جزوه ازمایشگاه مکانیک خاک
دانلود فایل

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مکانیسم اولیه ایجاد خاک، هوازدگی سنگ است. همه انواع سنگ ( سنگ آذرین ، سنگ دگرگونی و سنگ رسوبی ) ممکن است برای ایجاد خاک به ذرات کوچک تجزیه شوند. مکانیسم های هوازدگی عبارتند از جزوه ازمایشگاه مکانیک خاک هوازدگی فیزیکی، هوازدگی شیمیایی و هوازدگی بیولوژیکی [۱] [۲] [۳] فعالیت های انسانی مانند حفاری، انفجار، و دفع زباله نیز ممکن است خاک ایجاد کند. در طول زمان زمین شناسی، خاک های عمیق مدفون ممکن است تحت فشار و دما تغییر کنند تا به سنگ های دگرگونی یا رسوبی تبدیل شوند و اگر دوباره ذوب و جامد شوند، چرخه زمین شناسی را با تبدیل شدن به سنگ آذرین کامل می کنند. [۳]
هوازدگی فیزیکی شامل اثرات دما، یخ زدگی و آب شدن آب در شکاف ها،جزوه ازمایشگاه مکانیک خاک باران، باد، ضربه و مکانیسم های دیگر است. هوازدگی شیمیایی شامل انحلال ماده تشکیل دهنده سنگ و بارش به شکل کانی دیگری است. برای مثال، کانی‌های رسی می‌توانند از هوازدگی فلدسپات ، که رایج‌ترین کانی موجود در سنگ‌های آذرین است، تشکیل شوند.
رایج ترین ماده معدنی تشکیل دهنده سیلت و ماسه کوارتز است که سیلیس نیز نامیده می شود که نام شیمیایی آن دی اکسید سیلیکون است. دلیل اینکه فلدسپات بیشتر در سنگ ها وجود دارد اما سیلیس در خاک ها بیشتر است این است که فلدسپات بسیار حلال تر از سیلیس است.
سیلت ، ماسه و شن اساساً قطعات کوچکی از سنگ های شکسته هستند .
بر اساس سیستم طبقه بندی یکپارچه خاک ، اندازه ذرات سیلت در محدوده جزوه ازمایشگاه مکانیک خاک ۰٫۰۰۲ میلی متر تا ۰٫۰۷۵ میلی متر و ذرات ماسه دارای اندازه هایی در محدوده ۰٫۰۷۵ میلی متر تا ۴٫۷۵ میلی متر هستند.
ذرات شن تکه های شکسته سنگ در محدوده اندازه ۴٫۷۵ میلی متر تا ۱۰۰ میلی متر هستند. ذرات بزرگتر از شن را سنگفرش و تخته سنگ می نامند. [۱] [۲]
حمل و نقل
نمونه افق خاک الف) خاک بالا و کلویوم ب) خاک باقیمانده بالغ ج) خاک باقی مانده جوان د) سنگ هوازده.
رسوبات خاک تحت تأثیر مکانیسم انتقال و رسوب به محل خود قرار می گیرند. جزوه ازمایشگاه مکانیک خاک خاک هایی که حمل و نقل نمی شوند، خاک های باقیمانده نامیده می شوند – آنها در همان مکان سنگی که از آن تولید شده اند وجود دارند. گرانیت تجزیه شده یک نمونه رایج از خاک باقی مانده است. مکانیسم های رایج حمل و نقل، اعمال جاذبه، یخ، آب و باد است. خاکهای بادی شامل ماسه های تپه ای و لس است . آب بسته به سرعت آب ذرات با اندازه های مختلف را حمل می کند، بنابراین خاک های منتقل شده جزوه ازمایشگاه مکانیک خاک توسط آب بر اساس اندازه آنها درجه بندی می شوند. گل و لای و خاک رس ممکن است در یک دریاچه ته نشین شود و شن و ماسه در کف یک رودخانه جمع می شوند. رسوبات خاک ناشی از باد (بادیخاکها) همچنین تمایل دارند بر اساس اندازه دانه آنها طبقه بندی شوند. فرسایش در پایه یخچال ها به اندازه کافی قدرتمند است که سنگ ها و تخته سنگ های بزرگ و همچنین خاک را جمع کند. خاک هایی که با ذوب شدن یخ رها می شوند، می توانند مخلوطی از اندازه های مختلف ذرات باشند. گرانش به خودی خود ممکن است ذرات را از بالای یک کوه به پایین ببرد جزوه ازمایشگاه مکانیک خاک تا انبوهی از خاک و تخته سنگ در پایه ایجاد کند. رسوبات خاکی که توسط گرانش منتقل می شوند، کولوویوم نامیده می شوند . [۱] [۲]
مکانیسم انتقال نیز تأثیر عمده ای بر شکل ذرات دارد. به عنوان مثال، سنگ زنی با سرعت کم در بستر رودخانه، ذرات گرد تولید می کند. ذرات کولوویوم تازه شکسته اغلب شکل بسیار زاویه ای دارند.
