Ngày nay, Savo Kusić tập trung vào cửa sổ gỗ, cửa sổ nhôm-gỗ, cửa sổ tùy chỉnh, cửa ra vào và yêu cầu báo giá. Văn bản này vẫn là một kho lưu trữ kỹ thuật và không phải là một đề nghị về thiết kế địa kỹ thuật, thử nghiệm trong phòng thí nghiệm hoặc công tác đào đất.
Các pha của vật liệu trong đất
Đất bao gồm ba pha: rắn, lỏng và khí. Pha rắn được biểu thị bằng các hạt rắn, nước lỏng và pha khí bằng không khí kín hoặc hơi nước trong lỗ chân lông của đất.
Một số loại đất có thể bao gồm một, hai hoặc ba pha, nghĩa là đất có thể là hệ thống một pha, hai pha hoặc ba pha. Các tính chất vật lý của đất phụ thuộc vào từng giai đoạn riêng lẻ.
Đất không kết dính, chẳng hạn như cát hoặc sỏi khô hoàn toàn, chỉ bao gồm một pha - các hạt rắn. Không khí tồn tại trong các lỗ rỗng của đất đó không bị đóng và không cản trở sự chuyển động của các hạt rắn nên không thể coi là một pha.
Đất kết dính ẩm trên mực nước ngầm, bao gồm các hạt rắn và lỗ chân lông kín, được lấp đầy một phần bằng nước và một phần bằng không khí hoặc hơi nước, là đất của hệ thống ba pha. Trong trường hợp chất rắn chuyển động, nước và không khí trong các lỗ rỗng của đất trái ngược nhau cùng một lúc.
Đất nằm dưới mực nước ngầm, có lỗ rỗng được lấp đầy hoàn toàn bằng nước nên không có không khí hoặc hơi nước trong đó, là hệ thống hai pha. Đất ở các lớp sâu hơn được coi là hệ thống hai pha, bởi vì không khí kín trong các lỗ rỗng của đất ở độ sâu lớn hơn không có ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất vật lý của nó, trong trường hợp đó được xác định bởi các tính chất của pha rắn và lỏng.
Thành phần hạt
Thành phần rắn của đất là các khoáng chất hoặc chất hữu cơ có kích thước khác nhau, từ những viên sỏi, khối lớn có kích thước hàng trăm, hàng nghìn mm cho đến kích thước của một phân tử. Như bạn đã biết, một phân tử là một phần triệu milimet, một milimicron. Kích thước nhỏ nhất của chất rắn trong đất được coi là 20 mor micron.
Kích thước của các hạt đất rắn có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất vật lý của nó. Độ thô này được thể hiện bằng thành phần hạt, biểu thị tỷ lệ giữa kích thước hạt riêng lẻ theo phần trọng lượng của chúng so với tổng trọng lượng của đất. Việc phân chia đất theo thành phần hạt của nó là khác nhau ở các quốc gia khác nhau. Phân chia của chúng tôi như sau:
Giới hạn kích thước hạt
Kích thước 2 mm – ranh giới giữa thành phần đất hạt thô và hạt mịn. Các hạt rắn lên tới 2mm thể hiện sự dâng lên mao dẫn của nước trong đất. Đất hạt thô không có hiện tượng mao dẫn. Kích thước 0,2 mm – ranh giới giữa cát hạt thô (sắc) và cát hạt mịn (mềm). Kích thước 0,02 mm – giới hạn mà các hạt riêng lẻ trong đất có thể được nhận biết bằng mắt thường. Kích thước 0,002 mm – ranh giới giữa đất rời và đất sét Kích thước 0,0002 mm – ranh giới giữa đất sét và đất sét keo. Chất rắn dưới 0,002 mm có ảnh hưởng lớn đến tính chất vật lý của đất. Những thành phần này tạo nên độ kết dính của đất, và nếu chúng nhỏ hơn và có nhiều hơn trong đất thì độ kết dính của đất sẽ rõ rệt hơn. Tuy nhiên, độ bám dính của đất còn phụ thuộc vào thành phần khoáng của các hạt rắn nhỏ hơn 0,002 mm. Nếu những hạt này được hình thành do sự phân hủy của các khoáng chất rất cứng như thạch anh thì độ kết dính của chúng rất thấp hoặc không tồn tại và khả năng hấp thụ nước của chúng cũng tương đối thấp. Nếu các hạt bên dưới 0,002 mm được tạo ra từ quá trình phân hủy vật liệu đất sét, thì chúng có đặc tính liên kết mạnh hơn nếu các hạt nhỏ hơn, trong khi khả năng hấp thụ nước của các hạt đó rất cao. Thành phần hạt của đất cung cấp dữ liệu quan trọng và đáng tin cậy về một số tính chất vật lý của nó. Nếu các hạt đất sét có giá trị dưới 0,002 mm chiếm ưu thế trong đất thì có thể kết luận rằng loại đất đó có tính dẻo, kết dính, hút ẩm, có độ mao dẫn cao, độ thấm thấp và có góc ma sát trong thấp. Thành phần hạt của đất được biểu thị bằng các đường thành phần hạt (hình 1).
