Сохтори хок
Зери сохтори хок ҷойгиршавии фазаи сахт дар массаи заминӣ дар назар дошта мешавад. Чунон ки маълум аст, хок аз зарраҳои сахт ва холигиҳое иборат аст, ки бо об, ҳаво ё буғи об пур шудаанд, одатан қисман бо ҳаво ва қисман бо об. Мувофиқи ҷойгиршавии зарраҳои сахт дар хок сохтори он муайян мешавад. Сохторҳои хоки ноҷамъшуда ва ҳамбаста аз ҳамдигар ба таври ҷиддӣ фарқ мекунанд.
Сохтори хоки ноҷамъшуда
Сохтори хоки беалок зери таъсири ҷозиба ба вуҷуд меояд. Зарраҳои сахти ин хок калонтаранд ва ба поён меафтанд, зери таъсири ҷозиба таҳшин мешаванд, дар ҳоле ки қувваҳои ҷалби байнимолекулавии чунин зарраҳо вуҷуд надоранд ё ночизанд ва аз ҷониби ҷозиба мағлуб мешаванд. Аз ин рӯ, дар хоки беалок зарраҳои сахт паҳлу ба паҳлу ҷой мегиранд ва фазои озодро байни зарраҳои ҷойгиршуда ишғол мекунанд (sl. 1_a_). Агар зарраҳои хоки беалок шаклан қариб гирд ва якхела бошанд, чунон ки дар ҳолати қуми таркиби яксон мумкин аст, он гоҳ сохтор метавонад аз ҳама зич (sl. 1_b_) ё аз ҳама суст (sl. 1_c_) бошад, ки аз ҷойгиршавии зарраҳои сахт дар хок вобаста аст. Сохтори аз ҳама зич ба бузургтарин имконияти зичшавии хоки беалок мувофиқат мекунад ва ковокии он nmin=26% аст. Сохтори аз ҳама суст ба хурдтарин зичшавии имконпазири хоки беалок мувофиқат мекунад ва ковокии он nmax=48% аст. Ҳамин тавр, масалан, қуми сусти регзорҳо n=47% дорад.
Сл. 1 Сохтори хоки беалоқа
Агар хоки ғайриҳамбаста андозаҳои гуногуни донача дошта бошад, ба тавре ки зарраҳои майдатар холигиҳои байни зарраҳои калонтарро пур кунанд (расм 2), ковокии хок ба таври назаррас камтар мешавад (n=20% ва камтар).
Sl. 2. Сохтори хоки беалокаи андозаҳои гуногуни зарраҳо
Сохтори хоки пайвандшуда
Дар хоки пайвандшуда сохтор нисбат ба хоки ғайрибандшуда дигар аст. Дар хоки пайвандшуда қувваҳои когезия ба вуҷуд меоянд, ки аз қувваи ҷозибаи зарраҳои майда қавитар буда, онҳоро дар сатҳҳои тамос ба ҳам мечаспонанд. Аз ин рӯ, ин зарраҳо ба тартиби поён намеафтанд, балки ба ҳамдигар ва паҳлуи ҳам мечаспанд (рас. 3_a_), ҳамин тавр сохтори занҷирмонанди шабакавӣ (рас. 3_b_), барфакшакл (рас. 3_c_) ва ғайра ба вуҷуд меояд, ки онҳоро сохторҳои дараҷаи олӣ меноманд. Чунин сохторҳо ковокии калон доранд, ки метавонад то 60-80% массаи умумиро ташкил диҳад, ки дар хоки ғайрибандшуда мумкин нест.
Sl. 3. Сохтори хоки пайвастшуда
Порозӣ ва коэффисиенти порозӣ
Ковокии хок бо нисбати ҳаҷми ковокҳо нисбат ба ҳаҷми умумии хок муайян карда мешавад (расм. 4).
Рас. 4. Порознокӣ ва коэффисиенти порознокии хок
Агар мо бо
- Vp = ҳаҷми ковокӣ дар хок
- Vm = ҳаҷми зарраҳои сахт
- V = ҳаҷми умумии хок,
порознокии хок n аз рӯи таъриф
n = VP / V = VP / (VP + Vm),
яъне ба % ҳаҷми умумии хок
n = 100 * VP / (VP + Vm) %.
