मिट्टी की सूजन और द्रव्यमान / मात्रा संबंध

Question

नमी की मात्रा, ठोस पदार्थों का विशिष्ट गुरुत्व, प्रारंभिक मात्रा और वजन को देखते हुए। मुझे नम इकाई के वजन, शुष्क इकाई के वजन और इस कॉम्पैक्ट मिट्टी की संतृप्ति की डिग्री की गणना करने के लिए कहा जाता है। यह पहले से ही किया गया है। मिट्टी का यह नमूना तब पानी में डूब गया था। 2 सप्ताह के बाद, यह पाया गया कि नमूना बह गया था और इसकी कुल मात्रा 5% बढ़ गई थी। फिर मुझे पानी में 2 सप्ताह के डूबने के बाद मिट्टी के नमूने की नई इकाई के वजन और नमी की गणना करने के लिए कहा गया है।

नमी सामग्री और कुल मात्रा को बदलने के लिए जाना जाता है, लेकिन डूबने के दौरान कौन से गुण स्थिर रहते हैं? क्या S (r) को 1 के रूप में लिया जा सकता है?

Comments

ठीक है, इसलिए अब मैं सीनियर, वी (कुल) और विशिष्ट गुरुत्व को जानता हूं, क्या यह समस्या को हल करने के लिए पर्याप्त है?

— गॉन

मैं एक सीई / जियोटेक हूं और मुझे लगता है कि यहां पर्याप्त जानकारी है (मुझे पता चल जाएगा कि मैं जवाब देना शुरू कर रहा हूं)। इसके अलावा: मेरा मानना ​​है कि यह सवाल उस तरह के होमवर्क प्रकार के सवालों का एक अच्छा उदाहरण है जो हम वास्तव में साइट पर चाहते हैं, क्योंकि नीचे की रेखा एक अवधारणा की व्याख्या के लिए अनुरोध है और न कि "कृपया मेरे लिए अपना काम करें।"

— रिक

इसके सिद्धांत पर एक सवाल है, अगर आपने कक्षा ली है, तो इससे पहले कि आप जो पूछ रहे हैं, वह आपको स्पष्ट हो। लेकिन बीमार ने इसे एक बार फिर से खोल दिया

— गॉन

अधिक जटिलताओं को जोड़ने के जोखिम में, क्या यह संभव है कि बैक्टीरिया या रासायनिक प्रतिक्रियाएं मिट्टी के रासायनिक श्रृंगार को बदल सकती थीं?

— एडम मिलर

@ एडम मिलर यकीन है कि यह संभव है, लेकिन बहुत संभावना नहीं है। अधिकांश मिट्टी मुख्य रूप से सिलिका होती है जब तक कि यह किसी प्रकार का पीट न हो, और सिलिका रासायनिक रूप से अधिकांश भाग के लिए निष्क्रिय है। यह कुछ ऐसा नहीं है जिसे आप वास्तविक दुनिया में अक्सर देखते हैं।

— रिक

Answer 1

दी गई जानकारी एक का वर्णन जमा मिट्टी नमूना इस प्रकार है:

• प्रारंभिक नमी सामग्री, $\omega_{init}$
• विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण, $G_s$
• प्रारंभिक मात्रा, $V_{init}$
• प्रारंभिक वजन, $W_{init}$

पूर्णता के लिए: निम्नलिखित जानकारी पहले से निर्धारित की गई है:

• नम इकाई वजन, संबंध का उपयोग कर γ डब्ल्यू ई टी = डब्ल्यू मैं n मैं $\gamma_{wet}$$\gamma_{wet}=\frac{W_{init}}{V_{init}}$
• सूखी इकाई वजन, संबंध का उपयोग कर γ घ - मैं n मैं टी = γ डब्ल्यू ई $\gamma_{d-init}$$\gamma_{d-init}=\frac{\gamma_{wet}}{1+\omega_{init}}$
• संतृप्ति, संबंध S = V w a t e $S$$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}}$

(जहां पानी का इकाई भार है)$\gamma_w$

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मुसीबत

समस्या यह है कि मिट्टी के नमूने के डूब जाने के बाद इकाई के वजन और नमी की मात्रा का निर्धारण किया जाए और उसे 5% तक बढ़ने दिया जाए।

इस समस्या का मुख्य विवरण है:

इस सघन मिट्टी का नमूना तब पानी में डूबा हुआ था .... दो सप्ताह के बाद ...

