ໂຄງສ້າງຂອງດິນ, ຄວາມຮູຮວງ ແລະ ຄວາມຊຸ່ມ

ໂຄງສ້າງຂອງດິນ

ໂດຍໂຄງສ້າງຂອງດິນໝາຍເຖິງການຈັດລຽງຂອງຂັ້ນຕອນແຂງໃນມວນດິນ. ດັ່ງທີ່ຮູ້ກັນ, ດິນປະກອບດ້ວຍອະນຸພາກແຂງ ແລະ ຮູພອດທີ່ເຕັມດ້ວຍນ້ຳ, ອາກາດ ຫຼື ອາຍນ້ຳ, ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນບາງສ່ວນອາກາດ ແລະບາງສ່ວນນ້ຳ. ຕາມການຈັດວາງຂອງອະນຸພາກແຂງໃນດິນ ໂຄງສ້າງຂອງມັນຈຶ່ງຖືກກຳນົດ. ໂຄງສ້າງຂອງດິນທີ່ບໍ່ຍຶດເກາະ ແລະ ດິນທີ່ຍຶດເກາະ ແຕກຕ່າງກັນຢ່າງຊັດເຈນ.

ໂຄງສ້າງຂອງດິນທີ່ບໍ່ຍຶດເກາະ

ໂຄງສ້າງຂອງດິນບໍ່ຍຶດຕິດຈະເກີດຂຶ້ນພາຍໃຕ້ຜົນຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງ. ອະນຸພາກແຂງຂອງດິນຊະນິດນີ້ມີຂະໜາດໃຫຍ່ກວ່າ ແລະຕົກລົງຂ້າງລຸ່ມ, ຕະກອນພາຍໃຕ້ແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ໃນຂະນະທີ່ບໍ່ມີ ຫຼືມີໜ້ອຍຫຼາຍທີ່ຈະຊະນະແຮງດຶງດູດລະຫວ່າງໂມເລກຸນຂອງອະນຸພາກເຊັ່ນນັ້ນ. ເນື່ອງຈາກນີ້ ໃນດິນບໍ່ຍຶດຕິດ ອະນຸພາກແຂງຈະຈັດວາງຢູ່ຂ້າງກັນ ໂດຍໃຊ້ພື້ນທີ່ວ່າງລະຫວ່າງອະນຸພາກທີ່ຈັດວາງໄວ້ (ຮູບ 1_a_). ຖ້າອະນຸພາກຂອງດິນບໍ່ຍຶດຕິດມີຮູບຄ່ອນຂ້າງກົມ ແລະມີຂະໜາດເທົ່າກັນ, ເຊັ່ນອາດເປັນກໍລະນີຂອງຊາຍທີ່ມີອົງປະກອບສະເໝີກັນ, ໂຄງສ້າງກໍອາດຈະເປັນແບບ ໜາແນ່ນທີ່ສຸດ (ຮູບ 1_b_) ຫຼື ຫຼວມທີ່ສຸດ (ຮູບ 1_c_), ຂຶ້ນກັບການຈັດວາງຂອງອະນຸພາກແຂງໃນດິນ. ໂຄງສ້າງໜາແນ່ນທີ່ສຸດກົງກັບຄວາມຫນາແນ່ນສູງສຸດທີ່ເປັນໄດ້ຂອງດິນບໍ່ຍຶດຕິດ ແລະຄວາມພຸ່ງພາຍໃນຂອງມັນແມ່ນ nmin=26%. ໂຄງສ້າງຫຼວມທີ່ສຸດກົງກັບຄວາມຫນາແນ່ນຕ່ຳສຸດທີ່ເປັນໄດ້ຂອງດິນບໍ່ຍຶດຕິດ ແລະຄວາມພຸ່ງພາຍໃນຂອງມັນແມ່ນ nmax=48%. ດັ່ງນັ້ນ ເຊັ່ນຕົວຢ່າງ ຊາຍຫຼວມຂອງດອນຊາຍມີ n=47%.

ຮູບ. 1 ໂຄງສ້າງຂອງດິນທີ່ບໍ່ຍຶດຕິດ

ຖ້າດິນບໍ່ເຊື່ອມກັນມີຂະໜາດເມັດຫຼາຍຂະໜາດ, ເຊັ່ນໃຫ້ອະນຸພາກລະອຽດເຕັມຊ່ອງວ່າງລະຫວ່າງອະນຸພາກໃຫຍ່ (ຮູບ 2), ຄວາມພຸງໂພງຂອງດິນຈະນ້ອຍລົງຫຼາຍ (n=20% ແລະນ້ອຍກວ່າ).

