Ìdàgbàsókè ilẹ̀
Nípa ìtòlẹ́sẹẹsẹ ilẹ̀ ni a túmọ̀ sí ìpò tí apá líle wà nínú ibi ilẹ̀. Bí a ṣe mọ̀, ilẹ̀ ń dá lórí àwọn patikulu líle àti àwọn pore tí omi, afẹ́fẹ́ tàbí eéfín omi kún un, ní ọ̀pọ̀ ìgbà díẹ̀ afẹ́fẹ́ díẹ̀ omi ni wọn kún un. Gẹ́gẹ́ bí ìpò àwọn patikulu líle nínú ilẹ̀, ni a ṣe mọ̀ ìtòlẹ́sẹẹsẹ rẹ̀. Ìtòlẹ́sẹẹsẹ ilẹ̀ aláìso pọ̀ àti ilẹ̀ tí a so pọ̀ yàtọ̀ gidigidi sí ara wọn.
Ìtòlẹ́sẹẹsẹ ilẹ̀ aláìso pọ̀
Ìṣètò ilẹ̀ aláìlòpọ̀ ń yí padà nípa ipa agbára walẹ̀. Àwọn patikulu líle ti ilẹ̀ yìí tóbi síi, wọ́n sì ń ṣubú sísàlẹ̀, wọ́n ń jókòó lábẹ́ ipa walẹ̀, nígbà tí àwọn agbára ìfàfẹ̀fẹ̀ àárín-molíkúlù tó ń fà wọ́n pọ̀ kò sí tàbí kéré gan-an, tí walẹ̀ sì ti borí wọn. Nítorí èyí, nínú ilẹ̀ aláìlòpọ̀, àwọn patikulu líle máa ń ṣètò lẹ́gbẹ̀ẹ́ ara wọn, wọ́n ń kún ààyè òfò tó wà láàrín àwọn patikulu tí a ti ṣètò (sl. 1_a_). Bí àwọn patikulu ilẹ̀ aláìlòpọ̀ bá fẹrẹ̀ yí ká, tí wọ́n sì tó ìwọn kan náà, bí ó ṣe lè rí nínú iyanrìn tí ìtòlẹ́sẹẹsẹ rẹ̀ déédéé, nígbà náà ìṣètò lè jẹ́ tó kún jù (sl. 1_b_) tàbí tó tú jù (sl. 1_c_), èyí da lórí bí a ṣe pín àwọn patikulu líle nínú ilẹ̀. Ìṣètò tó kún jù bá ìmọ̀ràn tó ga jù fún fífi ilẹ̀ aláìlòpọ̀ pọ̀ mu, porosity rẹ̀ sì ni nmin=26%. Ìṣètò tó tú jù bá ìmọ̀ràn tó kéré jù fún fífi ilẹ̀ aláìlòpọ̀ pọ̀ mu, porosity rẹ̀ sì ni nmax=48%. Nítorí náà, fún àpẹẹrẹ, iyanrìn tí kò mọ́ra ti àpáta iyanrìn ní n=47%.
Àwòrán 1 Ìtọ́kasí ìkọ́lé ilẹ̀ tí kò ní ìdìpọ̀
Bí ilẹ̀ aláìdáná bá ní ìka ọkà oríṣìíríṣìí, kí àwọn patikulu kékeré máa kun àwọn ààyè láàárín àwọn tó tóbi (àwòrán 2), porosity ilẹ̀ máa kéré gan-an (n=20% àti kéré sí i).
Sl. 2. Ètò ti ilẹ̀ aláìlòpọ̀ tí ọkà rẹ̀ yàtọ̀ ní kíkankíkan
Ìtòlẹ́sẹẹsẹ ilẹ̀ tí a so pọ̀
Ní ilẹ̀ tí a so pọ̀, ìtòsí rẹ̀ yàtọ̀ sí ti ilẹ̀ aláìdá. Ní ilẹ̀ tí a so pọ̀, àwọn agbára ìsọ̀kan yọ̀, tí wọ́n lágbára ju agbára walẹ̀ ti àwọn patikulu kékeré lọ, wọ́n sì ń dì wọ́n mọ́ ara wọn ní àwọn ojú ìbákan. Nítorí èyí, àwọn patikulu wọ̀nyí kì í ṣubú lọ́kọ̀ọ̀kan sí ìsàlẹ̀, ṣùgbọ́n wọ́n ń dúró dídì mọ́ ara wọn lókè ara wọn àti lẹ́gbẹ̀ẹ́ ara wọn (sl. 3_a_), nípa bẹ́ẹ̀ wọn ń dá ìtòsí oníṣọ̀kan tó dà bí ẹ̀wọ̀n-èrọ̀kọ̀ (sl. 3_b_), tó dà bí ìyẹ̀fun/ọ̀fọ̀ (sl. 3_c_) àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ, tí a ń pè ní ìtòsí ìpele tó ga. Ìtòsí báyìí ní porosity tó ga, tí ó lè dé 60-80% ti ìwúwo lapapọ, ohun tí kò ṣeé rí nínú ilẹ̀ aláìdá.
