النفاذية في التربة - معناها وصيغتها وقانون دارسي

النفاذية في التربة - معناها وصيغتها وقانون دارسي | النفاذية | معنى النفاذية | النفاذية في التربة | قانون النفاذية دارسي | صيغة النفاذية | تحديد النفاذية | سرعة النضح | سرعة التفريغ | اختبار نفاذية الرأس الثابتة | هبوط اختبار نفاذية الرأس المتغيرة.

  النفاذية في التربة - معناها وصيغتها ودارسي's law
النفاذية في التربة - معناها وصيغتها وقانون دارسي

نفاذية

النفاذية هي خاصية فيزيائية لمادة مسامية تسمح بتدفق الماء أو مروره تحت ظروف مشبعة أو شبه مشبعة من خلال فراغات مترابطة في التربة حيث قد يكون التدفق على شكل تدفق رقائقي أو تدفق مضطرب ، ومشاكل تدفق المياه عمليا في التربة الميكانيكا من خلال فراغاتها المترابطة ، في معظم الحالات يكون التدفق صفحيًا ، والجودة أو الحالة لكونها خصائص قابلة للنفاذ هي النفاذية التي ترتبط بسمات المسامية وأنواع التربة ونسيج التربة وخاصية تأثيرها.

تعتبر دراسة النفاذية مهمة للمشكلات الهندسية للتربة التي تتم مناقشتها حول أي جزيئات التربة ستكون أكثر نفاذية أو أقل نفاذية ، كما ناقش عامل التأثير فيها ، قانون دارسي ، طريقة تحديد نفاذية التربة.



مع زيادة المياه التي تملأ مساحة المسام ، يتم دفع الهواء للخارج ، وعندما تمتلئ جميع المساحات المسامية في التربة بالماء ، تصبح التربة مشبعة وهي غير قادرة على البقاء على قيد الحياة في جذور العديد من أنواع النباتات والتربة المشبعة بنتائج الأرض المستوية في المياه الراكدة مما قد يتسبب في حدوث فيضانات وقد يؤدي إلى زيادة كمية المياه التي تدخل الجسم المائي. إنه يعتمد على العوامل التي تتنبأ بالقوة النسبية لمؤشر التربة من خلال عوامل مثل قوام التربة وتوزيع حجم الجسيمات والخشونة والشكل ودرجة الفراغات المترابطة.

معنى النفاذية

النفاذية هي خواص فيزيائية للمواد المسامية والتي تُقاس عادةً من حيث معدل التدفق المتسرب عبر التربة في فترة زمنية معينة والتي تُعرف أيضًا باسم الموصلية الهيدروليكية التي يتم التعبير عنها عادةً كمعدل النفاذية بالسنتيمتر في اليوم ، السنتيمتر في الساعة أو مليمترات في الساعة لتحديد معدلات الري ، لتقدير بنية المياه الجوفية وتستخدم في الغالب للتنبؤ بكيفية تدفق المياه عبر وسط التربة في وسط مسامي في مواقع مختلفة

معامل النفاذية معبرًا عنه بـ k بالميتات في الثانية أو بالسنتيمتر في الثانية والتي تلعب خصائص مهمة لفئات نفاذية التربة للهندسة المدنية المحددة.

النفاذية في التربة

تلعب النفاذية في التربة دورًا مهمًا في الوسائط المسامية لعينات التربة لنقل المياه تحت ظروف مشبعة أو شبه مشبعة والتي تلعب دورًا وفقًا لبعض عوامل التأثير مثل نسيج التربة وتوزيع حجم الجسيمات والخشونة والشكل والترابط الجزيئات ، حتى نتمكن من النظر في التأثير الكبير لهيكل التربة ودور بنية المسام على قدرات التربة على نقل المياه.

تُعرّف النفاذية في التربة بأنها خاصية التربة التي تسمح بتدفق المياه من خلال الفراغ المترابط من التربة وهو أمر مهم للممتلكات الهندسية الأساسية في مشكلة هندسة التربة مثل تسوية طبقة التربة القابلة للانضغاط ، واستقرار البناء ، وعائدات السد ، حسنًا ، يتحكم في الاستقرار الهيدروليكي لكتلة التربة ، ويمنع الأنابيب المستخدمة في الهياكل الهيدروليكية.