Sl. 1 - Các đường thành phần hạt của đất: 1-cát sỏi; 2-cát bụi; 3-bụi cát; 4-đất sét; 5-đất sét
Tọa độ của các đường thành phần hạt thể hiện phần trọng lượng của các hạt rắn nhỏ hơn đường kính được biểu thị bằng hoành độ của điểm đã cho. Ví dụ: tại điểm A của đường 4, tọa độ cho thấy có các hạt 92% nhỏ hơn 2 mm và các hạt 8% còn lại lớn hơn 2 mm.
Phân loại đất theo thành phần hạt
Đất chứa các hạt rắn lớn hơn 2 mm được phân loại theo sự phân chia chung của đất theo thành phần hạt, thể hiện trong hình. 1. Khi làm như vậy, phần có nhiều nhất trong đất sẽ được sử dụng làm phần cơ bản, trong khi phần còn lại là phần bổ sung. Ví dụ, nếu thành phần chung của đất chủ yếu là cát với lượng sỏi nhỏ hơn thì loại đất đó được phân loại là cát sỏi, còn ngược lại sẽ là sỏi cát. Trong phân loại, tỷ trọng của các phần riêng lẻ trong đất cũng có thể được chỉ định. Ví dụ: nếu đất chứa 15% đất sét, 45% bụi, 30% cát và 10% sỏi, thì đất đó có thể được phân loại là đất sét có 15% đất sét và 10% sỏi.
Tuy nhiên, đối với đất hạt mịn có chứa các hạt rắn nhỏ hơn 2 mm, việc phân loại dựa trên thành phần hạt thường được thực hiện theo sơ đồ hình tam giác. Có một số sơ đồ như vậy, trong đó chúng tôi sẽ liệt kê sơ đồ cơ bản nhất từ Cục Đất đai Hoa Kỳ, hình. 2.
Hình. 2 - Sơ đồ tam giác đất của Cục đất Hoa Kỳ
Sơ đồ gồm ba trục tọa độ gấp thành một tam giác đều, trong đó mỗi trục biểu thị một phần là cát, bụi và đất sét tính theo % trọng lượng của toàn bộ khối đất. Bề mặt của sơ đồ được chia thành các vùng 10, mỗi vùng đại diện cho một loại đất riêng biệt. Mỗi cạnh của tam giác đại diện cho một hoành độ mà từ đó các tọa độ song song với hai hoành độ còn lại được nâng lên.
Mỗi điểm trong sơ đồ này có tọa độ 3 biểu thị tỷ lệ phần trăm của phần 3 được chỉ định trong một loại đất nhất định và xác định loại đất. Vì vậy, ví dụ, điểm M trên sơ đồ tượng trưng cho đất sét. Nó thu được theo cách từ sơ đồ thành phần dạng hạt. 1 xác định các phân số riêng lẻ, trong trường hợp này sẽ là (dòng 4 trong hình. 1): 35% đất sét, 25% bụi, 40% cát, trong đó lượng sỏi 8% bị bỏ qua vì nó nhỏ hơn 10%.
Phân loại này đề cập đến các phần cát, bụi và sỏi theo phân chia của Mỹ, nhưng nó được áp dụng như vậy vì các giá trị so sánh và kinh nghiệm mà nó có được với cách phân loại đó.