ترکیب خاک
کانی شناسی خاک
سیلت ها، ماسه ها و شن ها بر اساس اندازه شان طبقه بندی می شوند و از این رو ممکن است از انواع کانی ها تشکیل شده باشند. به دلیل پایداری کوارتز در مقایسه با سایر کانی های سنگی، کوارتز رایج ترین ترکیب ماسه و جزوه ازمایشگاه مکانیک خاک سیلت است. میکا و فلدسپات دیگر کانی های رایج موجود در ماسه ها و سیلت ها هستند. [۱] ترکیبات معدنی شن ممکن است بیشتر شبیه سنگ اصلی باشد.
کانی های رس رایج عبارتند از مونتموریلونیت یا اسمکتیت ، ایلیت و کائولینیت یا کائولن. این مواد معدنی تمایل به تشکیل در ورق یا بشقاب مانند سازه، با طول معمولا بین ۱۰ -۷ متر و ۴X10 -6 متر و ضخامت به طور معمول بین ۱۰ -۹ متر و ۲×۱۰ -۶ متر، و آنها را به سطح خاص نسبتا بزرگ . سطح ویژه (SSA) به عنوان نسبت مساحت سطح ذرات به جرم ذرات تعریف می شود. کانی های رسی معمولاً دارای سطح ویژه ای در محدوده ۱۰ تا ۱۰۰۰ متر مربع در هر گرم جامد هستند. [۳]با توجه به سطح وسیع موجود برای برهمکنش شیمیایی، الکترواستاتیکی و واندروالسی ، رفتار مکانیکی کانی‌های رسی نسبت به مقدار سیال حفره‌ای در دسترس و نوع و مقدار یون‌های محلول جزوه ازمایشگاه مکانیک خاک در سیال منفذی بسیار حساس است. [۱]
کانی‌های خاک عمدتاً توسط اتم‌های اکسیژن، سیلیکون، هیدروژن و آلومینیوم تشکیل می‌شوند که در اشکال مختلف کریستالی سازماندهی شده‌اند. این عناصر به همراه کلسیم، سدیم، پتاسیم، منیزیم و کربن بیش از ۹۹ درصد توده جامد خاک را تشکیل می دهند. [۱]
توزیع اندازه دانه
مقاله اصلی: درجه بندی خاک
خاک ها از مخلوطی از ذرات با اندازه، شکل و کانی شناسی مختلف تشکیل شده اند. جزوه ازمایشگاه مکانیک خاک از آنجایی که اندازه ذرات به وضوح تأثیر قابل توجهی بر رفتار خاک دارد، اندازه دانه و توزیع اندازه دانه برای طبقه بندی خاک ها استفاده می شود. توزیع اندازه دانه نسبت نسبی ذرات با اندازه های مختلف را توصیف می کند. اندازه دانه اغلب در یک نمودار توزیع تجمعی تجسم می شود که برای مثال، درصد ذرات ریزتر از اندازه معین را به عنوان تابعی از اندازه ترسیم می کند. اندازه متوسط ​​دانه،{displaystyle D_{50}}D_{50} ، اندازه ای است که ۵۰ درصد جرم ذرات از ذرات ریزتر تشکیل شده است. رفتار خاک، به ویژه هدایت هیدرولیکی ، تمایل دارد که توسط ذرات کوچکتر غالب شود، از این رو، اصطلاح “اندازه موثر” را با{displaystyle D_{10}}D_{10} ، به اندازه ای تعریف می شود که ۱۰٪ از جرم ذرات از ذرات ریزتر تشکیل شده است.
