هدف آزمایش :

 

تعیین پایداری ساختمان خاک

 

مقدمه :

 

نحوه قرار گرفتن و چگونگی اجتماع ذرات خاک را ساختمان آن می‌گویند. گرچه در یک پروفیل خاک ممکن است یک نوع ساختمان بیش از سایرین دیده شود، ولی معمولا در افقها یا لایه‌های مختلف ممکن است، چند نوع ساختمان یافت شود. بسیاری از خواص فیزیکی خاک مانند حرکت آب ، تهویه ، انتقال حرارت ، وزن مخصوص ظاهری و فضای منافذ به ساختمان خاک بستگی دارد. در واقع تمام عملیات از قبیل شخم و زهکشی ، دادن کود حیوانی و آهک زدن که برای بهبود وضعیت فیزیکی خاک انجام می‌شود، روی ساختمان خاک اثر گذاشته و تاثیری روی بافت آن ندارد.

 

عوامل پایداری ساختمان خاک :

 

پایداری ساختمان خاک خصوصاً خاکدانه ها به عوامل چندی بستگی دارد که به شرح زیر است:

 

1ـ نیروی Cohesion ـ  این نیرو از بار منفی ذرات رسی مشتق می‌شود و در نتیجه هنگامی جالب توجه است که ذرات از سطح ویژه بزرگی برخوردار بوده و این سطوح در تماس
باشند بنابراین تاثیر جذب ملکولی در خاک خشک حداکثر و در خاک مربوط حداقل خواهد بود.

2ـ نیروی Adhesion ـ برای اینکه بتواند ذرات خاک را به هم بپیوندد به آب و هوا هر دو نیاز است هر چه هلال حد و فاصل آب و هوا داری انحنای بیشتر باشد کشش سطحی در واحد سطح افزایش می یابد از طرفی با ازدیاد رطوبت در خاک ، سطح تماس آب با ذرات خاک بیشتر می‌شود ولی کاهش کشش سطحی در واحد سطح چندان چشمگیر نمی باشد بدین جهت در خاک خشک و اشباع تاثیر نیروی Adhesion   کمترین و در حالت مرطوب بیشترین خواهد بود ضمناً بایستی توجه داشت که ساختمان خاک هنگامی تشکیل می شود که مقدار نیروی Cohesion از Adhesion بزرگتر است.

 

3 ـ کانی های رس:

رس ها به عنوان ملتی ذرات خاک را به هم متصل می کنند و از طرفی در اثر انقباض و انبساط تودة خاک را به قطعات کوچک تر تبدیل می نمایند معمولاً پیوسته‌أی از کانی های رسی دور ذرات خاک را احاطه کرده و خاکدانه هایی به وجود می‌اورد که پایدار بوده و در طبقه بندی خاک ها نیز مورد استفاده قرار می گیرد مثلاً در خاک های لاتوسول یالا تریتی ، پیوسته رسی مشاهده نمی شود نوع یون های تبادلی نیز اهمیت داشته و کلیسم ، منیزیم و پتالیم موجب بهبود وضع ساختمان خاک وهیدروژن و سدیم تخریب انرا فراهم می سازند.

 

 4 ـ مواد آلی ـ مواد الی هنگامی در تشکیل خاکدانه موثر است که فعال باشد و فعالیت آن از موجودات زنده خاک سرچشمه گیرد. از طرفی ریشه گیاهان با تشریح ترکیبات ژلاتینی ذرات را به هم پیوند می دهد رشد وتوسعه ریشه گیاهان نیز سبب متلاشی شدن توده خاک و ایجاد خاکدانه می گردد ترکیبات آلی نیز بسته به نوع خود می توانند در خاکدانه بند و تثبیت آن موثر واقع شوند اخیراً بعضی از این ترکیبات برای تثبیت خاک Soil conditioning  استفاده می شود و این ترکیبات در حقیقت یک رشته طولانی از حلقه کربن است که جذب سطحی ذرات رس گردیده و مانند تسبیحی ذرات خاک را به یکدیگر متصل می سازد

 

روشهای اندازه گیری پایداری ساختمان خاک :

1- روش های غیر مستقیم          2 - روش های مستقیم

 

روش مستقیم  به دو صورت :

 

الک خشک : در این روش خاکدانه های کوچکتر از 8 میلی مترروی یک سرس الک قرار گرفته و عمل غربال روی آنها صورت می گیرد و توزیع اندازه آنها تعیین می گردد.