Коэффисиенти ковокии хок бо нисбати ҳаҷми сӯрохиҳо ба ҳаҷми зарраҳои сахт муайян карда мешавад:
e = VP / Vm.
Аз формулаи порозият n чунин дорем:
nVP + nVm = VP, аз ин ҷо Vm = VP(1-n) / n.
Ин арзишро дар формула барои e ҷойгузин карда, ҳосил мекунем
e = n / (1-n).
Аз ин муодила ба даст меорем
e - ne = n; n = e / (1 + e).
Коэффисиенти ковокӣ зичии хокро нишон медиҳад. Агар коэффисиенти e калонтар бошад, ҳамон қадар зичии хок камтар аст ва баръакс. Агар баъзе хоки фишурдашаванда таҳти бор нишинад, бо ёрии коэффисиенти ковокӣ пеш аз нишаст ва пас аз он андозаи нишаст Δ_h_ муайян карда мешавад.
Қабати хоки фишурдашавандаи ғафсиаш h -ро дида мебароем (рас. 5_a_). Агар ин қабатро бор кунем, он ба андозаи Δ_h_ менишинад, ба тавре ки ғафсии он дар натиҷаи борбардорӣ то h1 кам мешавад. Бинобар ин
Δ_h_ = h – h1.
Азбаски нишасти хоки фишурдашаванда ба ҳисоби ковокӣ ба амал меояд, зеро зарраҳои сахт амалан фишурдашаванда нестанд, ҳамчунин об низ, агар ковокии хок бо он қисман ё пурра пур шуда бошад, ин нишастро метавон ба таври схемавӣ дар расм 5_b_ нишон дод.
Расм. 5. Нишастани Δh қабати фишурдашавандаи хок бо ғафсии h зери бор
Агар мо бо h0 баландии хаёлии қабати зарраҳои сахтро бе ғавс, ки баландии коҳишёфта ном дорад, нишон диҳем, он гоҳ нишасти Δ_h_-ро нисбат ба баландии коҳишёфтаи h0 бо робитаи зерин ифода карда метавонем:
Агар мо қабати хокро бо паҳнӣ ва дарозии ба як воҳид баробар дар назар гирем, пас баландии h, h1 ва h0 ҳаҷмҳоро ифода мекунанд, бинобар ин
дар он ҷо e коэффитсиенти ковокӣ пеш аз нишаст, e1 баъд аз нишаст мебошад. Аз гуфтаҳои боло нишаст ҳосил мешавад
Δ_h_ = h0 (e-e1).
Нишастро нисбат ба баландии қабат h пеш аз нишаст ифода кардан мумкин аст, агар арзиши баландии камкардашуда h0‑ро иваз кунем:
h0 = h – nh = h (1-n) = h / (1+e),
азбаски n = VP / V = VP / h_,_ аз он ҷо VP = nh.
Пас аз ин ба даст меояд
Навъҳои алоҳидаи хок чунин қиматҳои миёнаи ковокӣ n ва коэффисиенти ковокӣ e доранд:
Намнокии хок
Навъҳои об дар хок
Об дар хок дар шакли об дар ковокии байни зарраҳои сахт, ба истилоҳ оби ковокӣ, сипас ҳамчун оби адсорбшуда дар зарраҳои сахт ва ҳамчун оби конститутсионӣ пайдо мешавад.
Оби сӯрохҳо аз оби озод байни зарраҳои сахт иборат аст, ки ҳаракати он тибқи қонуни Дарси сурат мегирад, сипас оби ҷозибавӣ, ки таҳти таъсири ҷозиба аз боло ба поён дар ҳамаи самтҳо ҳаракат мекунад, аммо ҳаракати он тибқи қонуни Дарси сурат намегирад, оби капиллярӣ, ки таҳти таъсири қувваҳои капиллярӣ ҳаракат мекунад ва оби шиддати рӯизаминӣ, ки бо шиддати рӯизаминӣ дар кунҷҳои байни зарраҳои сахти хок нигоҳ дошта мешавад ва боз оби кунҷии сӯрохӣ номида мешавад. Ҳамаи ин обро бо хушконидани хок дар ҳарорати 110oC пурра хориҷ кардан мумкин аст.
