Struktur taneuh
Ku struktur taneuh dimaksudkeun susunan fase padet dina massa taneuh. Sakumaha dipikanyaho, taneuh diwangun ku partikel padet jeung pori-pori anu dieusian ku cai, hawa, atawa uap cai, biasana sabagian ku hawa sabagian ku cai. Numutkeun susunan partikel padet dina taneuh ditangtukeun strukturna. Struktur taneuh leupas jeung taneuh kabeungkeut béda pisan hiji jeung nu séjénna.
Struktur taneuh leupas
Struktur taneuh teu ngiket kabentuk dina pangaruh gravitasi. Partikel padet tina taneuh ieu leuwih kasar jeung ragrag ka handap, ngendap dina pangaruh gravitasi, sedengkeun gaya tarik intermolekul tina partikel sapertos kitu teu aya atawa leutik pisan sarta éléh ku gravitasi. Ku kituna dina taneuh teu ngiket partikel padet ngahiji hiji gigireun nu séjén, ngeusian rohangan kosong di antara partikel anu geus susun (sl. 1_a_). Lamun partikel taneuh teu ngiket wangunna kira-kira buleud jeung ukuranana sarua, saperti dina kasus pasir kalayan komposisi seragam, maka strukturna bisa jadi pangpadetna (sl. 1_b_) atawa pangjarangna (sl. 1_c_), gumantung kana susunan partikel padet dina taneuh. Struktur pangpadetna saluyu jeung kamungkinan panggedéna pikeun ngamampatkeun taneuh teu ngiket, sarta porositasna nmin=26%. Struktur pangjarangna saluyu jeung kamungkinan pangleutikna pikeun ngamampatkeun taneuh teu ngiket, sarta porositasna nmax=48%. Ku kituna contona pasir leupas tina bukit pasir boga n=47%.
Gbr. 1 Struktur taneuh leupas
Lamun taneuh leupas miboga rupa-rupa ukuran bijih, sahingga partikel leutik ngeusian rohangan kosong antara anu leuwih gedé (gbr. 2), porositas taneuh nyata leuwih leutik (n=20% jeung leuwih leutik deui).
Sl. 2. Struktur taneuh teu ngiket kalayan ukuran butir anu béda-béda
Struktur taneuh beungkeut
Dina taneuh anu kabeungkeut, strukturna béda jeung dina taneuh anu teu kabeungkeut. Dina taneuh anu kabeungkeut muncul gaya kohési, anu leuwih kuat tibatan gaya gravitasi partikel leutik sarta ngajadikeun éta napel dina permukaan kontak. Ku kituna partikel ieu henteu ragrag ka handap sacara runtut, tapi tetep nempel hiji dina séjénna sarta hiji gigireun séjénna (sl. 3_a_), sahingga ngabentuk struktur mirip ranté jeung jaring (sl. 3_b_), struktur hérang siga serpihan (sl. 3_c_) jeung sajabana, anu disebut struktur urutan leuwih luhur. Struktur sapertos kieu miboga porositas anu gedé, anu bisa ngahontal 60-80% tina massa total, hal anu teu mungkin dina taneuh anu teu kabeungkeut.
Gbr. 3. Struktur taneuh kabeungkeut
Porositas jeung koefisien porositas
Porositas taneuh dihartikeun salaku babandingan volume pori kana total volume taneuh (gbr. 4).
Gbr. 4. Porositas jeung koéfisién porositas taneuh
Lamun urang nandaan ku
- Vp = volume pori dina taneuh
- Vm = volume partikel padet
- V = jumlah total volume taneuh,
porositas taneuh n sacara definisi nyaéta
n = VP / V = VP / (VP + Vm),
nyaéta dina % tina total volume taneuh
n = 100 * VP / (VP + Vm) %.
Koéfisién porositas taneuh dihartikeun ku babandingan volume pori kana volume partikel padet:
e = VP / Vm.
Tina rumus pikeun porositas n urang meunang:
nVP + nVm = VP, sahingga Vm = VP(1-n) / n.
Ku ngaganti nilai ieu dina rumus pikeun e urang meunang
e = n / (1-n).
Tina persamaan ieu urang meunang
e - ne = n; n = e / (1 + e).
Koéfisién porositas némbongkeun kerapatan taneuh. Mun koéfisién e leuwih gedé, hartina kerapatan taneuh leuwih leutik, jeung sabalikna. Lamun hiji taneuh anu bisa dikomprés ngahosong dina beban, ngaliwatan koéfisién porositas saméméh jeung sanggeus ngahosong bisa ditangtukeun gedéna ngahosong Δ_h_.
Hayu urang niténan lapisan taneuh nu bisa dikomprés kalayan kandel h (sl. 5_a_). Lamun lapisan ieu dibebanan, éta bakal nyusut nepi ka jangkungna Δ_h_, sahingga kandelna alatan beban bakal ngurangan jadi h1. Ku kituna
Δ_h_ = h – h1.
Ku sabab pangerepihan taneuh komprésibel lumangsung alatan pori-pori, sabab partikel padetna praktis teu bisa dierepkeun, sarta ogé cai, lamun pori taneuh dieusian ku éta sabagian atawa sagemblengna, mangka pangerepihan ieu bisa digambarkeun sacara skéma dina gbr. 5_b_.
Gbr. 5. Pangleyungan Δh lapisan taneuh mampet kandelna h dina beban
Lamun urang nandaan ku h0 jangkungna angan-angan tina lapisan partikel padet tanpa pori, anu disebut jangkungna réduksi, mangka urang bisa nganyatakeun panglingkangan Δ_h_ patalina jeung jangkungna réduksi h0 ku babandingan kieu:
Lamun urang niténan lapisan taneuh kalayan lébar jeung panjang nu sarua jeung hiji hijian, mangka jangkungna h, h1 jeung h0 ngagambarkeun volume, ku kituna
di mana e mangrupa koefisien porositas saméméh, e1 sanggeus susut. Tina nu geus disebutkeun, diala susutna
Δ_h_ = h0 (e-e1).