تصف النفاذية في التربة أيضًا كيف تتكون المياه من خاصية للتنقل عبر التربة ، ويتحرك الماء بسهولة شديدة من خلال تربة عالية النفاذية مثل التربة ذات الضرائب الرملية التي تتكون من مساحة مسامية كبيرة تتحرك بسرعة كبيرة عبر التربة بسبب حقيقة أن الضرائب الرملية هي نفاذية عالية ، تعني معدلات تسلل عالية وتصريف جيد ، وإلا فإن الطين يفرض ضرائب على التربة ذات مساحة مسامية صغيرة بسبب تصاريح المياه ببطء من خلال التربة يعني أن معدل التسلل بطيء وسوء الصرف.

تعتمد المياه الحرة أو مياه الجاذبية التي لها خاصية التدفق عبر التربة تحت تأثير الجاذبية وتدفق المياه على نفاذية التربة والرأس ، وأهم عامل مرتبط بالنفاذية في التربة هو التدرج الهيدروليكي.

نقطة تأثير مهمة في النفاذية في التربة

1. التربة هي مواد مسامية.

2. تلعب الفراغات المترابطة في التربة دورًا مهمًا في تدفق المياه بينها.

3. التربة الحبيبية الخشنة ذات النفاذية العالية ، مثل الحصى ، والملمس الرملي إلخ ، كما أن معدل التسلل مرتفع أيضًا وخاصية الصرف جيدة

4. التربة ذات الحبيبات الدقيقة ذات النفاذية المنخفضة ، مثل الطين ، والملمس الغريني ، وما إلى ذلك ، فإن معدل تسللها هو خاصية تصريف منخفضة وضعيفة.

5. كلما زادت نفاذية التربة ، زادت قوة التسرب وتوقظ القوة.

العوامل المؤثرة على النفاذية

العوامل التي تؤثر على النفاذية هي كما يلي

1. شكل الجسيمات

2. حجم الجسيمات

3. خواص سائل المسام

4. الترتيب الهيكلي للجسيمات والطبقات

5. تأثير درجة التشبع والمواد الغريبة الأخرى

6. تأثير الماء الممتز

7. نسبة باطل

شكل الجسيمات: يؤثر شكل الجسيمات على النفاذية وفقًا للعكس ، وتكون النفاذية أكثر في الجسيمات المستديرة وأقل في الجسيمات الزاوية نظرًا لحقيقة أن النفاذية تتناسب عكسًا مع مساحة السطح K ذات الصلة بـ 1 / ssa
حيث k هي النفاذية و ssa هي مساحة سطح معينة.

حجم الجسيمات-: يؤثر حجم الجسيمات على النفاذية حيث أن مربع حجم الحبوب ، تتكون التربة من مختلف الأحجام والتي تعتمد وفقًا لـ K على مربع حجم الحبوب.

خصائص سائل المسام: تتأثر النفاذية بخصائص سائل المسام من حيث النفاذية تتناسب طرديًا مع وحدة وزن الماء وتتناسب عكسياً مع اللزوجة بسبب وحدة وزن الماء لا يتغير كثيرًا مع تغير درجة الحرارة يتم التعبير عنها كـ K1 / K2 = N2.Yw1 / N1.Yw2
حيث K1 و K2 نفاذية نسبيًا ولزوجة N1 و N2 و Yw1 ، Yw2 هي وحدة وزن الماء

درجة الحرارة - تزداد درجة الحرارة وفقًا لزيادة النفاذية بسبب درجة الحرارة تتناسب طرديًا مع النفاذية.

الترتيب الهيكلي للجسيمات والطبقات-: الترتيب الهيكلي للجسيمات والطبقات يتغير وفقًا لوجود الفراغ في مساحته المترابطة ، وقد يختلف ترتيب الجسيمات هذا مع وجود الفراغات ، وتتناسب الفراغات بشكل مباشر مع النفاذية ، لذلك جزيئات التربة ترتيب يختلف وفقا مباشرة في النفاذية.

