Avahîya xakê
Bi strukturê axê tê wate kirin rêkeftina faza hişk di girseya erdî de. Wekî ku tê zanîn, ax ji parêzên hişk û poreyên bi av, hewa an buhara avê tijî ye, pir caran qismek bi hewa qismek bi av. Li gorî rêkeftina parçeyên hişk di axê de, struktura wê tê diyar kirin. Strukturên axa negirêdayî û girêdayî bi rengek girîng ji hev cuda ne.
Struktura axa negirêdayî
Struktûra erdê ya nebindest di bin bandora gravîtasyonê de çêdibe. Parçeyên hişk ên vê erdê mezinir in û ber bi jêr ve têne, di bin bandora gravîtasyonê de dimînin, dema ku hêzên hevdûrkejandina molekulî yên wisa ne hene an jî pir kêm in û ji hêla gravîtasyonê ve hatine derbas kirin. Ji ber vê yekê li erdê ya nebindest parçeyên hişk li tenişta hev têne danîn, cihê vala yê di navbera parçeyên hatine danîn de dagir dikin (wêne 1_a_). Heke parçeyên erdê ya nebindest bi qederê hema hema gerdûnî bin û ji heman mezinahiyê bin, wek ku dibe rewşa qûrta li gorî pêkhatina yekgirtî, hingê struktur dikare herî qelew be (wêne 1_b_) an jî herî kêm (wêne 1_c_), ku ev ji rêzkirina parçeyên hişk di erdê de bi depende. Struktûra herî qelew li hevhatina herî mezin a qelibandina erdê ya nebindestê digihîne û porozîteya wê nmin=26% e. Struktûra herî kêm li hevhatina herî kêm a qelibandina erdê ya nebindest digihîne û porozîteya wê nmax=48% e. Wek mînak, qûrta şil a qûmê dinayan n=47% heye.
Sl. 1 Struktura axa nebindkirî
Heke axa ne girêdayî qelewahiya cûrbecûr a danelan be, bi awayekî ku parçeyên herî hûr valahiyên di navbera parçeyên mezin de tije dikin (wêne 2), porozîteya axê bi giranî kêmtir e (n=20% û kêmtir).
Wêne 2. Struktûra erdê ya nebindest bi mezinahiya cûda ya dênikan
Struktura axa girêdayî
Li cem xaka girêdayî, avahî ji ya xaka bêgirêdan cuda ye. Li cem xaka girêdayî hêzên kohêzyonê derdikevin holê, ku ji hêza gravîtasyonê ya parçeyên biçûk bihêztir in û wan li ser rûyên têkiliya wan dikevin hev. Ji ber vê yekê van parçeyan bi rêza xwe naçin ber bi jêr, lê li hev û li cem hev diçepin (wêne 3_a_), bi vî awayî avahiya zincîrî-torê (wêne 3_b_), avahiya pelpelî (wêne 3_c_) hwd. çêdikin, ku têne gotin avahiyên pileya bilind. Wisa avahî porozîteya mezin heye, ku dikare bigihêje 60-80% ji giraniya tevahî, ku li cem xaka bêgirêdan nekarî ye.
Sl. 3. Sazûmana axa girêdayî
Porozîte û koefîsyenta porozîteyê
Porozîteya axê bi rêjeya qebareya poran li ber qebareya giştî ya axê tê pênase kirin (wêne 4).
Sl. 4. Porozîte û koefîsiyenta porozîteyê ya axê
Heke em bi nîşan bixin bi
- Vp = qehbeya porî ya di axê de
- Vm = qada cîhê parçeyên hişk
- V = hemû volûma axê,
porozîteya axê n ji bilêvkirinê ve
n = VP / V = VP / (VP + Vm),
an jî di % ji hejmara tevahiya axê de
n = 100 * VP / (VP + Vm) %.
Koefîsyenta porozîteya axê bi rêjeya qebareya poran li gorî qebareya pariyên hişk tê pênasekirin:
e = VP / Vm.