ຮູບ 2. ໂຄງສ້າງຂອງດິນບໍ່ຍຶດຕິດທີ່ມີຂະໜາດເມັດຫຼາຍລະດັບ

ໂຄງສ້າງຂອງດິນທີ່ຍຶດຕິດ

ໃນດິນທີ່ມີການຍຶດປະສານ ໂຄງສ້າງຈະແຕກຕ່າງຈາກດິນບໍ່ປະສານ. ໃນດິນທີ່ມີການຍຶດປະສານ ມີແຮງຍຶດຕິດເກີດຂຶ້ນ ຊຶ່ງແຂງກວ່າແຮງດຶງດູດຂອງອະນູນ້ອຍ ແລະຈັບພວກມັນໃຫ້ຕິດກັນຢູ່ຕາມພື້ນຜິວສຳຜັດ. ດ້ວຍເຫດນີ້ ອະນູເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ຕົກລົງລຸ່ມຕາມລຳດັບ ແຕ່ຍັງຕິດກັນຢູ່ທັງລະຫວ່າງກັນແລະກັນ (ຮູບ 3_a_), ສ້າງໂຄງສ້າງແບບເຄືອຂ່າຍເປັນສາຍ (ຮູບ 3_b_), ແບບຟູຟອງ (ຮູບ 3_c_) ແລະອື່ນໆ, ທີ່ເອີ້ນວ່າໂຄງສ້າງລະດັບສູງ. ໂຄງສ້າງແບບນີ້ມີຄວາມພອງຮູຫຼາຍ, ຊຶ່ງອາດໄປເຖິງ 60-80% ຂອງມວນລວມ, ເຊິ່ງບໍ່ສາມາດເກີດໃນດິນບໍ່ປະສານໄດ້.

ຮູບ 3. ໂຄງສ້າງຂອງດິນທີ່ຍຶດແນ່ນ

ຄວາມມີຮູພອງ ແລະ ຄ່າສຳປະສິດຄວາມມີຮູພອງ

ຄວາມພອງຕົວຂອງດິນ ກຳນົດໂດຍອັດຕາສ່ວນລະຫວ່າງປະລິມານຮູຮອຍຕໍ່ປະລິມານລວມຂອງດິນ (ຮູບ 4).

ຮູບ. 4. ຄວາມພອງ ແລະສຳປະສິດຄວາມພອງຂອງດິນ

ຖ້າເຮົາໝາຍກຳນົດດ້ວຍ

• Vp = ປະລິມານຮູພອງໃນດິນ
• Vm = ປະລິມານຂອງອະນຸພາກແຂງ
• V = ປະລິມານລວມຂອງດິນ,

ຄວາມພູນວ່າງຂອງດິນ n ຕາມນິຍາມແມ່ນ

n = VP / V = VP / (VP + Vm),

ຫຼືເປັນ % ຂອງປະລິມານລວມຂອງດິນ

n = 100 * VP / (VP + Vm) %.

ຄ່າສຳປະສິດຄວາມພອງຮູຂອງດິນ ກຳນົດໂດຍອັດຕາສ່ວນຂອງປະລິມາດຮູວ່າງຕໍ່ປະລິມາດຂອງອະນຸພາກແຂງ:

e = VP / Vm.

ຈາກສູດສຳລັບຄວາມພອກພຽງ n ພວກເຮົາໄດ້:

nVP + nVm = VP, ດັ່ງນັ້ນ Vm = VP(1-n) / n.

ເມື່ອແທນຄ່ານີ້ໃນສູດຂອງ e ຈະໄດ້

e = n / (1-n).

ຈາກສົມການນີ້ ເຮົາໄດ້

e - ne = n; n = e / (1 + e).

ຄ່າສັມປະສິດຄວາມຮູບພອງສະແດງຄວາມໜາແນ່ນຂອງດິນ. ຖ້າຄ່າ e ສູງກວ່າ ຄວາມໜາແນ່ນຂອງດິນກໍຈະຕ່ຳລົງ ແລະກົງກັນຂ້າມ. ຖ້າດິນທີ່ຍຸບຕົວໄດ້ງ່າຍບາງຊະນິດເກີດການຍຸບຕົວພາຍໃຕ້ພາລະ ສາມາດກຳນົດຂະໜາດການຍຸບຕົວ Δ_h_ ໄດ້ໂດຍໃຊ້ຄ່າສັມປະສິດຄວາມຮູບພອງກ່ອນ ແລະຫຼັງການຍຸບຕົວ.