Pangrurudan bisa ditepikeun patalina jeung jangkungna lapisan h saméméh pangrurudan lamun urang ngaganti nilai jangkungna diréduksi h0:
h0 = h – nh = h (1-n) = h / (1+e),
sabab n = VP / V = VP / h_,_ sahingga VP = nh.
Ku kituna hasilna nyaéta
Rupa-rupa jenis taneuh miboga nilai rata-rata porositas n jeung koéfisién porositas e ieu di handap:
Kandungan Uap Taneuh
Jinis cai dina taneuh
Cai dina taneuh muncul dina wangun cai dina pori-pori antara partikel padet nu disebut cai pori, tuluy salaku cai adsorpsi dina partikel padet jeung salaku cai konstitusional.
Cai pori diwangun ku cai bébas di antara partikel padet, anu gerakna lumangsung nurutkeun hukum Darcy, tuluy cai gravitasi, anu gerakna ku pangaruh gravitasi ti luhur ka handap dina sakabéh arah, tapi gerakna henteu lumangsung nurutkeun hukum Darcy, cai kapilér anu gerak ku pangaruh gaya kapilér, jeung cai tegangan permukaan, anu katahan ku tegangan permukaan dina juru-juru antara partikel padet taneuh sarta ogé disebut cai pori sudut. Sakabéh cai ieu bisa dipiceun sagemblengna ku ngagaringkeun taneuh dina suhu 110oC.
Cai adsorpsi nyaéta cai nu ngaliput partikel padet, nu kabeungkeut ku gaya molekular. Ieu nu disebut lapisan cai, anu kandelna antara 6-80 µµ (1µµ=10-6 mm, milimikron). Pangaruh cai adsorpsi dina partikel nu leuwih kasar teu pati gedé, tapi beuki leutik partikelna beuki gedé pangaruhna, sabab luas permukaan partikel nambahan sarta ku kituna babandingan cai adsorpsi kana partikel padet dina hiji hijian volume taneuh ogé ningkat. Cai ieu ngan bisa dipiceun sabagian ku ngagaringkeun dina 110oC.
Cai konstitusional sacara kimia ngahiji dina kristal mineral tina partikel padet taneuh. Cai ieu jumlahna saeutik pisan jeung teu bisa dipiceun ku ngagaringkeun taneuh. Ku kituna cai ieu bisa dianggap minangka bagian pangwangun tina partikel padet.
Jumlah cai dina taneuh
Numutkeun hartina, jumlah cai dina taneuh atawa kadar cai taneuh nyaéta babandingan beurat cai nu aya dina taneuh jeung beurat bahan padetna. Dumasar kana jumlah cai dina taneuh dibédakeun tilu kaayaan: taneuh nu sagemblengna jenuh cai, taneuh nu sabagian jenuh cai, jeung taneuh nu sagemblengna garing.
Taneuh jenuh cai lengkep
Lamun urang nandaan n minangka porositas taneuh, γs beurat volumetrik sakabéh partikel, γw beurat volumetrik cai, mangka kadar cai taneuh jenuh wZ bisa diébréhkeun ku persamaan di handap ieu
Taneuh sabagian jenuh ku cai
Lamun urang tandaan ku Ww beurat cai anu aya dina taneuh, jeung ku Wd beurat partikel padet, nya éta beurat garing taneuh, mangka kadar cai taneuh w
w = Ww / Wd , atawa dina perséntase beurat garing taneuh: w = 100 Ww / Wd.
Dina hal ieu kadar cai taneuh bisa diungkabkeun ku tingkat kajenuhan Sr nu nunjukkeun babandingan beurat cai sabenerna dina taneuh jeung beurat cai dina taneuh anu sarua lamun sakabéh pori dieusi ku cai, nyaéta kana beurat cai taneuh jenuh:
nangtukeun pikeun _γ_w = 1,00 Sr = w*γs / e.
Wates niléy pikeun tingkat kalembaban nyaéta:
- pikeun taneuh garing pisan w = 0; Sr = 0
- pikeun taneuh nu jenuh lengkep w = e/γs; Sr = e/γs * γs / e = 1,0.
Sl. 6. Sampel taneuh sawaréh jenuh ku cai
Darajat jenuh (anu kadang ogé disebut kasajénuhan atawa darajat kalembaban) ogé diébréhkeun ku babandingan antara volume pori anu dieusian ku cai jeung total volume pori (gbr. 6):
Sr = V2 / V1
di mana V2 nyaéta volume pori anu dieusi cai, V1 nyaéta volume total pori anu dieusi cai, hawa jeung gas. Lamun w nyaéta kalembaban taneuh dina % tina beurat garing taneuh Wd, mangka urang boga
V2 * γW = w Wd, ti dinya V2 = w Wd / γw.
Di sisi séjén, urang boga yén V1 = V – Vd, ku kituna sabab Vd * γs = Wd, mangka éta
Vd = Wd / γs jeung V1 = V – Wd / γs.
Ku kituna, derajat jenuh taneuh Sr bakal
nyaeta dina perséntase beurat garing taneuh
Taneuh sakabéhna garing
Dina hal ieu w = 0. Sadaya cai pori geus dipiceun, sedengkeun cai adsorpsi ngan sabagian dipiceun, nyaéta lapisan cai masih aya, tapi kandelna geus ngurangan.