Dirvožemio fizinės savybės (su diagrama)
Visos visos civilinės inžinerijos struktūros remiasi dirvožemiu, kurį sudaro įvairios dalelės, tarp jų tarpų yra daug. Šios tuštumos yra iš dalies arba visiškai užpildytos vandeniu arba oru ir padeda stabilizuoti dirvožemio elgesį.
Šis straipsnis yra visiškai skirtas pagrindinėms dirvožemio savybėms, pvz., Poringumui, tuščiajam santykiui, vandens kiekiui, vieneto svoriui ir kitoms dirvožemio savybėms.
Fazės diagrama:
Diagrama, vaizduojanti dirvožemio komponentus, vadinama fazine diagrama.
Diagrama, vaizduojanti visus tris dirvožemio komponentus, ty kietąsias medžiagas, orą ir vandenį, vadinama trijų fazių schema (2.1 pav.). Diagrama, kurioje parodyta tik dvi dirvožemio sudedamosios dalys, ty kietosios medžiagos ir oras, kietosios medžiagos ir vanduo, vadinamos dviejų fazių schema (2.2 ir 2.3 paveikslai)
Dirvožemio masė paprastai yra trifazė sistema, kurioje yra dirvožemio kietųjų dalelių, kartu su vandeniu ir oru. Dirvožemio masėje esanti vandens ir oro erdvė vadinama tuštumais. Šios tuštumos kartais visiškai užpildomos vandeniu ir kartais vandeniu ir oru. Kai tuščiaviduriai yra visiškai užpildyti vandeniu, dirvožemio masė vadinama visiškai prisotinta, o kai ji iš dalies pripildoma vandeniu ir iš dalies oro, dirvožemio masė vadinama dalinai prisotinta.
Dirvožemis vadinamas sausu, kai tuštumai užpildomi tik oru. Trys dirvožemio masės sudedamosios dalys neužima atskiros erdvės, bet yra tarpusavyje išdėstytos tarp kietųjų medžiagų dirvožemio dalelių, sudarančių sudėtingą medžiagą, kurios savybės priklauso nuo šių sudedamųjų dalių santykinės procentinės dalies.
2.6 pav. Galima nustatyti šiuos santykius:
Iš esmės trys dirvožemio sudedamosios dalys niekada nenaudoja atskirų erdvių, tačiau apskaičiavimo tikslu patogu parodyti šias užimamas atskiras erdves, kaip parodyta 2.6 pav.
Leisti
V a = oro tūris
V w = vandens tūris
V s = dirvožemio kietųjų dalelių tūris
Ma = oro masė = 0
Mw = vandens masė Mg = kietųjų medžiagų masė
V = bendras dirvožemio masės tūris
M = bendroji dirvos masė.
Tankis ir vieneto svoris:
Dirvožemio masės tankis yra dirvožemio masės (M) ir tūrio (V) santykis. Jis žymimas p. Dirvožemio masė yra dirvožemio svorio (W = Mg) ir tūrio (V) santykis. Jis žymimas γ
ρ = M / V ………… .. (2.1)
ir γ = W / V = Mg / V (2.2)
Įvedus M vertę iš 2.1 ir 2.2 lygčių, gauname
γ = ρVg / V = ρg… (2.3)
γ = ρg
Tankis paprastai išreiškiamas gm / cm3 arba t / m 3, o vieneto svoris yra išreikštas KN / m 3 (1 g / cm3 = 1 t / m 3 = 9, 8 KN / m 3 ).
Kietųjų dalelių tankis:
Tai kietųjų dalelių masės santykis su kietųjų dalelių tūriu. Jis žymimas psl.
ρs = Ms / Vs ………. . (2.4)
Specifinė gravitacija:
Dirvožemio savitasis tankis yra kietųjų medžiagų tankio ir vandens tankio santykis. Jis žymimas G ir neturi vieneto.
G = Ps / Pw = γs / γw [… γ s = P s ir γ w = P wg]
Savitasis tankis gali būti tikras arba absoliutus, matomas arba masinis arba masinis specifinis svoris. Jei dirvožemio dalelėse esančių tuštumų nėra, kad būtų galima nustatyti tikrąjį kietųjų dalelių tūrį, gautas savitasis tankis vadinamas tikru arba absoliučiu specifiniu svoriu. Jei atsižvelgiama į dirvožemio masę, kuri taip pat apima tuštumą, gautas savitasis tankis yra žinomas kaip akivaizdus arba masinis arba masinis specifinis svoris. Jis žymimas Gm
G m = γ / γ m
Jei nenurodyta nieko, savitasis tankis „G“ reiškia dirvožemio kietųjų dalelių savitasis tankis.