درجة التشبع والمواد الغريبة الأخرى: يتم تقليل النفاذية إلى حد كبير داخل الهواء في شراك الفراغات وبالتالي تقليل درجة التشبع ، ويؤثر الهواء المذاب في ماء المسام بشكل كبير على تغيير النفاذية ، والأجسام الغريبة الأخرى أيضًا تميل إلى نزع الشحوم من النفاذية.

تأثير الماء الممتز: يتكون الماء الممتص من الجسيمات الدقيقة المحيطة التي لا تستطيع حرية الحركة وتقليل مساحات المسام الفعالة ووفقًا لمساحة المسام المتاحة تؤثر بشكل كبير على تغيير النفاذية.

نفاذية دارسي

أظهر قانون دارسي للنفاذية التجريبية لظروف التدفق الصفحي في تربة مشبعة ، وفقًا لهذا القانون ، فإن معدل التدفق أو التفريغ لكل وحدة زمنية هو خاصية التدرج الهيدروليكي.

1. قانون دارسي هو التبعية الخطية

2. الاعتماد الخطي لقانون Darcys بين سرعة التدفق v والتدرج الهيدروليكي صالح فقط للتدفق الصفحي لكتلة التربة.

3. سرعة التدفق أقل من السرعة الحرجة المنخفضة.

4. قانون دارسي صالح لعدد رينولدز الحرج وقد يختلف من 0.1 إلى 0.75.

ف = ك ط أ

الخامس = ف / أ

لذلك ، V = k i
حيث k = معامل النفاذية

أنا = التدرج الهيدروليكي ، V = سرعة التفريغ

أ = مساحة المقطع العرضي لكتلة التربة

q = التفريغ لكل وحدة زمنية

وفقًا لقانون دارسي للنفاذية للتدفق عبر المادة المسامية ، يتناسب التدفق الذي يتكون لكل وحدة زمنية بشكل مباشر مع الرأس الذي يتسبب في التدفق ومنطقة المقطع العرضي لعينة التربة ويتناسب عكسًا مع طول عينة التربة.

ف = كيا

س / أ = كي = ت

هذا يعني أن السرعة مرتبطة بالتدرج الهيدروليكي.

التدرج الهيدروليكي

يُعرّف التدرج الهيدروليكي بأنه فقدان الرأس لكل وحدة تدفق عبر التربة يسمى التدرج الهيدروليكي ، وهو أيضًا يتفاعل مع القوة الدافعة التي تتسبب في تحرك المياه الجوفية في اتجاه الحد الأقصى المتناقص للرأس الكلي ، فيما يتعلق بهذا الأمر الذي تمت مناقشته أيضًا حول 'ماذا هو التدرج الهيدروليكي 'وهذا يعني بعبارة أخرى أن التدرج الهيدروليكي هو منحدر منسوب المياه الذي يتكون من التغير في مستوى الماء لكل وحدة مسافة على طول اتجاه انخفاض الحد الأقصى للرأس.

صيغة التدرج الهيدروليكي في التربة

التدرج الهيدروليكي هو العامل المهم في قانون دارسي للنفاذية لوسائط التربة المسامية التي لها خاصية التدفق الصفحي ، صيغة التدرج الهيدروليكي في ميكانيكا التربة هي الفرق بين فرق الرأس مقسومًا على الطول يعني فقدان الرأس لكل وحدة تدفق احسب التدرج الهيدروليكي وأيضًا تتكون الصيغة في قانون النفاذية لدارسي ، ويتم تقديمها بشكل عام في وحدات متسقة.

التدرج الهيدروليكي (ط) = فرق الرأس / الطول

أنا = H2-H1 / L

سرعة النضح وسرعة التفريغ

ميكانيكا التربة في الوسائط المسامية التي تمت مناقشتها حول قانون دارسي للنفاذية المرتبط بسرعة التصريف وسرعة التسرب (السرعة الحقيقية للماء) تؤدي إلى دور مهم في التنبؤ بقدرة التربة على نقل المياه ، وسرعة التصريف هي قانون دارسي لسرعة التصريف و تعتبر سرعة التسرب هي السرعة الأصلية للماء ، ولكن كلا السرعتين مرتبطان بالمسامية التي تحدد تبعية وسرعة انتقال المياه إلى وسط مسامي التربة.