ໃຫ້ພິຈາລະນາຊັ້ນດິນທີ່ອັດຕົວໄດ້ ຄວາມຫນາ h (ຮູບ 5_a_). ຖ້າເຮົາໃຫ້ໂຫຼດແກ່ຊັ້ນນີ້ ມັນຈະຍຸບຕົວລົງເທົ່າກັບຄວາມສູງ Δ_h_ ດັ່ງນັ້ນຄວາມຫນາຂອງມັນຈະຫຼຸດລົງເຫຼືອ h1 ອັນເນື່ອງຈາກໂຫຼດ. ດັ່ງນັ້ນ

Δ_h_ = h – h1.

ເນື່ອງຈາກການຍຸບຕົວຂອງດິນທີ່ອັດຕົວໄດ້ເກີດຈາກຮູພອກ ເພາະອະນຸພາກແຂງແທບຈະບໍ່ອັດຕົວໄດ້ ແລະນ້ຳກໍເຊັ່ນດຽວກັນ ຖ້າຮູພອກໃນດິນຖືກນ້ຳເຕັມບາງສ່ວນ ຫຼືເຕັມສົມບູນ ການຍຸບຕົວນີ້ຈຶ່ງສາມາດສະແດງແບບຫຍໍ້ໆໄດ້ຕາມຮູບ 5_b_.

ຮູບ 5. ການຍຸບຕົວ Δh ຂອງຊັ້ນດິນທີ່ອັດຕົວໄດ້ ຄວາມໜາ h ພາຍໃຕ້ແຮງກົດດັນ

ຖ້າເຮົາກໍານົດ h0 ເປັນຄວາມສູງຈິນຕະນາການຂອງຊັ້ນອະນຸພາກແຂງທີ່ບໍ່ມີຮູພຸນ, ເອີ້ນວ່າ ຄວາມສູງທີ່ຫຼຸດຮູບ, ແລ້ວເຮົາສາມາດສະແດງການຍຸບຕົວ Δ_h_ ທຽບກັບຄວາມສູງທີ່ຫຼຸດຮູບ h0 ໄດ້ດ້ວຍສູດ:

ຖ້າເຮົາພິຈາລະນາຊັ້ນດິນທີ່ມີຄວາມກວ້າງແລະຄວາມຍາວເທົ່າກັບ 1, ແລ້ວຄວາມສູງ h, h1 ແລະ h0 ຈະແທນປະລິມາດ, ເພາະສະນັ້ນ

ໂດຍທີ່ e ແມ່ນສຳປະສິດຄວາມຮູຮຸນກ່ອນ, e1 ຫຼັງການຍຸບຕົວ. ຈາກສ່ວນກ່ອນນີ້ໄດ້ຮັບການຍຸບຕົວ

Δ_h_ = h0 (e-e1).

ການຍຸບຕົວສາມາດສະແດງໄດ້ໃນຮູບສັດສ່ວນກັບຄວາມສູງຂອງຊັ້ນ h ກ່ອນຍຸບຕົວ ຖ້າເຮົາແທນຄ່າຄວາມສູງຫຼຸດຮູບ h0:

h0 = h – nh = h (1-n) = h / (1+e),

ເນື່ອງຈາກ n = VP / V = VP / h_,_ ດັ່ງນັ້ນ VP = nh.

ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງໄດ້

ດິນແຕ່ລະປະເພດມີຄ່າເຉລຍຂອງຄວາມຮູຮອຍ n ແລະ ສຳປະສິດຄວາມຮູຮອຍ e ດັ່ງນີ້:

ຄວາມຊຸ່ມຂອງດິນ

ປະເພດນ້ຳໃນດິນ

ນ້ໍາໃນດິນປະກົດໃນຮູບຂອງນ້ໍາໃນຮູຮອຍລະຫວ່າງອະນຸພາກແຂງ ທີ່ເອີ້ນວ່າ ນ້ໍາໃນຮູພອຣ໌, ຈາກນັ້ນເປັນ ນ້ໍາທີ່ຖືກ adsorb ຢູ່ເທິງອະນຸພາກແຂງ ແລະ ເປັນ ນ້ໍາປະກອບໂຄງສ້າງ.

