שְׁאֵלָה:
נפיחות בקרקע ויחסי מסה / נפח
Gon
2015-02-04 10:48:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

בהתחשב בתכולת לחות, כוח המשיכה הספציפי של המוצקים, הנפח ההתחלתי והמשקל. מתבקש לחשב את משקל היחידה הלח, משקל היחידה היבשה ומידת הרוויה של אדמה דחוסה זו. זה כבר נעשה. דגימת אדמה דחוסה זו הושקעה אז במים. לאחר שבועיים נמצא כי המדגם התנפח ונפחו הכולל גדל ב -5%. ואז אני מתבקש לחשב את משקל היחידה החדש ואת תכולת הלחות של דגימת האדמה לאחר שבועיים של טבילה במים.

תכולת הלחות והנפח הכולל ידועים כמשתנים, אך אילו תכונות נשארות קבועות במהלך טבילה? האם ניתן לקחת את S (r) כ -1?

אוקיי, אז עכשיו אני יודע את Sr, V (סה"כ) וכוח המשיכה הספציפית, האם זה מספיק כדי לפתור את הבעיה?
אני CE / geotech ואני * חושב * שיש כאן מספיק מידע (אדע אחרי שאתחיל לנסח תשובה). כמו כן: אני מאמין ששאלה זו היא דוגמא טובה לסוג השאלות מסוג שיעורי הבית שאנו כן רוצים באתר, שכן בשורה התחתונה בקשה להסבר על מושג ולא "אנא עשה את עבודתי עבורי."
זו שאלה בתיאוריה, אם לקחת את השיעור לפני זה צריך להיות ברור לך בדיוק מה אני שואל. אבל חולה ניסחו את זה שוב
האם בסיכון להוסיף סיבוכים נוספים, האם יתכן שחיידקים או תגובות כימיות היו יכולים לשנות את ההרכב הכימי של האדמה?
@Adam מילר בטוח שזה אפשרי אבל מאוד לא סביר. רוב האדמה היא בעיקר סיליקה, אלא אם כן מדובר בכבול מסוג כלשהו, ​​וסיליקה אינרטית כימית לרוב. זה פשוט לא משהו שאתה רואה שקורה בעולם האמיתי לעתים קרובות מאוד.
שתיים תשובות:
#1
+4
Rick supports Monica
2015-02-09 23:26:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

המידע הנתון המתאר דגימת אדמה דחוסה הוא כדלקמן:

  • תכולת לחות ראשונית, $ \ omega_ {init} $
  • כוח משיכה ספציפי, $ G_s $
  • נפח התחלתי, $ V_ {init} $
  • משקל התחלתי, $ W_ {init} $

עבור שלמות: המידע הבא כבר נקבע:

  • משקל יחידה לח, $ \ gamma_ {wet} $ באמצעות הקשר $ \ gamma_ {wet} = \ frac {W_ {init}} { V_ {init}} $
  • משקל יחידה יבש, $ \ gamma_ {d-init} $ באמצעות הקשר $ \ gamma_ {d-init} = \ frac {\ gamma_ {wet}} {1+ \ omega_ {init}} $
  • רוויה, $ S $ תוך שימוש ביחסים $ S = \ frac {V_ {water}} {V_ {voids}} = \ frac {V_ {water}} {V_ {init} -V_ {solids}} = \ frac {\ frac {W_ {init} \ omega_ {init}} {\ gamma_w}} {V_ {init} - \ frac {\ gamma_ {d} V_ {init}} {G_s \ gamma_w}} $

(כאשר $ \ gamma_w $ הוא משקל היחידה של מים)


בעיה

הבעיה היא לקבוע את משקל היחידה ואת תכולת הלחות לאחר דגימת האדמה שקועה ואפשרה להתנפח 5%.

פרט המפתח לבעיה זו הוא:

דגימת אדמה דחוסה זו הוטבלה במים .... לאחר שבועיים ...

דגימת אדמה שהוטבעה במים במשך שבועיים ניתן / יש להניח ** שהפכה ל רוויה ($ S = 100 \% $); כלומר, כל האוויר בחללים הריקים ברח, והחלל הריק מתמלא כעת במים%.

רשימת המאפיינים של דגימות אדמה שניתן להניח שהם נשארים קבועים לאחר הצוללה קצרה למדי:

  • כוח משיכה ספציפי, $ G_s $
  • משקל של מוצקים, $ W_s $

כל התכונות האחרות, כמו רוויה, משקל יחידה, משקל יחידה יבש, תכולת לחות / מים, יחס חלל וכו 'תלויות בנפח חללים וכמות המים באדמה. גם כמות המים (הם היו שקועים) וגם הנפח (זה התנפח) השתנו, כך שגם כל המאפיינים הללו ישתנו.

לאחר שזוהה כל זה, החלק הנותר של הבעיה הוא טריוויאלי:

  • משקל יחידה רטוב חדש: $ \ gamma_ {new} = \ gamma_ {sat-new} = \ frac {W_s + W_ {w-new}} {V_ {new}} = \ frac {\ gamma_ {d-init} V_ {init} + \ gamma_w (V_ {new} -V_ {solids})} {V_ {vew}} = \ frac {\ gamma_ {d-init} V_ {init} + \ gamma_w (V_ {new} - \ frac {\ gamma_ {d} V_ {init}} {G_s \ gamma_w})} {V_ {init} (1 + 5 \%)} $
  • תכולת לחות חדשה: $ \ omega_ {new} = \ frac {W_ {w-new}} {W_ {solids}} = \ frac { \ gamma_w (V_ {new} -V_ {solids})} {W_ {solids}} = \ frac {\ gamma_w (V_ {init} (1 + 5 \%) - \ frac {\ gamma_ {d} V_ {init }} {G_s \ gamma_w})} {\ gamma_ {d-init} V_ {init}} $

מנגנון התנהגות נפיחות בקרקע

משוואת מאמץ יעילה מפושטת היא כדלקמן:

$\ סיגמא ^ {\ פריים} =\ סיגמא- u $

איפה $ \ sigma ^ {\ prime} $ הוא הלחץ האפקטיבי , $ \ sigma $ הוא הלחץ הכולל, ו- $ u $ הוא לחץ המים הנקבוביים.