Sausas tankis:
Sauso tankio arba drėgmės vieneto masė yra kietųjų dalelių masės ir viso dirvožemio masės santykis. Jis žymimas γ d
γ d = W s / v
Sotieji tankiai (arba prisotintas vieneto svoris ):
Užpildytas dirvožemio masės vienetas yra sočiųjų dirvožemio masės ir bendrojo tūrio santykis. Jis žymimas γ sat -
Panardintas tankis (arba panardintas vieneto svoris):
Panardintas vieneto svoris yra dirvožemio panardinamo svorio ir viso dirvožemio masės santykis. Jis žymimas γ
γ = (W s ) sub / V
Kai dirvožemio masė yra panardinta, jos svoris sumažėja dėl to, kad jis yra didelis. Panardinamasis dirvožemio masės (Ws) pjūvio svoris yra lygus svoriui ore, atėmus dirvožemio masės perkeltą vandens svorį. Panardintas tankis taip pat apibrėžiamas kaip
γ = γ sat- y w
Saturation laipsnis :
Dirvožemio masės prisotinimo laipsnis yra dirvožemio masėje esančio vandens kiekio ir dirvožemio masės tūrių santykis. Jis žymimas S r . Ji neturi vieneto. Jei tuščiaviduriai yra visiškai užpildyti vandeniu, sakoma, kad dirvožemis yra prisotintas ir S r vertė yra 1. Jei tuštumai yra pilnai užpildyti oru, ty dirvožemis yra visiškai sausas, tada
S r = Vw / Vv
Visiškai prisotintam dirvožemiui S r = 1
Sausam dirvožemiui, S r = 0
Procentinė oro antsvoris:
Tai oro tūrio tūrio santykis V av ir bendras dirvos masės V tūris. Jis žymimas Va. Ji neturi vieneto ir išreiškiama procentais.
V a = V av / V
Void Ratio:
Dirvožemio masės santykinis santykis yra bendras tūrių tūrio santykis su dirvožemio masės kietųjų dalelių tūriu. Jis žymimas e.
e = V v / V s
Tuščio santykis yra tam tikros dirvos masės tankumo matas. Jis naudojamas apskaičiuoti dirvožemio parametrus, pvz., Vieneto svorį, pralaidumą, kritinį hidraulinį gradientą, tankinimo laipsnį ir kt.
Poringumas:
Dirvožemio masės poringumas yra bendras tūrių tūris ir bendras dirvožemio masės tūris. Jis žymimas n.
Tankio indeksas (arba santykinis tankis):
Natūralios dirvos masės kompaktiškumą galima išreikšti tankio indeksu. Jis apibrėžiamas kaip skirtumas tarp tuščio santykio tarp laisvos dirvožemio masės ir natūralaus tuščio santykio santykio su skirtumu tarp tuščio santykio laisviausiuose ir tankiausiuose dirvožemio masės režimuose. Jis žymimas l D.
I D = e max -e / e max -e min
Kur
e max = dirvožemio masės negaliojantis santykis jo laisviausioje būsenoje
e min = dirvožemio masės santykis yra tankiausias
e = natūralus dirvožemio masės santykis.
Tankio indeksas yra daugiausia susijęs su dirvožemio sanglauda, kai e = e max, ty natūralus dirvožemio nuosėdų kiekis yra jo laisvesnis, tada = 0 ir kai natūralus nuosėdos yra tankiausios, ty e = emin, tada Id = 1. Kai natūralus dirvožemio nuosėdos yra bet kurioje tarpinėje būsenoje, vertė svyruoja nuo 0 iki 1. Sanglauda mažiau dirvožemio gali būti apibūdinama kaip labai laisva, laisva, vidutinio tankumo, tankio ir labai tankio, priklausomai nuo santykinio tankio arba tankio indekso verčių, 2.2 lentelėje parodyta, kad dirvožemio tankio indeksas sutrumpėja.
Drėgmės kiekis arba vandens kiekis:
Jis apibrėžiamas kaip vandens masės ir dirvožemio masės santykis. Jis žymimas m ir išreiškiamas procentais. Ji neturi vieneto
M = W w / W s × 100
Vandens kiekis taip pat gali būti išreikštas kaip laisvas vanduo, gaunamas dirvožemio masėje.
Vanduo, esantis dirvožemio masės tuose, vadinamas dirvožemio vandeniu.
Dirvožemio vanduo gali būti plačiai suskirstytas į du tipus:
a) laisvas vanduo arba gravitacinis vanduo;
b) laikomas vanduo.
Vanduo, kuris gali laisvai judėti per dirvožemio masę, žinomas kaip laisvas vanduo. Šis vanduo gali būti lengvai pašalinamas, šildant dirvožemio masę 105 ° C iki 110 ° C temperatūroje.
Laikomas vanduo yra dalis vandens, laikomos dirvožemio porose, kai kurios porose esančios jėgos. Šis vanduo negali laisvai judėti esant sunkumui ir negali būti lengvai pašalinamas.
Laikomas vanduo gali būti suskirstytas į tris tipus:
a) Struktūrinis vanduo
b) Adsorbuotas vanduo
c) Kapiliarinis vanduo.
Struktūrinis vanduo yra vanduo, kuris chemiškai sujungtas į dirvožemio mineralų kristalinę struktūrą ir gali būti pašalintas tik sulaužant struktūrą. Adsorbuotas vanduo, taip pat vadinamas higroskopiniu vandeniu arba kontakto drėgme arba paviršiaus uždrausta drėgme, yra tai, kad dirvožemio dalis, kurią patiria fizinės patrauklumo jėgos laisvai adsorbuojamos dirvožemio dalelės, yra sukibimo jėga.
Kapiliarinis vanduo yra vanduo, laikomas dirvožemio tarpuose dėl kapiliarinių jėgų. Žinios apie vandens kiekį dirvožemio masėje yra būtinos kontroliuojant dirvožemio tankinimo operacijas, nustatant nuoseklumo ribą, apskaičiuojant visų tipų žemės ir pamatų stabilumą.
