დიაგრამა შედგება სამი საკოორდინატო ღერძისგან, დაკეცილი ტოლგვერდა სამკუთხედად, რომელშიც თითოეული ღერძი წარმოადგენს ერთ წილადს, კერძოდ, ქვიშას, მტვერს და თიხას მთელი ნიადაგის მასის წონით. დიაგრამის ზედაპირი დაყოფილია 10 ზონებად, რომელთაგან თითოეული წარმოადგენს ნიადაგის ცალკეულ ტიპს. სამკუთხედის თითოეული გვერდი წარმოადგენს აბსცისს, საიდანაც ამაღლებულია ორდინატები დანარჩენი ორი აბსცისის პარალელურად.
ამ დიაგრამაში თითოეულ წერტილს აქვს3კოორდინატები, რომლებიც წარმოადგენს ჩამოთვლილ პროცენტებს3ფრაქციები მოცემულ ნიადაგში და განსაზღვრავს ნიადაგის ტიპს. მაგალითად, დიაგრამაზე M წერტილი წარმოადგენს თიხას. მიღებულია ისე, რომ გრანულომეტრიული კომპოზიციის სქემიდან ნახ.1განსაზღვრეთ ცალკეული ფრაქციები, რომლებიც ამ შემთხვევაში იქნება (ხაზი4ნახ.1):35%თიხა,25%მტვერი,40%ქვიშა, სადაც ოდენობით8%ხრეში უგულებელყოფილია, რადგან ის შეადგენს იმაზე ნაკლებს10%. ეს კლასიფიკაცია ეხება ქვიშის, მტვრისა და ხრეშის ფრაქციებს ამერიკული განყოფილების მიხედვით, მაგრამ იგი მიღებულია როგორც ასეთი შედარებითი მნიშვნელობებისა და ამ კლასიფიკაციის გამოცდილების გამო.

ნიადაგის უთანასწორობის ხარისხი

ალენ ჰეზენის აზრით, ნიადაგის უთანასწორობის ხარისხი არის თანაფარდობა (ნახ.3)

U=დ60/დ10

სადაც დ60მარცვლის დიამეტრი, რომელიც შეესაბამება ორდინატს60%, და _ დ10_ ორდინატის შესაბამისი მარცვლის დიამეტრი10%. U-სთვის< 5 tlo je ravnomernog sastava,
U-სთვის =5-15ნიადაგი შემადგენლობით ზომიერად არათანაბარია, U-სთვის >15ნიადაგი არათანაბარი შემადგენლობისაა. როდესაც გრანულომეტრიული შემადგენლობის ხაზი ციცაბოა, უთანასწორობის ხარისხის მნიშვნელობა U მცირეა, ხოლო ბრტყელი ხაზისთვის დიდი. ყველაზე პატარა მნიშვნელობა U-სთვის არის1. თუ გრანულომეტრიული შემადგენლობის ხაზი უფრო ბრტყელია, U-ის მნიშვნელობა უფრო მაღალია. ქვიშისთვის ჩვეულებრივ U=1-15, თიხნარი ნიადაგებისთვის U=10-90, მაგრამ ძალიან არათანაბარი შემადგენლობის ნიადაგების შემთხვევაში U შეიძლება ჰქონდეს ძალიან დიდი მნიშვნელობები.

სლ.3- მარცვლის დიამეტრის განსაზღვრა დ60და დ10

ფილტრის წესი

ეს წესი ემყარება ფილტრის გრანულომეტრულ შემადგენლობას, რომლის ამოცანაა ნიადაგისა და ქვის დრენაჟის ფენას შორის შეხებისას ჰიდრავლიკური გრადიენტის შემცირება გარდამავალი მარცვლის ზომით, რათა თავიდან იქნას აცილებული მიწისქვეშა წყლებით ნიადაგის მცირე ნაწილაკების გარეცხვა. ძირითადი პირობები, რომელსაც ფილტრის ფენა უნდა აკმაყოფილებდეს, არის ის, რომ იყოს წყალგამტარი და სტაბილური. ფილტრების შედგენის რამდენიმე წესი არსებობს, რომელთა შორის ყველაზე ცნობილი აქ მხოლოდ თერზაღის წესი იქნება ჩამოთვლილი.

თერზაღის წესი

თერზაღის წესში ნათქვამია: ფილტრის გრანულაცია უნდა იყოს ისეთი, რომ მისი მარცვლები ოდენობით15%მთლიანი ფილტრის მასის ნაწილები წონის მიხედვით (F15) იყოს ყველაზე ნაკლებად4ჯერ აღემატება იმ უხეში ნიადაგის ნაწილაკებს, რომლებზეც ფილტრი ეყრდნობა (ბაზებს).15%ნაწილების წონა ბაზის მიხედვით (B15), მეტის გარეშე4ჯერ B85 ეს არის ყველაზე პატარა ნაწილაკების ზომა85%ბაზის წონის ნაწილები. ეს წესი შეიძლება გამოიხატოს ურთიერთობებით: ფ15/ბ15 >4და _ ფ15/ბ85_< 4.
პირველი თანაფარდობა უზრუნველყოფს ფილტრის წყალგამტარობას, მეორე კი მის სტაბილურობას.

სლ.4- თერზაღიას ფილტრის წესი

ფუძის უმცირესი და უდიდესი ნაწილაკები წარმოდგენილია ნახ.4სასაზღვრო ხაზები1და2. ფილტრის სასაზღვრო ხაზებია3და4. მდგომარეობა F15 >4_ბ15_ წარმოდგენილია a წერტილით სასაზღვრო ხაზზე3, მდგომარეობა _ ფ15_< 4_B85_ tačkom b na liniji 4.
რეკომენდირებულია, რომ ფილტრის გრანულომეტრიული შემადგენლობის ხაზი იყოს ბაზის გრანულომეტრიული შემადგენლობის ხაზის დაახლოებით პარალელურად. ფუძის გრანულომეტრიული შემადგენლობის ორი უკიდურესი ხაზის ნაცვლად, როგორც ნახ.4, შეიძლება იყოს საშუალო მარცვლის ერთი ხაზი. ამ შემთხვევაში პუნქტები B15 და B85 იმავე ხაზზე არიან (როგორც ნახ.5). ყველაზე ხშირად, გრანულაციის განსხვავება ფუძესა და დრენაჟის ფენას შორის არის ისეთი, რომ ერთი ფილტრის ზონა არ არის საკმარისი საფუძველსა და ფენას შორის გადასვლისთვის. ამ შემთხვევაში, ფილტრი შედგება რამდენიმე ფილტრის ზონისგან, რომლებიც განისაზღვრება იმავე წესით, სანამ არ მიიღწევა დრენაჟის საბადოს ყველაზე დიდი მარცვლის ზომა.

სლ.5- ფილტრის ფენების გაანგარიშების მაგალითი

ზემოაღნიშნული დაყოფა, ლიმიტის ზომები და წესები გადატანილია ისტორიული წყაროდან და არ წარმოადგენს მიმდინარე გეოტექნიკური კლასიფიკაციის, ლაბორატორიული ანგარიშის, ფილტრის დიზაინის ან შესრულების გეგმის შემცვლელს. ნიადაგისა და დრენაჟის სისტემა მოითხოვს წარმომადგენლობითი სინჯების აღებას, შესაბამის გამოცდას, მიწისქვეშა და ზედაპირული წყლების შემოწმებას, ეროზიისა და შიდა მდგრადობის შემოწმებას, ასევე ავტორიზებული ექსპერტის შეფასებას კონკრეტული პროექტის მოქმედი რეგულაციებისა და პირობების შესაბამისად.