ما هي سرعة النضح؟

فيما يتعلق بهذا ، 'ما هي سرعة التسرب؟' ، يتم تعريف سرعة التسرب على أنها معدل تصريف المياه لكل وحدة من منطقة المقطع العرضي A للتربة والتي تحدث من خلال فراغات من الوسائط المسامية ، وهي سرعة التدفق من خلال سرعة التسرب المسماة وتعرف أيضًا بالسرعة الخلالية والتي تتكون من سرعة أعلى من سرعة التفريغ.

ف = ألف = Av. ضد

مقابل = V.

V / Vs = Vv / V = ​​n

سرعة النضح Vs = V / n = k i / n

حيث V = سرعة التفريغ

ن = المسامية

k = معامل النفاذية

أنا = التدرج الهيدروليكي

سرعة التسرب هي السرعة الحقيقية للمياه عبر التربة وتتكون من أهمية كبيرة في عينات التربة نظرًا لحقيقة أن ذلك يعتمد على المساحة الفارغة لعينات التربة ، كما يُعرف أيضًا بالسرعة الخلالية.

سرعة التفريغ

يتم تعريف سرعة التفريغ على أنها حجم المياه المتدفقة في وحدة الوقت عبر المقطع العرضي المتعامد مع اتجاه التدفق وهو أقل أهمية من سرعة التسرب ويعرف أيضًا باسم سرعة تفريغ دارسي.

سرعة التفريغ هي سرعة تفريغ دارسي والتي تعتمد على إجمالي مساحة المقطع العرضي للتربة المسامية وتكون سرعتها أقل من سرعة التسرب.

العلاقة بين سرعة النضح وسرعة التفريغ

العلاقة بين سرعة التسرب وسرعة التفريغ هي علاقة متسقة حيث ترتبط سرعة التصريف بنفاذية قانون دارسي في الوسائط المسامية للتربة وتستخدم سرعة التسرب بشكل كبير في قدرة التربة كتدفق للسرعة الأصلية للمياه التي تتكون بشكل كبير من سرعة أعلى من سرعة التفريغ وتعتمد على وجود الفراغ في التربة ، وسرعة التفريغ الأخرى تعتمد على الاتجاه العمودي للتدفق.

سرعة النضح = e + 1 / e. سرعة التفريغ

مقابل = ه + 1 / ه. الخامس

حيث e = نسبة الفراغ

تحديد النفاذية

يمكن تحديد نفاذية التربة من خلال الاختبارات المعملية الروتينية في الغالب ، واختبار ضغط المياه واختبار الضخ الميداني الذي يعتبر اختبارًا في الموقع في أجهزة قياس ضغط المياه ذات الأنابيب الرأسية التي تعتمد على طريقة مختلفة واعتمادًا على نوع التربة وملمسها وخاصة عند إجراء هذا الاختبار تربة قابلة للاختراق نسبيًا.

يعد تحديد معامل النفاذية من الخصائص المهمة للنفاذية في الواقع أن وجود هذه الخاصية هو القوة النسبية لمؤشر التربة الذي يتم تحديد نوع التربة وقوام التربة والتنبؤ باستخدام التربة وفقًا للوسائط المسامية ذات ظروف التوحيد والتأثير .

يعد تحديد نفاذية التربة تنفيذًا مهمًا للاختبار لتقدير تدفق المياه الجوفية ، ولحساب التسرب عبر السدود واستقرار الهيكل وأيضًا مهم في الظروف البيئية ، في الطرق الحالية لتحديد النفاذية التي يتم إجراؤها في الموقع وتتطلب اختبارًا مختلفًا في الغالب في الاختبار المعملي الروتيني والذي يعتبر اختبار النفاذية الثابتة واختبار النفاذية المختبرية ، يوفر اختبار ضغط الماء والمعرفة الجيدة بظروف أرض الموقع نتيجة أكثر موثوقية ، وقد تعتبر بعض المواقع التباين في النفاذية ، ويعتبر تحديد النفاذية هو الطريقة المخبرية والطريقة غير المباشرة والطريقة الميدانية.