Aw. 3. Ìṣètò ilẹ̀ tí a so pọ̀
Ìhọ̀họ̀ àti olùsọdipúpọ̀ ìhọ̀họ̀
Pọ́ró́sítì ilẹ̀ ni a ń ṣàlàyé gẹ́gẹ́ bí ìbáṣepọ̀ ìwọ̀n àwọn ihò pẹ̀lú ìwọ̀n lapapọ̀ ilẹ̀ (sl. 4).
Sl. 4. Porosity àti kóefisienti porosity ilẹ̀
Tí a bá samọ́ àmì pé
- Vp = iye àwọn ihò inú ilẹ̀
- Vm = ìwọn didùn àwọn patikulu líle
- V = àpapọ̀ ìwọ̀n ilẹ̀,
gẹ́gẹ́ bí ìtumọ̀, ààyè àfojúrí ilẹ̀ n ni
n = VP / V = VP / (VP + Vm),
ìyẹn ni % nínú ìwọ̀n àpapọ̀ ilẹ̀
n = 100 * VP / (VP + Vm) %.
Olùkànsí porosity ti ilẹ̀ ni a máa ń ṣàlàyé gẹ́gẹ́ bí ìbáṣepọ̀ ìwọ̀n ààyè àwọn ihò pẹ̀lú ìwọ̀n ààyè àwọn patikulu to lágbára:
e = VP / Vm.
Láti inú fọ́ọ̀mù fún porosity n a ní:
nVP + nVm = VP, láti ibẹ̀ ni Vm = VP(1-n) / n.
Nípa fífi iye yìí rọ́pò nínú àpẹrẹ fún e a gba
e = n / (1-n).
Látinú ìdọ́gba yìí, a gba
e - ne = n; n = e / (1 + e).
Olùsọdipúpọ̀ porosity fi hàn ìwọ̀n ìpọ̀ ilẹ̀. Bí olùsọdipúpọ̀ e bá tóbi sí i, ìwọ̀n ìpọ̀ ilẹ̀ á kéré sí i, àti bẹ́ẹ̀ ni ni ìdàkejì. Tí ilẹ̀ kan tí ó lè túbọ̀ máa rọ̀ bá ṣubú ní abẹ́ ẹrù, pẹ̀lú olùsọdipúpọ̀ porosity kí o tó rọ̀ àti lẹ́yìn tí ó bá rọ̀ a lè pinnu ìwọn rírọ̀ Δ_h_.
Ẹ jẹ́ ká wo fẹ́lẹ́fẹ́lẹ̀ ilẹ̀ tí a lè tẹ̀ kù, ìgbẹ̀yà rẹ̀ h (sl. 5_a_). Bí a bá fi ẹrù kàn án, yóò wàlẹ̀ dé gíga Δ_h_, kí ìgbẹ̀yà rẹ̀ sì dín kù sí h1 nítorí ẹrù náà. Nítorí náà
Δ_h_ = h – h1.
Nítorí pé ìrìwó ilẹ̀ tí a lè tú pọ̀ ń ṣẹlẹ̀ nípa lílo àwọn ihò, nítorí pé àwọn patikulu líle kò fẹrẹ̀ tú pọ̀ rárá, àti pẹ̀lú omi náà náà, bí ihò ilẹ̀ bá ti kun fún un díẹ̀ tàbí pátápátá, nítorí náà a lè fi ìrìwó yìí hàn ní ìṣàpẹẹrẹ lórí sl. 5_b_.