המשוואה לעיל מניחה מצב סטטי. עם זאת, כאשר משוואת הלחץ האפקטיבית הפשוטה אינה מאוזנת, מתרחש מצב דינמי ועל האדמה להתמזג (כלומר "להתכווץ"), או להתנפח. נפיחות בקרקע מתרחשת כאשר שני הצדדים של משוואת הלחץ האפקטיבית הפשוטה אינם מאוזנים, ו:

  1. יש לחץ מים נקבובי חיובי בתוך החלל הריק של האדמה, ו
  2. ה סטרס היעיל בתוך מטריצת האדמה גדול יותר מ הלחץ הכולל המופעל חיצונית פחות לחץ המים הנקבוביים. חזק>

נאמר אחרת: כאשר אדמה נדחסת, מוחלת כמות כלשהי של מתח כולל . לאחר שהושגת שיווי משקל, ה מתח הכולל הזה קשור לשילוב כלשהו של לחץ יעיל ו לחץ מים נקבוביים. אם ה מתח כולל משתנה, השילוב הקודם של לחץ יעיל ו לחץ מים נקבוביים בתוך מטריצת הקרקע נותר בתחילה, אך חוסר האיזון שזה גורם חייב להיות להתפוגג עם הזמן. על מנת שחוסר האיזון יתפוגג, הריקים חייבים לעלות בנפח (נפיחות), או בירידה בנפח (איחוד), בהתאם לאופי חוסר האיזון.

במקרה זה, הלחץ הכולל הוסר / הופחת. לחץ המים הנקבוביים "דוחף" אל "הקירות" של נקבוביות מטריצת האדמה (כמו שקורה תמיד כאשר $ u>0 $ - גם כאשר משוואת הלחץ האפקטיבית הפשוטה מאוזנת). עקב הפחתת ה מתח כולל , מופעל יותר מדי מתח פנימי (כלומר, אפקטיבי אפקטיבי ) ויש להקל עליו בירידה בלחץ המים הנקבוביים. * (כלומר, עלייה בנפח). או אמר אחרת, הלחץ הכולל המופעל אינו מספיק בכדי למנוע את התרחבות הנקבוביות עקב דחיפת לחץ המים הנקבוביים הפנימי . לכן האדמה תתנפח עד לפתרון מצב לא מאוזן זה.


** הסיבות להנחה זו מסובכות במקצת, וייתכן שההנחה לא תמיד מדויקת. עם זאת, באופן כללי, ההנחה השמרנית ביותר עבור מרבית מכניקות הקרקע / הבעיות הגיאוטכניות היא שהקרקע תהיה רוויה. לכן, אם יש סיבה להאמין שהאדמה עשויה להיות רוויה, גם אם קיימת אי וודאות, כמעט תמיד אנו מניחים שהאדמה אכן רוויה.

#2
+1
hazzey
2015-02-07 23:42:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

הסתכל בתרשים האופייני לאדמה המראה אדמה / מים / אוויר:

Soil

פשוט

חשיבה בפשטות לגבי זה הפריטים שיכולים להשתנות:

  • מסת הקרקע לא יכולה להשתנות. לא נוספה אדמה. טוב להניח שגם לא התרחשו תגובות כימיות עיקריות.
  • מסת המים יכולה להשתנות. הוא ישב במים.
  • האוויר לא יכול לעלות אם הדגימה הייתה שקועה. שוב התעלם מתגובות כימיות עיקריות שעשויות ליצור גז.
  • למסה ולנפח יש יחס מוגדר היטב לכל חומר.

מתוך פריטים אלה, הדרך היחידה נפח יכול להגדיל אם נפח המים יגדל. משמעות הדבר היא גידול בנפח החללים.

זו הדרך הפשוטה (אולי נאיבית) לחשוב על זה.

זה גם המקום בו מגבלות אתטרברג נכנסים לשחק. הם מגדירים את תכולת המים שבהם התכונות הפיזיקליות של האדמה משתנות.

מסובך

הדרך המסובכת יותר לחשוב על המערכת תהיה לשקול כימי שינויים בקרקע. מבלי להתייחס ספציפיים מדי לפריטים שאינני כשיר להסבירם, יתכן ותגובות כימיות עלולות להתרחש הגורמות לגידול נפח האדמה מעצמו. חשוב כיצד חלודה היא תגובה כימית הגורמת ביעילות להגדלת נפח הפלדה. זה גם ישנה את המסה.

הכנסת תגובות כימיות לתערובת יוצרת שאלות כמו:

  • האם יש טעם להשוות את המאפיינים של ה חדש תרכובת אדמה ל הישן תרכובת אדמה?
  • האם התגובה הפיכה? לְמָשָׁל האם ייבוש הדגימה גורם להכל לחזור למסות ולנפחים המקוריים?

ללא מגבלות נוספות על מה אנו עובדים, קשה לתת תשובה סופית.

הייתי נפטר מחלק ה ** מסובך ** של התשובה. * ... נמצא כי המדגם התנפח ... * נפיחות היא מינוח מכניקת קרקע מוגדר היטב, כלומר נפח דגימת האדמה גדל בזכות תהליכים פיזיקליים גרידא. אין שום דבר כימי שקורה כאן.


שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.
Loading...