Mức độ không đồng đều của đất
Theo Allen Hazen, mức độ không đồng đều của đất là tỷ lệ (hình 3)
U=d60/d10
trong đó d60 là đường kính hạt tương ứng với tọa độ 60% và d10 là đường kính hạt tương ứng với tọa độ 10%. Với U < 5 đất có thành phần đồng nhất, với U = 5 – 15 đất có thành phần không đồng đều ở mức độ vừa phải, đối với U > 15 đất có thành phần không đồng đều. Khi đường thành phần hạt dốc, giá trị độ không đồng đều U là nhỏ, trong khi đó đối với đường phẳng là lớn. Giá trị nhỏ nhất của U là 1. Nếu đường thành phần hạt phẳng hơn thì giá trị U sẽ cao hơn. Đối với cát, thông thường nhất là U=1-15, đối với đất sét U=10-90, nhưng đối với đất có thành phần rất không đồng đều U có thể có giá trị rất lớn.
Hình. 3 - Xác định đường kính hạt d60 và d10
Quy tắc lọc
Quy tắc này dựa trên thành phần hạt của bộ lọc, nhiệm vụ của nó là giảm độ dốc thủy lực tại điểm tiếp xúc giữa đất và lớp thoát nước đá bằng kích thước hạt chuyển tiếp, nhằm ngăn chặn việc nước ngầm rửa trôi các hạt đất nhỏ. Các điều kiện cơ bản mà lớp lọc phải đáp ứng là có khả năng thấm nước và ổn định.
Có một số quy tắc về thành phần bộ lọc, trong đó chỉ có quy tắc của Terzaghi sẽ được liệt kê ở đây là quy tắc nổi tiếng nhất.
Quy tắc của Terzaghi
Quy tắc của Terzaghi có nội dung: Độ tạo hạt của bộ lọc phải sao cho các hạt của nó với số lượng 15% phần trọng lượng của toàn bộ khối bộ lọc (F15) lớn hơn ít nhất 4 lần so với các hạt lớn nhất của đất mà bộ lọc nằm trên (đế) với lượng 15% chia theo trọng lượng các phần của đế (B15) không lớn hơn 4 lần B85, tức là kích thước của các hạt nhỏ nhất ở 85% phần theo trọng lượng của đế. Quy tắc này có thể được thể hiện bằng các quan hệ:
F15/B15 > 4 và F15/B85 < 4.
Tỷ lệ thứ nhất đảm bảo khả năng thấm nước của bộ lọc, trong khi tỷ lệ thứ hai đảm bảo tính ổn định của bộ lọc.
Hình. 4 - Quy tắc lọc Terzaghia
Các hạt nhỏ nhất và lớn nhất của đế được trình bày trong hình. 4 đường biên giới 1 và 2. Các đường giới hạn của bộ lọc là 3 và 4. Điều kiện F15 > 4_B15_ được biểu thị bằng điểm a trên đường biên 3, điều kiện F15 < 4_B85_ tačkom b na liniji 4.
Khuyến nghị rằng đường thành phần hạt của bộ lọc gần như song song với đường thành phần hạt của đế.
Thay vì hai đường cực đại của thành phần hạt của đế như trong hình. 4, có thể là một dòng tạo hạt trung bình. Trong trường hợp đó, các điểm B15 và B85 nằm trên cùng một dòng (như trong Hình. 5).
Thông thường, sự khác biệt về độ tạo hạt giữa lớp nền và lớp thoát nước là do một vùng lọc không đủ cho quá trình chuyển đổi giữa lớp nền và lớp. Trong trường hợp này, bộ lọc bao gồm một số vùng lọc, được xác định theo cùng một quy tắc, cho đến khi đạt được kích thước hạt lớn nhất của cặn thoát nước.
Hình. 5 - Ví dụ tính toán các lớp lọc
Các phân chia, kích thước giới hạn và quy tắc được liệt kê được chuyển từ nguồn lịch sử và không thay thế cho phân loại địa kỹ thuật hiện tại, báo cáo phòng thí nghiệm, thiết kế bộ lọc hoặc kế hoạch hoạt động. Hệ thống đất và thoát nước thực tế yêu cầu lấy mẫu đại diện, thử nghiệm thích hợp, kiểm tra nước ngầm và nước mặt, xói mòn và độ ổn định bên trong cũng như đánh giá của chuyên gia có thẩm quyền theo các quy định và điều kiện hiện hành của dự án cụ thể.