ນ້ຳຮູພອງ ປະກອບດ້ວຍ ນ້ຳອິດສະລະ ຢູ່ລະຫວ່າງເມັດແຂງ, ການເຄື່ອນທີ່ຂອງມັນເປັນໄປຕາມກົດຂອງ Darcy, ຕໍ່ມາແມ່ນ ນ້ຳແຮງຖ່ວງ, ທີ່ເຄື່ອນລົງຈາກເທິງລົງລຸ່ມໃນທຸກທິດທາງພາຍໃຕ້ແຮງດຶງດູດໂລກ, ແຕ່ການເຄື່ອນທີ່ຂອງມັນບໍ່ເປັນໄປຕາມກົດ Darcy, ນ້ຳຄາປິລາຣີ ທີ່ເຄື່ອນພາຍໃຕ້ແຮງຄາປິລາຣີ ແລະ ນ້ຳຂອງ ແຮງຕຶງຜິວ, ທີ່ຖືກຍຶດຢູ່ໂດຍແຮງຕຶງຜິວໃນມຸມລະຫວ່າງເມັດດິນແຂງ ແລະຍັງເອີ້ນອີກວ່າ ນ້ຳຮູພອງມຸມ. ນ້ຳທັງໝົດນີ້ສາມາດຖອນອອກໄດ້ຢ່າງສົມບູນໂດຍການແຫ້ງດິນທີ່ອຸນຫະພູມຂອງ 110oC.

ນ້ໍາທີ່ຖືກ adsorb ແມ່ນນ້ໍາທີ່ຫຸ້ມອະນຸພາກແຂງ ແລະ ຖືກຍຶດໄວ້ໂດຍແຮງລະດັບໂມເລກຸນ. ນີ້ເອີ້ນວ່າ ຟິມນ້ໍາ, ຄວາມຫນາຂອງມັນຢູ່ໃນຊ່ວງ 6-80 µµ (1µµ=10-6 mm, milimikron). ອິດທິພົນຂອງນ້ໍາທີ່ຖືກ adsorb ຕໍ່ອະນຸພາກໃຫຍ່ຈະມີນ້ອຍ, ແຕ່ຖ້າອະນຸພາກລະອຽດຂຶ້ນ ອິດທິພົນກໍຈະຫຼາຍຂຶ້ນ, ເນື່ອງຈາກພື້ນທີ່ລວມຂອງອະນຸພາກເພີ່ມຂຶ້ນ ແລະ ດັ່ງນັ້ນສັດສ່ວນຂອງນ້ໍາທີ່ຖືກ adsorb ຕໍ່ອະນຸພາກແຂງໃນໜຶ່ງຫນ່ວຍປະລິມານຂອງດິນກໍເພີ່ມຂຶ້ນ. ນ້ໍານີ້ສາມາດຖອນອອກໄດ້ພຽງບາງສ່ວນໂດຍການເຮັດໃຫ້ແຫ້ງທີ່ 110oC.

ນ້ໍາປະກອບໂຄງສ້າງ ແມ່ນນ້ໍາທີ່ປະສົມຢູ່ໃນໂຄງຜົງແຮ່ຂອງອະນຸພາກແຂງຂອງດິນໃນຮູບແບບເຄມີ. ນ້ໍາຊະນິດນີ້ມີນ້ອຍຫຼາຍ ແລະ ບໍ່ສາມາດຖອນອອກໄດ້ໂດຍການເຮັດໃຫ້ດິນແຫ້ງ. ດັ່ງນັ້ນ ນ້ໍານີ້ອາດຖືກຖືວ່າເປັນສ່ວນປະກອບໜຶ່ງຂອງອະນຸພາກແຂງ.

ປະລິມານນ້ຳໃນດິນ

ຕາມນິຍາມ ປະລິມານນ້ຳໃນດິນ ຫຼື ຄວາມຊຸ່ມຊື່ນຂອງດິນ ແມ່ນອັດຕາສ່ວນລະຫວ່າງນ້ຳໜັກຂອງນ້ຳທີ່ມີຢູ່ໃນດິນ ກັບນ້ຳໜັກຂອງສານແຂງຂອງມັນ. ຕາມປະລິມານນ້ຳໃນດິນ ມີສາມກໍລະນີ: ດິນອີ່ມນ້ຳເຕັມທີ່, ດິນອີ່ມນ້ຳບາງສ່ວນ ແລະດິນແຫ້ງສະໝູນ.