الک مرطوب :

خیس شدن خاکدانه ها در آب باعث کاهش پایداری خاکدانه ها می گردد . یکی از روش های الک مرطوب قرار دادن نمونه هایی که توزیع اندازه آنها به روش خشک در اندازه های کوچکتر از 8 میلی متر معین گردیده است روی یک ردیف الک و بالا و پایین بردن آن ها در آب و اندازه گیری وزن خشک خاکدانه های باقی مانده روی هر الک می باشد.

نتایج حاصله از انجام آزمایش تعیین پایداری خاکدانه ها به روش الک مرطوب به 3 شکل می توان ارائه نمود.

1-درصد خاکدانه های پایدار بزرگتر از اندازه مشخص

2-ارائه و بیان میانگین وزنی قطر خاکدانه های پایدار M.W.D

اگر یک سری الک موجود باشد متوسط قطر خاکدانه های ما بین دو الک برابر با میانگین قطر سوراخ های دو الک بالا و پایین می باشد .اگر توزیع اندازه خاکدانه ها به صورت حسابی باشد می توان رابطه زیر را برای محاسبه میانگین کل خاکدانه ها بیان نمود.

 

 

 

 

فراوانی

تجمعی

Log

درصد وزنی %

متوسط خاکدانه ها

وزن خاکدانه ها

قطر سوراخ

 

100

0.6989

0.382

3.82%

5

3.82

4.75

 

96.18

0.5502

0.1188

11.88%

3.55

11.88

2.36

 

84.3

0.2479

0.1950

19.50%

1.77

19.50

1.18

 

64.8

-0.0506

0.2140

21.40%

0.89

21.40

0.6

 

43.4

-0.3767

0.2392

23.92%

0.42

23.92

0.25

 

19.48

-0.6989 

0.0573

5.73%

0.2

5.73

0.15

 

 

M.W.D = (5 0.382) + (3.55  0.1188) + … + (0.2 0.0573) =2.97

 

 

 

 

 

 

3-ارائه و بیان میانگین هندسی قطر خاکدانه ها G.M.D

این روش محاسبه با توجه به توزیع لاگ نرمال اندازه خاکدانه ها ارائه شده است و به شکل زیر بیان می شود .

 

 

A= (0.382  0.6989) + (0.1188 0.5502) +…+ (- 0.6989  0.0573) =  = 0.2014

 

 

 

روش تعیین پایداری خاکدانه های با قطر بزرگتر از 250 میکرون با الک مرطوب

1-خشک کردن نمونه برداشت شده در هوا و جدا نمودن خاکدانه هایی با قطر 1 - 2 میلی متر

2- وزن کردن دو نمونه 25 گرمی از خاکدانه های مذکور

3-انتقال یکی از دو نمونه بر روی غربال با قطر سوراخ 250 میکرون

4- خیساندن تدریجی خاکدانه های درون الک به وسیله قرار دادن ته الک بر روی پنبه خیس

5- قرار دادن الک درون یک ظرف که تا نصف از آب مقطر پر شده است و بالا و پایین کردن الک در آب به اندازه 3 سانتی متر یک بار در هر ثانیه به مدت 5 دقیقه

6- تخلیه تمام محتویات الک به درون بوته چینی یا بشر مناسب و خشک ( که وزن آن تعیین شده است ) و خشک کردن آن در آون 105 درجه سانتی گراد به مدت 24 ساعت و توزین آن

 

7- جدا کردن ذرات شن بزرگتر از 250 میکرون ازخاک خشک شده محتوی بوته یا بشر به این صورت که خاک شده را درون محلول کالگون با غلظت 50gr/lit ریخته و با همزن شیشه ای به مدت 30 ثانیه در هر 5 دقیقه به تعداد 5 مرتبه هم زده سپس محتویات داخل محلول را به روی غربال 250 میکرون تخلیه نموده و تا خروج ذرات کوچکتر از 250 میکرون آنرا می شوییم .

8- ذرات شن باقی مانده روی الک 250 میکرون به درون بشر کوچک یا بوته چینی و خشک کردن و توزین بخش شن .

 

9- خشک کردن نمونه دوم 25 گرم خاکدانه ها در آون 105 درجه به مدت 24 ساعت برای تعیین و تصحیح وزن خاکدانه های خشک .

 

 

10- محاسبه پایداری خاکدانه های بزرگتر از 250 میکرون و کوچکتر از 2 میلی متر از رابطه زیر

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نتیجه گیری :

 

 با توجه به درصد خاکدانه های پایدار ( 51.14 % ) وضعیت پایداری خاکدانه ( AS) ما متوسط می باشد .