Обҳои адсорбшуда онҳоеанд, ки зарраҳои сахтро иҳота мекунанд ва бо онҳо тавассути қувваҳои молекулавӣ пайвастанд. Ин ба истилоҳ филми обӣ аст, ки ғафсии он 6-80 µµ (1µµ=10-6 mm, милимикрон) мебошад. Таъсири оби адсорбшуда дар зарраҳои калонтар ночиз аст, вале ҳар қадар зарраҳо майдатар бошанд, ҳамон қадар таъсири он бештар мешавад, зеро сатҳи умумии зарраҳо зиёд мегардад ва дар натиҷа нисбати оби адсорбшуда ба зарраҳои сахт дар воҳиди ҳаҷми хок меафзояд. Ин обро танҳо қисман бо хушк кардан дар 110oC хориҷ кардан мумкин аст.
Обҳои конститутсионӣ ба шакли химиявӣ дар кристаллҳои маъданҳои зарраҳои сахти хок пайваст шудаанд. Ин об хеле кам аст ва онро бо хушк кардани хок хориҷ кардан мумкин нест. Аз ин рӯ, ин обро метавон ҳамчун қисми таркибии зарраи сахт шуморид.
Миқдори об дар хок
Тибқи таъриф, миқдори об дар хок ё намии хок таносуби вазни обе мебошад, ки дар хок мавҷуд аст, ба вазни ҷузъҳои сахти он. Аз рӯи миқдори об дар хок се ҳолат фарқ мекунанд: хок пурра бо об сершуда, хок қисман бо об сершуда ва хок комилан хушк.
Хок комилан бо об сер шудааст
Агар бо n ковокии хок, γs вазни ҳаҷмии ҳамаи зарраҳо ва γw вазни ҳаҷмии обро ишора кунем, пас намнокии хоки серобшуда wZ бо муодилаи зерин ифода карда мешавад
Хок қисман бо об сершуда
Агар бо Ww вазни обе, ки дар хок мавҷуд аст, ва бо Wd вазни зарраҳои сахт, яъне вазни хушку хок, ишора кунем, пас намнокии хок w
w = Ww / Wd , яъне ба фоизи вазни хушки хок: w = 100 Ww / Wd.
Дар ин ҳолат намии хокро метавон бо дараҷаи намнокӣ Sr ифода кард, ки таносуби вазни воқеии об дар хок ба он вазни об дар ҳамон хок мебошад, ки агар ҳамаи ковокҳо бо об пур мешуданд, яъне ба вазни оби хоки сершуда:
яъне барои _γ_w = 1,00 Sr = w*γs / e.
Ҳудудҳои ниҳоӣ барои дараҷаи намнокӣ чунинанд:
- барои хоки комилан хушк w = 0; Sr = 0
- барои хоки пурра сершуда w = e/γs; Sr = e/γs * γs / e = 1,0.
Sl. 6. Намунаи хок қисман бо об сершуда
Дараҷаи сершавӣ (ки баъзан ҳамчунин серобӣ ё дараҷаи намнокӣ номида мешавад) инчунин бо нисбати ҳаҷми ковокиҳои бо об пуршуда ба ҳаҷми умумии ковокиҳо ифода карда мешавад (расм. 6):
Sr = V2 / V1
ки V2 ҳаҷми ковокиҳои бо об пуршуда, V1 ҳаҷми умумии ковокиҳои бо об, ҳаво ва газҳо пуршуда аст. Агар w намии хок ба % аз вазни хушки хок Wd, бошад, пас мо дорем
V2 * γW = w Wd, аз ин ҷо V2 = w Wd / γw.
Аз тарафи дигар, дорем, ки V1 = V – Vd, ва чун Vd * γs = Wd, пас
Vd = Wd / γs и V1 = V – Wd / γs.
Аз ин рӯ, дараҷаи серобии хок Sr чунин хоҳад буд
яъне дар фоизи вазни хушки хок
Хок пурра хушк
Дар ин ҳолат w = 0. Ҳама оби ковок хориҷ шудааст, дар ҳоле ки оби адсорбшуда танҳо қисман бартараф шудааст, яъне филми обӣ ҳанӯз вуҷуд дорад, аммо ғафсии он кам шудааст.