ດິນອິ່ມນ້ຳຢ່າງສົມບູນ

ຖ້າເຮົາກຳນົດໃຫ້ n ແມ່ນຄວາມຮູ້ຮອຍພອຣອສຂອງດິນ, γs ນ້ຳໜັກຈຳເພາະປະລິມານຂອງອະນຸພາກທັງໝົດ, γw ນ້ຳໜັກຈຳເພາະປະລິມານຂອງນ້ຳ, ແລ້ວຄວາມຊຸ່ມຂອງດິນອິ່ມຕົວ wZ ສາມາດສະແດງໄດ້ດ້ວຍສົມການຕໍ່ໄປນີ້

ດິນອຸ່ມນ້ໍາບາງສ່ວນ

ຖ້າເຮົາກຳນົດໃຫ້ Ww ແມ່ນນ້ຳໜັກຂອງນ້ຳທີ່ມີຢູ່ໃນດິນ, ແລະ Wd ແມ່ນນ້ຳໜັກຂອງອະນຸພາກແຂງ ຫຼື ນ້ຳໜັກແຫ້ງຂອງດິນ, ແລ້ວຄວາມຊຸ່ມຂອງດິນ w

w = Ww / Wd , ຄືເປັນສ່ວນຮ້ອຍຂອງນ້ຳໜັກແຫ້ງຂອງດິນ: w = 100 _Ww / Wd.

ໃນກໍລະນີນີ້ ຄວາມຊຸ່ມຊື່ນຂອງດິນສາມາດສະແດງໄດ້ດ້ວຍ ລະດັບຄວາມຊຸ່ມ Sr ຊຶ່ງໝາຍເຖິງອັດຕາສ່ວນຂອງນ້ຳໜັກຈິງຂອງນ້ຳໃນດິນ ຕໍ່ນ້ຳໜັກນ້ຳໃນດິນດຽວກັນ ທີ່ຈະເປັນໄປໄດ້ຖ້າທຸກຮູຂຸມຂົນຖືກອີ່ມເຕັມດ້ວຍນ້ຳ, ຫຼືຕາມນ້ຳໜັກຂອງນ້ຳໃນດິນອີ່ມນ້ຳ:

ຫຼືສຳລັບ _γ_w = 1,00  Sr = w*γs / e.

ຄ່າຂີດຈຳກັດຂອງລະດັບຄວາມຊຸ່ມແມ່ນ:

1. ສຳລັບດິນແຫ້ງສົມບູນ w = 0; Sr = 0
2. ສຳລັບດິນອິ່ມຕົວຢ່າງສົມບູນ w = e/γs; Sr = e/γs * γs / e = 1,0.

ຮູບ 6. ຕົວຢ່າງດິນທີ່ອີ່ມນ້ຳບາງສ່ວນ

ລະດັບການອີ່ມນ້ໍາ (ບາງຄັ້ງເອີ້ນວ່າ ຄວາມອີ່ມຕົວ ຫຼື ລະດັບຄວາມຊຸ່ມ) ຍັງສາມາດສະແດງໂດຍອັດຕາສ່ວນລະຫວ່າງປະລິມານຮູພຸງທີ່ເຕັມດ້ວຍນ້ໍາ ຕໍ່ປະລິມານຮູພຸງລວມ (ຮູບ 6):

Sr = V2 / V1

ເຊິ່ງ V2 ແມ່ນປະລິມານຂອງຮູພອງທີ່ເຕັມນ້ຳ, V1 ແມ່ນປະລິມານລວມຂອງຮູພອງທີ່ເຕັມນ້ຳ, ອາກາດ ແລະກາຊ. ຖ້າ w ແມ່ນຄວາມຊຸ່ມຂອງດິນເປັນ % ຂອງນ້ຳໜັກແຫ້ງຂອງດິນ Wd, ດັ່ງນັ້ນພວກເຮົາມີ

V2 * γW = w Wd, ຈາກນັ້ນ V2 = w Wd / γw.

ໃນອີກດ້ານໜຶ່ງ, ເຮົາມີວ່າ V1 = V – Vd, ດັ່ງນັ້ນເມື່ອ Vd * γs = Wd, ກໍ່ແມ່ນ

Vd = Wd / γs ແລະ V1 = V – Wd / γs.

ດັ່ງນັ້ນ, ລະດັບການອິ່ມຕົວຂອງດິນ Sr ຈະເປັນ

ຫຼືໃນຮ້ອຍລະຂອງນ້ຳໜັກແຫ້ງຂອງດິນ

ດິນແຫ້ງສົນທິບູນ

ໃນກໍລະນີນີ້ w = 0. ນ້ຳຮູພອງຖືກຂັບອອກໝົດແລ້ວ, ໃນຂະນະທີ່ນ້ຳທີ່ຖືກດູດຊັບອອກໄປພຽງບາງສ່ວນ, ຄື ຟິມນ້ຳຍັງຄົງມີຢູ່, ແຕ່ຄວາມໜາຂອງມັນຫຼຸດລົງ.