1. طريقة المختبر
(أ) اختبار نفاذية الرأس الثابتة

(ب) اختبار نفاذية الرأس المتساقطة

(ج) الشعيرية

2. الطريقة غير المباشرة

(أ) معادلة ألين للسراويل

(ب) معادلة التوحيد

(ج) معادلة Terzaghis

3. الأسلوب الميداني

(أ) اختبار ضخ التدفق غير المحصور

(ب) اختبار ضخ التدفق المحصور

تحديد النفاذية في المختبر

يتم استخدام تحديد النفاذية في الاختبار المختبري في الغالب وله تأثير كبير على استقرار الهيكل ، والتحكم في السدود الترابية ، والحفاظ على أسس جيدة ، ويتم استخدام الاختبار المعملي الروتيني في الوقت الحالي والذي يتكون من نوعين من اختبار اختبار نفاذية الرأس الثابت والسقوط اختبار متغير.

يقيس الاختبار المعملي وسائط التربة الحبيبية الخشنة ووسائط التربة الدقيقة الحبيبية التي تعتمد على نسيج التربة وأنواع التربة وقدرة التربة مثل الحصى والرمل على نفاذية عالية كما أن مساحة الفراغ المترابطة يتم تحديدها بشكل أكبر من خلال الرأس الثابت اختبار النفاذية الأخرى على جانب التربة الدقيقة الحبيبات مثل الطمي ، والطين أقل نفاذية ومساحة الفراغ المترابطة أقل والتي يتم تحديدها من خلال هبوط اختبار نفاذية الرأس المتغير.

ما هو اختبار نفاذية الرأس المستمر

فيما يتعلق بهذا ، 'ما هو اختبار نفاذية الرأس الثابت؟' ، هذا الاختبار هو جزء من الاختبار المخبري الروتيني الذي يستخدم في الغالب للتربة الحبيبية الخشنة للحصول على تصريف كبير أثناء الاختبار في وقت قصير والذي يستخدم في الغالب في الوقت الحالي وهو بشكل كبير يُسمح له بالتدفق عبر وسط تحت رأس ثابت لإيجاد نفاذه.

في حالة اختبار نفاذية الرأس الثابت الذي يكون بدائل مجدية واقتصادية لقياس نفاذية وسط التربة ومعامل النفاذية يحمي في صفوف تحمل المياه ، واستقرار الهيكل واستقرار السدود الترابية ، فإن هذا النوع من الاختبار هو مجال مسيطر عليه حيث يتم التحكم في البئر عند مستوى ثابت.

التفريغ q = V / t

قانون دارسي q = k i A

كلاهما يتألف من

q = kiA = V / t (V = Q / A)

ك = V / tiA

= V / t (H1-H2 / L)

ك = V.L / t (H1-H2)

هبوط اختبار نفاذية الرأس المتغيرة

طريقة سقوط الرأس المتغير هي طريقة مستخدمة في المختبر تُعرف باسم أنواع الاختبارات المعملية الروتينية التي تستخدم في الغالب في التربة الدقيقة الحبيبات التي تتكون من أنبوب الوقوف للمنطقة المعروفة التي يتم إدخالها في وسط التربة ويسمح للماء بالتدفق من أجل ملاحظة نفاذية التربة على ارتفاعات متوسطة في فترة زمنية محددة.

يعتبر اختبار السقوط المتغير للرأس أكثر ملاءمة للتربة ذات الحبيبات الصغيرة ذات الحبيبات المتوسطة وذات نفاذية منخفضة لجزيئات التربة مثل الطمي والطين أثناء تطبيق عينة غير مضطربة تتكون من التشتت العالي ، الحد الأدنى من التكرار مسموح به لهذا الاختبار ، هذا الاختبار مسموح به النفاذية في نطاق 1 × 10 ka power -5 to 1x 10 ka power -9.

◆ يمكنك متابعة لي فيسبوك واشترك معنا موقع يوتيوب قناة

يجب عليك أيضا زيارة: -

1) ماهية الخرسانة وأنواعها وخصائصها

المزيد من الوظائف المهمة: -

  1. ارتفاع قياسي من 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، ومبنى متعدد الطوابق
  2. كيفية حساب متر مكعب من الخرسانة
  3. الانحناء لحظة تعريف المعادلة الحساب والرسم البياني
  4. ما هو حجم لفل تمتد 24 قدما
  5. كم عدد الطوب المطلوب في قدم مربع واحد | حساب الطوب