Ji formulê ji bo porozîteya n em dixwînin:
nVP + nVm = VP, ji vir Vm = VP(1-n) / n.
Bi cihkirina vê nirxê di şablona e de em distînin
e = n / (1-n).
Ji vê hevkêşeyê em digirin
e - ne = n; n = e / (1 + e).
Koefîsyenta porozîteyê tengiya axê nîşan dide. Ger koefîsyenta e mezintir be, ewqas tengiya axê kêm dibe û berevajî. Heke axeke hêsan-hilbasker di bin barkirinê de bine, bi alîkariya koefîsyenta porozîteyê berî û piştî nizm-bûnê dikare mezinahiya nizm-bûnê Δ_h_ were diyarkirin.
Rûniştina qatek axa tijîkirî ya qelewî h (wêne 5_a_) binirxînin. Heke em vê qatekê barkirin, ew ê bi bilindahiya Δ_h_ rûne, bi vî awayî qelewbûna wê ji ber barkirinê dê bi h1 kêm bibe. Ji ber vê yekê
Δ_h_ = h – h1.
Ji ber ku rûniştina axa têgûhejbûna li ser hesabê poran tê kirin, ji ber ku parçeyên qevî bi pratikî nayên têgûhejin, û her weha av jî, heke porên axê bi wê têne tijîkirin bi beşekî an bi tevahî, ev rûniştin dikare bi şemayî li ser wêne 5_b_ were nîşan dan.
Wêne 5. Nişesta Δh ya qatek axê ya qeblîbû, bi qelewtiya h, di bin barê de
Heke em bi h0 bilindahiya xeyalî ya qata parçeyên hişk bê pora nîşan bidin, ku jê re bilindahiya kêmkirî tê gotin, wê hingê em dikarin rûniştina Δ_h_ li hemberî bilindahiya kêmkirî h0 bi ev têkiliyê bihejînin:
Heke em qatek axê bi firehî û dirêjahiya ku wek yekê ne binirxînin, hingê bilindahiya h, h1 û h0 qebareyan temsîl dikin, û ji ber vê yekê ew e
ku e berî lîstina danînê koefîsyenta porozîteyê ye, e1 piştî lîstina danînê. Ji yê pêşîn tê wergirtin lîstina danînê
Δ_h_ = h0 (e-e1).
Rûniştin dikare li gorî bilindahiya qatê h berî rûniştinê were diyar kirin heke em nirxa bilindahiya kêmkirî h0 biguherînin:
h0 = h – nh = h (1-n) = h / (1+e),
ji ber ku n = VP / V = VP / h_,_ ku ji vir VP = nh.
Ji ber vê yekê tê girtin
Hin cureyên axê xwedî nirxên navîn yên porozîteyê n û koefîsiyenta porozîteyê e ya jêrîn in:
Nermbûna axê
جورên avê di xwê de
Av di axê de di şêwazên avê di nav qalikên di navbera parçeyên hişk de, bi navê ava porî derdikeve, paşê wek ava adsorbkirî li ser parçeyên hişk û wek ava konstitûsyonî.
Avê porî ji avê azad ya di nav parçeyên hişk de pêk tê, ku tevgera wê li gorî qanûna Darcy tê kirin, paşê avê giravîtasyonê, ku di bin bandora giravîtasyonê de ji jor ber bi jêr di hemû arastayan de diçe, lê tevgera wê li gorî qanûna Darcy nayê kirin, avê kapîlary ku di bin bandora hêzên kapîlary de diçe û avê tensiyona rûberî, ku bi tensiyona rûberî di goşeyên di navbera parçeyên hişk ên axê de tê girtin û jê re jî avê porî ya goşeyî tê gotin. Hemû ev av dikare bi hişkkirina axê li germahiya 110oC bi tevahî were rakirin.
Avê adsorbkirî ew e ku parçeyên hişk digire, û ji bo wan bi hêzên molekulî girêdayî ye. Ev ya tê gotin fîlma avî ye, ku stûrahiya wê di nav 6-80 µµ de diguhere (1µµ=10-6 mm, milimikron). Bandora avê adsorbkirî li gorî parçeyên mezin hindik e, lê her çend parçeyên biçûktir bin, bandora wê jî mezin dibe, ji ber ku rûyê giştî yê parçeyan zêde dibe û bi vî awayî jî rêjeya avê adsorbkirî li hember parçeyên hişk di yek qada hacimê ya axê de zêde dibe. Ev av tenê bi qismî dikare bi hişkandina li 110oC were rakirin.
Avê konstitûsyonî ew e ku bi şêweyek kimyewî di krîstalên mineralên parçeyên hişk ên axê de hatiye yek kirin. Ji vê avê pir hindik heye û ew bi hişkandina axê nayê rakirin. Ji ber vê yekê ev av dikare wek beşek pêkhatî ya parçeya hişk were hesibandin.
Qeza avê di axê de
Li gorî pênaseyê, mîqdara ava di axê de an jî nermbûna axê têkiliya giraniya avê ya di axê de hêsan bûye bi giraniya parçeyên wê yên hişk. Li gorî mîqdara avê di axê de sê rewş têne cuda kirin: axa bi tevahî bi avê hatiye têrkirin, axa bi qasî têrkirî bi avê û axa bi tevahî hişk.
Erd bi tevahî bi avê tê têr kirin
Heke em bi n porozîteya axê, γs giraniya cismî ya hemû parçeyan, γw giraniya cismî ya avê nîşan bidin, wê hingê şilbûna axa têrkirî wZ dikare bi hevkêşeya jêrîn were ifade kirin
Ax bi qismî bi avê tije ye
Heke em bi Ww giraniya avê ku di nav axê de heye, bi Wd giraniya parçeyên hişk an jî giraniya ziwa ya axê nîşan bidin, wê hingê şilbûna axê w
w = Ww / Wd , ango di sedîyên giraniya quru ya axê de: w = 100 _Ww / Wd.
Di vê rewşê de nermbûna axê dikare bi astê nermbûnê Sr were ifade kirin, ku têkiliya giraniya rastîn a avê ya di axê de bi ew giraniya avê ya di heman axê de ye ku heke hemû pore bi avê hatibûn tijî kirin, yanî li gorî giraniya avê ya axa têrkirî:
an ji bo _γ_w = 1,00 Sr = w*γs / e.
Sînorên sînorî ji bo asta şilbûnê ev in:
- ji bo axa bi tevahî zuwa w = 0; Sr = 0
- ji bo xaka bi tevahî tije w = e/γs; Sr = e/γs * γs / e = 1,0.
Sl. 6. Nimûneyek axê bi qismî bi avê tê têrkirin
Pileyê têrbûnê (ku carinan jê re têrbûn an pileyê şilbûnê jî tê gotin) her weha bi rêjeya hejandina porên tijî avê li gor hejmara giştî ya poran ve tê xuyang kirin (wêne 6):
Sr = V2 / V1
ku V2 qebareya porên bi av tijîkirî ye, V1 qebareya giştî ya porên bi av, hewa û gazan tijîkirî ye. Heke w şilbûna axê di %ê giraniya axa hişk Wd, de be, hingê me hene
V2 * γW = w Wd, ji vir V2 = w Wd / γw.
Ji aliyek din ve, heye ku V1 = V – Vd, û ji ber ku Vd * γs = Wd, ew e
Vd = Wd / γs û V1 = V – Wd / γs.
Loma, asta têrbûna axê Sr dê be
an jî di sedî de ji giraniya xushk a axê
Ax bi tevahî hişk
Di vê rewşê de w = 0. Hemû ava porî hatiye rakirin, lê ava adsorbekirî tenê bi qismî hatiye rakirin, ango filmê avê hîn jî heye, lê qalindahiya wê kêm bûye.