Sl. 5. Ìrọ̀sẹ̀ Δh ti fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ ilẹ̀ tó lè tẹ̀ ti ìgbẹ̀ h lábẹ́ ẹrù
Tí a bá fi h0 hàn gẹ́gẹ́ bí gíga àfojúsùn ti fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ àwọn patikulu líle láìsí pore, tí a ń pè ní gíga tí a dín kù, nígbà náà a lè ṣàfihàn rírẹ̀sí Δ_h_ ní ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú gíga tí a dín kù h0 nípasẹ̀ ìbáṣepọ̀:
Tí a bá wo fẹ́lẹ́fẹ́lẹ̀ ilẹ̀ tí ìwọ̀n fífẹ́ àti gígùn rẹ̀ dọ́gba pẹ̀lú ẹyọ̀kan, nígbà náà gígùn h, h1 àti h0 dúró fún àwọn ìwọ̀n ààyè, nítorí náà
níbi tí e jẹ́ olùkópa porosity kíkọ́ẹ̀rẹ̀, e1 lẹ́yìn ìbìṣọ̀kùnlẹ̀. Láti inú èyí ni a ti gba ìbìṣọ̀kùnlẹ̀
Δ_h_ = h0 (e-e1).
Ìjòkòó le ṣe àfihàn ní ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú gíga àwọ̀n h kí ìjòkòó tó ṣẹlẹ̀, bí a bá rọ́pò iye gíga tí a dín kù h0:
h0 = h – nh = h (1-n) = h / (1+e),
níwọ̀n bí n = VP / V = VP / h_,_ níbi tí VP = nh.
Nígbà náà ni a gba
Àwọn oríṣi ilẹ̀ kọọkan ní àwọn iye àpapọ̀ porosity n àti kóífísẹ́ǹtì porosity e wọ̀nyí:
Ìrìpọ̀ ilẹ̀
Àwọn irú omi nínú ilẹ̀
Omi nínú ilẹ̀ farahàn ní ọ̀nà omi nínú pòrò láàárín àwọn patikulu tó lágbára, ẹni tí a ń pè ní omi pora, lẹ́yìn náà gẹ́gẹ́ bí omi adsorbovana lórí àwọn patikulu tó lágbára àti gẹ́gẹ́ bí omi konstitushonu.
Omi pori jẹ́ àkójọpọ̀ omi ọ̀fẹ́ láàárín àwọn patikulu líle, tí ìrìnàjò rẹ̀ ń lọ ní ìbámu pẹ̀lú òfin Darcy, lẹ́yìn náà omi graviti, tí ń rìn labẹ ipa walẹ̀ láti òkè sí ìsàlẹ̀ ní gbogbo ìtọ́sọ́nà, ṣùgbọ́n ìrìnàjò rẹ̀ kì í lọ ní ìbámu pẹ̀lú òfin Darcy, omi kapilari tí ń rìn labẹ ipa agbára kapilari àti omi ìfarapa ojú tó ń dì mọ́ ìfarapa ojú nínú àwọn igun láàárín àwọn patikulu líle ilẹ̀, tí a tún ń pè ní omi pori igun. Gbogbo omi yìí lè yọ kúrò pátápátá nípasẹ̀ fífi ilẹ̀ gbẹ ní ìwọn otutu 110oC.
Omi adsorbovana ni omi tí ó bo àwọn patikulu tó lágbára, tí a fi mọ́ wọn pẹ̀lú agbára molikula. Èyí ni a ń pè ní filimu omi, tí ìgbẹ̀sẹ̀ rẹ̀ ń yí padà láàárín 6-80 µµ (1µµ=10-6 mm, milimikron). Ìpa omi adsorbovana lórí àwọn patikulu ńlá kéré gan-an; bí ó tilẹ̀ jẹ́ pé bí àwọn patikulu ṣe ń kere sí i, bẹ́ẹ̀ ni ipa rẹ̀ ṣe ń pọ̀ sí i, nítorí pé ojú-ìta gbogbogbò ti àwọn patikulu ń pọ̀ sí i, àti pẹ̀lú rẹ̀ ni ìbáṣepọ̀ omi adsorbovana pẹ̀lú àwọn patikulu tó lágbára nínú ìwọn didùn ilẹ̀. A lè yọ omi yìí kúrò ní kíkún pátápátá nípasẹ̀ gbigbẹ ní 110oC.
Omi konstitushonu jẹ́ omi tí a darapọ̀ kemika sínú kristali àwọn mínerali nínú àwọn patikulu ilẹ̀ tó lágbára. Omi yìí kéré gan-an, a kò sì lè yọ ọ́ kúrò nípasẹ̀ gbigbẹ ilẹ̀. Nítorí náà, a lè ka omi yìí sí apá kan ti patikulu tó lágbára.