ماسه ها و شن هایی که دارای طیف وسیعی از اندازه ذرات با توزیع صاف اندازه ذرات هستند، خاک های درجه بندی شده نامیده می شوند . اگر ذرات خاک در یک نمونه عمدتاً در محدوده نسبتاً باریکی از اندازه باشند، نمونه به طور یکنواخت درجه بندی می شود . اگر یک نمونه خاک دارای شکاف های مشخصی در منحنی درجه بندی باشد، به عنوان مثال، مخلوطی از شن و ماسه ریز،جزوه ازمایشگاه مکانیک خاک  بدون ماسه درشت، نمونه ممکن است درجه بندی شود . خاکهای با درجه بندی یکنواخت و درجه بندی شده با شکاف هر دو به عنوان خاکهای درجه بندی ضعیف در نظر گرفته می شوند . روش های زیادی برای اندازه گیری توزیع اندازه ذرات وجود دارد . دو روش سنتی آنالیز غربال و آنالیز هیدرومتر است.
تجزیه و تحلیل غربال
غربال کردن
توزیع اندازه ذرات شن و ماسه معمولاً با استفاده از تحلیل غربال اندازه گیری می شود. روش رسمی در ASTM D6913-04 (2009) توضیح داده شده است. [۸]پشته ای از غربال ها با سوراخ هایی با ابعاد دقیق بین شبکه ای از سیم ها برای جدا کردن ذرات در سطل های اندازه استفاده می شود. حجم مشخصی از خاک خشک شده، با کلوخه‌هایی که به ذرات تکی تقسیم می‌شوند،جزوه ازمایشگاه مکانیک خاک در بالای دسته‌ای از غربال‌هایی قرار می‌گیرند که از درشت تا ریز مرتب شده‌اند. پشته الک ها برای یک دوره زمانی استاندارد تکان داده می شود تا ذرات در سطل های اندازه طبقه بندی شوند. این روش برای ذرات در محدوده اندازه شن و ماسه به خوبی کار می کند. ذرات ریز تمایل دارند به یکدیگر بچسبند و از این رو فرآیند الک روش موثری نیست. اگر مقدار زیادی ریزه (سیل و رس) در خاک وجود داشته باشد، ممکن است لازم باشد که آب از غربال ها عبور داده شود تا ذرات درشت و کلوخه ها شسته شوند.
انواع سایز غربال موجود است. مرز بین ماسه و سیلت دلخواه است. طبق سیستم طبقه بندی یکپارچه خاک ، غربال شماره ۴ (۴ دهانه در هر اینچ) با اندازه دهانه ۴٫۷۵ میلی متر ماسه را از شن جدا می کند و الک شماره ۲۰۰ با دهانه ۰٫۰۷۵ میلی متر ماسه را از سیلت و خاک رس جدا می کند. طبق استاندارد بریتانیا ۰٫۰۶۳ میلی متر مرز بین ماسه و سیلت و ۲ میلی متر مرز بین ماسه و شن است. [۳]
تجزیه و تحلیل هیدرومتر
طبقه‌بندی خاک‌های ریزدانه، یعنی خاک‌هایی که ریزتر از ماسه هستند، اساساً با محدودیت‌های آتربرگ آنها تعیین می‌شود ، نه اندازه دانه‌شان. اگر تعیین توزیع اندازه دانه در خاک های ریزدانه مهم باشد، آزمایش هیدرومتر ممکن است انجام شود. جزوه ازمایشگاه مکانیک خاک در آزمایش‌های هیدرومتر، ذرات خاک با آب مخلوط شده و تکان داده می‌شود تا یک سوسپانسیون رقیق در یک استوانه شیشه‌ای ایجاد شود و سپس استوانه به حالت نشسته در می‌آید. یک هیدرومتر برای اندازه گیری چگالی ت01445241ق به عنوان تابعی از زمان استفاده می شود. ذرات رس ممکن است چندین ساعت طول بکشد تا در عمق اندازه گیری هیدرومتر ته نشین شوند. ذرات شن ممکن است کمتر از یک ثانیه طول بکشد. قانون استوکمبنای نظری را برای محاسبه رابطه بین سرعت رسوب و اندازه ذرات فراهم می کند. ASTM روش های دقیق برای انجام تست هیدرومتر را ارائه می دهد.
ذرات رس می توانند به اندازه ای کوچک باشند که هرگز ته نشین نشوند زیرا با حرکت جزوه ازمایشگاه مکانیک خاک براونی در حالت معلق نگه داشته می شوند ، در این صورت ممکن است به عنوان کلوئید طبقه بندی شوند .
روابط انبوه حجم

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *