تعیین حد روانی و حد خمیری خاک

تعیین حد روانی و حد خمیری خاک

مقدمه: با افزایش رطوبت، در مرحله ای خاک از حالت نیمه جامد به حالت خمیری تبدیل می شود رطوبت دراین مرحله، حد خمیری نامیده می شود با افزایش بیش از پیش رطوبت، مرحله ای می رسد که خاک به حالت مایع روان می گردد رطوبت این مرحله را حد روانی یا حد مایع می گویند. چسبندگی بیشتر سبب می شود تا اولا حد روانی افزایش یابد، چرا که خاک چسبنده دیرتر روان شده وبرای روان شدن به رطوبت بیشتری نیاز دارد، ثانیأ سبب می شود حد خمیری کاهش پیدا کند زیرا خاک چسبنده استعداد خمیری شدن بیشتری را دارد وزودتر وبا رطوبت کمتری به حالت خمیری در می آید.از مطالب فوق الذکر می توان نتیجه گرفت که هر چه فاصله بین حد خمیری وحد روانی بیشتر باشد خاک چسبنده تر وخمیری تر خواهد بود لذا این فاصله را نشانه خمیری گویند وباPI نمایش می دهند

به عنوان یک تعریف کلی از حد خمیری می توان گفت:

حد خمیری، میزان رطوبتی است که به ازای آن فتیله ای به قطر 3mm که از خمیر خاک نمونه (باروش غلتاندن) ساخته می شود، ترک بخورد حد خمیری پایین ترین میزان رطوبت مربوط به حالت خمیری خاک است. این آزمایش با غلتاندن تکه ای ازخمیر خاک برروی یک صفحه شیشه ای بوسیله دست انجام می شود.

ابزار :1- دستگاه کاساگرانده 2- ترازو 3- اون 4- ظرف فلزی جهت اندازه گیری درصد رطوبت 5- آبپاش 6- کاردک 7- الک No.40 8- کاسه 9- پارچه

روش انجام:

تعیین حد روانی: برای انجام این آزمایش لازم است که خاک شسته داشته باشیم برای این منظور مقداری خاک از الک شماره 40 درحالی که باآب شسته می شود عبور می دهیم (آب را تازمانی از آن عبور می دهیم که وقتی از خاک عبور می کند روشن دیده شود) دراین آزمایش ما به 200gr خاک نیاز داریم وباید به صورت خشک باشد به همین منظور خاک که مرطوب است در اون به مدت 24 ساعت می گذاریم. این 200gr خاک را برروی شیشه یا میز آزمایشگاه می ریزیم ومقداری به آن آب اضافه می کنیم وباکاردک خاک را باآب خیس می کنیم بعد دستگاه را تنظیم می کنیم به این صورت که بادامک را بالا برده و شیارزن را مماس با کف کاسه قرار داده وبا پیچها دستگاه را تنظیم می کنیم حال خاک را با کاردک تیغه ای وارد کاسه می کنیم به طوری که خاک در وسط کاسه ضخامت 15mm تا 20mm داشته باشد البته خاک باید کاملا به کاسه چسبیده باشد حال با کاردک شیار زن به طور عمود از بالا به سمت پایین می کشیم به نوعی خاک را نصف می کنیم حال بوسیله چرخاندن دسته ضربات را وارد می کنیم تعداد ضرباتی که خاک به دونیم تقسیم شده را به اندازه 13mm به هم می رساند یادداشت می کنیم اگر تعداد ضربات بیشتر 40 باشد آن را در نظر نمی گیریم بعداز اینکه تعداد ضربات مربوط به هر مرحله را بدست آوردیم می بایست درصد رطوبت هرکدام را بدست آوریم به این منظور مقداری خاک از هر مرحله را در قوطی که قبلا وزن خالی آن را اندازه گرفته بودیم وارد می کنیم سپس وزن آنرا اندازه می گیریم و در اون می گذاریم بعداز 24 ساعت وزن خشک آنرا اندازه می گیریم و به همان روشهایی که درصد رطوبت را تعیین می کردیم رطوبت آنها را حساب می کنیم و نقاط به ازای تعداد ضربات و درصد رطوبت را مشخص می کنیم کلیه نتایجی که ما در این آزمایش بدست آوردیم در جدول به صورت زیر است.

بر اساس نتایج حاصله از نمودار:

LL=30.6

تعیین حد خمیری:

حدود 20 گرم خاک یکی از مراحل بالا را برمی داریم وآن را به صورت گلوله در می آوریم وبا دست به صورت فتیله در می آوریم تا قطر آن 3mm شود وترک بخورد آنگاه می بایست در صد رطوبت آن را بدست آوریم برای این کار آن را وارد قوطی می کنیم وزن آن را اندازه می گیریم سپس به مدت 24 ساعت در اون می گذاریم ودرصد رطوبت آن را اندازه می گیریم نتیجه بدست آمده درزیر آمده است.از دو نمونه میانگین گرفته می شود و نتیجه درصد رطوبت، حد خمیری است.

PI=LL-PL=30.6-22.07 PI=8.53

محاسبه شیب جریان و تعیین صحت رابطه تک نقطه ای:

F شیب جریان از نمودار جریان

LL حد روانی از فرمول تک نقطه

خطاهای موجود در آزمایش :

1- نمونه به خوبی ورز داده نشده باشد.

2- دستگاه به خوبی میزان نشده باشد.

3- خطا در تشخیص اینکه آیا شیار به اندازه 13mm بسته شده است.

سوال:

1- اگر در طول آزمایش تعداد ضربات 25 ضربه شد چه کار کنیم؟

همان آزمایش را تکرار می کنیم، اگر دوباره 25 ضربه شد، آزمایش را تمام کرده و درصد رطوبت نمونه مورد نظر، حد روانی خاک مورد آزمایش خواهد بود، اما اگر دوباره 25 ضربه نشد (بیشتر یا کمتر شد) 25 ضربه قبل را نادیده گرفته و عدد حاصل از تکرار آزمایش برای این درصد رطوبت که طی 24 ساعت آینده به همان روش معمول تعیین درصد رطوبت مشخص می شود، را ثبت می کنیم. علت حذف 25 ضربه در صورت ارضا نشدن شرط بالا این است که در نمودار درصد رطوبت بر حسب لگاریتم ضربات، با توجه به نمودار خطی بهینه که با خط سیاه پررنگ در نمودار مربوط رسم شده، دو مقدار درصد رطوبت (حد روانی) برای 25 ضربه استاندارد پیدا می شود که، از نظر آزمایشگر این حالت غیرعلمی و خطا است.

2- اگر شیار دستگاه کاساگرانده به ازای هر درصد رطوبتی زیر 25 ضربه بسته شود،چه نتیجه ای می گیریم؟

نتیجه می گیریم که احتمالا خاک میزانی رطوبت از قبل داشته که البته این مورد جزو خطای آزمایش در نظر گرفته می شود.

اما نتیجه علمی این است که این نمونه خاک یک خاک با چسبندگی بسیار پایین است چرا که همانطور که در بالا اشاره شد هرچه خاک چسبنده تر باشد فاصله بین حد روانی و حد خمیری (نشانه خمیری PI) بزرگتر است و خاک قابلیت خمیری و جذب آب بیشتری تا قبل از حد روانی دارد. یعنی خاک مورد آزمایش ما یک خاک با حد روانی پایین و غیر خمیری است (فاقد درصد قابل توجه رس است) مانند ماسه بادی.