Ìye omi nínú ilẹ̀
Ní ìtumọ̀ rẹ̀, iye omi nínú ilẹ̀ tàbí ìrìsẹ̀ ilẹ̀ ni ìbáṣepọ̀ láàárín ìwọ̀n omi tó wà nínú ilẹ̀ àti ìwọ̀n àwọn olùdá rẹ̀ olókunrin. Gẹ́gẹ́ bí iye omi nínú ilẹ̀ ni a ń ṣe yà àwọn ọ̀ràn mẹ́ta sọ́tọ̀: ilẹ̀ tí omi kún un patapata, ilẹ̀ tí omi kún un díẹ̀, àti ilẹ̀ tí ó gbẹ pátápátá.
Ilẹ̀ tí ó ti kún fún omi patapata
Tí a bá fi n ṣe àmì porosity ilẹ̀, γs ìwúwo ìkápọ̀ gbogbo àwọn patikulu, γw ìwúwo ìkápọ̀ omi, nígbà náà a lè ṣàfihàn ọ̀rinrin ilẹ̀ tí a kún fún omi wZ pẹ̀lú àdéhùn wọ̀nyí:
Ilẹ̀ tí omi kún fún un díẹ̀
Bí a bá tọ́ka sí Ww gẹ́gẹ́ bí ìwọ̀n omi tí ó wà nínú ilẹ̀, àti Wd gẹ́gẹ́ bí ìwọ̀n àwọn patíkùlù líle, tàbí ìwọ̀n gbígbẹ ilẹ̀, nígbà náà ìtútù ilẹ̀ w ni
w = Ww / Wd , ìyẹn ní ìpín ogorun ti ìwọ̀n gbẹ́ ilẹ̀: w = 100 Ww / Wd.
Ní ọ̀ràn yìí, ìrìsẹ̀ ilẹ̀ lè jẹ́ ká sọ ní ìpele ìrìsẹ̀ Sr tó ń ṣàpẹẹrẹ ìbáṣepọ̀ láàárín ìwọ̀n gidi omi nínú ilẹ̀ àti ìwọ̀n omi nínú ilẹ̀ yẹn tí yóò sì jẹ́ bí gbogbo pore bá kún fún omi, ìyẹn ni, sí ìwọ̀n omi ilẹ̀ tí omi kún:
níhìn-ín fún _γ_w = 1,00 Sr = w*γs / e.
Àwọn iye ààlà fún ìpele ọrinrin ni:
- fún ilẹ̀ gbígbẹ pátápátá w = 0; Sr = 0
- fún ilẹ̀ tí ó kún fún omi patapata w = e/γs; Sr = e/γs * γs / e = 1,0.
Sl. 6. Àpẹẹrẹ ilẹ̀ tí omi kún un ní apá kan
Ìpele ìkúnà (tí a tún máa ń pè ní ìkúná tàbí ìpele ọrinrin nígbà míì) ni a tún ń ṣàfihàn pẹ̀lú ìbáṣepọ̀ àárín ìwọ̀n àwọn iho tí omi kún sí ìwọ̀n lapapọ̀ àwọn iho (sl. 6):
Sr = V2 / V1
níbi tí V2 ṣe jẹ́ ìwọn didùn àwọn pòrí tí omi kún, V1 sì jẹ́ ìwọn didùn lapapọ̀ àwọn pòrí tí omi, afẹ́fẹ́ àti gaasi kún. Bí w bá jẹ́ ọrinrin ilẹ̀ ní % ti ìwọ̀n gbígbẹ ilẹ̀ Wd, nígbà náà a ní
V2 * γW = w Wd, láti ibẹ̀ V2 = w Wd / γw.
Ní apá kejì, a ní pé V1 = V – Vd, nítorí náà bí Vd * γs = Wd, ó túmọ̀ sí pé
Vd = Wd / γs àti V1 = V – Wd / γs.
Nítorí náà, ìwọn ìmúnákun ilẹ̀ Sr yóò jẹ́
ìyẹn ni pé nínú ọgọ́rùn-ún gẹ́gẹ́ bí ìwọ̀n ẹrù ilẹ̀ tí ó gbẹ
Ilẹ̀ gbẹ patapata
Nínú ọ̀ràn yìí, w = 0. Gbogbo omi inú ihò ni a ti yọ kúrò, nígbà tí omi tí a ti kó mọ́ ara ohun naa ti yọ kúrò díẹ̀ péré, ìyẹn ni pé, fílíìmù omi ṣi wà, ṣùgbọ́n ìtóbi rẹ̀ ti dín kù.