एक मिट्टी का नमूना जो दो सप्ताह तक पानी में डूबा हुआ है / माना जा सकता है कि ** संतृप्त हो गया है ( ); यानी, रिक्त स्थानों में सभी हवा बच गई है, और शून्य स्थान अब पानी से 100% भरा हुआ है।$S=100\%$

मृदा नमूना गुणों की सूची जिसे डूबने के बाद स्थिर रहने के लिए माना जा सकता है:

• विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण, $G_s$
• ठोस का वजन, $W_s$

अन्य सभी गुण, जैसे कि संतृप्ति, इकाई वजन, शुष्क इकाई वजन, नमी / पानी की मात्रा, शून्य अनुपात, आदि voids की मात्रा और मिट्टी में पानी की मात्रा पर निर्भर हैं। दोनों पानी की मात्रा (यह जलमग्न था) और मात्रा (यह बह गया है) बदल गया है, इसलिए इन सभी गुणों को भी बदल जाएगा।

एक बार जब यह सब पहचान लिया गया है, तो समस्या का शेष भाग तुच्छ है:

• नई गीला इकाई वजन: $\gamma_{new}=\gamma_{sat-new}=\frac{W_s+W_{w-new}}{V_{new}}=\frac{\gamma_{d-init}V_{init}+\gamma_w(V_{new}-V_{solids})}{V_{vew}}=\frac{\gamma_{d-init}V_{init}+\gamma_w(V_{new}-\frac{\gamma_{d}V_{init}}{G_s\gamma_w})}{V_{init}(1+5\%)}$
• $\omega_{new}=\frac{W_{w-new}}{W_{solids}}=\frac{\gamma_w(V_{new}-V_{solids})}{W_{solids}}=\frac{\gamma_w(V_{init}(1+5\%)-\frac{\gamma_{d}V_{init}}{G_s\gamma_w})}{\gamma_{d-init}V_{init}}$

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मृदा सूजन व्यवहार का तंत्र

सरलीकृत प्रभावी तनाव समीकरण इस प्रकार है:

$\sigma^{\prime}=\sigma-u$

$\sigma^{\prime}$$\sigma$$u$

उपरोक्त समीकरण एक स्थिर स्थिति मानता है। हालांकि, जब सरलीकृत प्रभावी तनाव समीकरण असंतुलित हो जाता है, तो एक गतिशील स्थिति उत्पन्न होती है और मिट्टी को या तो समेकित करना चाहिए (जैसे, "हटना"), या प्रफुल्लित होना चाहिए। मिट्टी की सूजन तब होती है जब सरलीकृत प्रभावी तनाव समीकरण के दो पक्ष संतुलित नहीं होते हैं, और:

1. मिट्टी के शून्य स्थान के अंदर सकारात्मक ताकना पानी का दबाव है, और
2. प्रभावी तनाव मिट्टी मैट्रिक्स के अंदर बाहर से लागू किया तुलना में अधिक है कुल तनाव शून्य से ध्यान में लीन होना पानी के दबाव।

एक और तरीका कहा: जब एक मिट्टी जमा होती है, तो कुल तनाव की कुछ मात्रा लागू होती है। एक बार संतुलन प्राप्त करने के बाद, यह कुल तनाव प्रभावी तनाव और छिद्र जल दबाव के कुछ संयोजन से जुड़ा हुआ है । यदि कुल तनाव में परिवर्तन होता है, तो मिट्टी के मैट्रिक्स के भीतर प्रभावी तनाव और छिद्रयुक्त जल दबाव का पिछला संयोजन शुरू में बना रहता है, लेकिन इस असंतुलन के कारण समय के साथ विघटित होना चाहिए। असंतुलन के असंतुलन के लिए, वाष्प या तो मात्रा (सूजन) में वृद्धि, या मात्रा में कमी (समेकन), असंतुलन की प्रकृति पर निर्भर करता है।

$u>0$

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** इस धारणा के कारण कुछ जटिल हैं, और यह धारणा हमेशा सटीक नहीं हो सकती है। हालांकि, सामान्य तौर पर, मिट्टी को संतृप्त करने के लिए ज्यादातर मिट्टी यांत्रिकी / भू-तकनीकी समस्याओं के लिए सबसे रूढ़िवादी धारणा है। इसलिए, अगर विश्वास करने का कारण है कि मिट्टी को संतृप्त किया जा सकता है, भले ही अनिश्चितता हो, हम लगभग हमेशा मानते हैं कि मिट्टी वास्तव में संतृप्त है।

Answer 2

मिट्टी / पानी / हवा दिखाने वाले मिट्टी के विशिष्ट आरेख को देखें:

सरल

इसके बारे में सरलता से सोचने से जो आइटम बदल सकते हैं:

• मिट्टी का द्रव्यमान नहीं बदल सकता है। कोई मिट्टी नहीं डाली गई। यह मान लेना अच्छा होगा कि कोई बड़ी रासायनिक प्रतिक्रिया या तो नहीं हुई।
• पानी का द्रव्यमान बदल सकता है। यह पानी में बैठा था।
• यदि नमूना डूबा हुआ था तो हवा नहीं बढ़ सकती। एक बार फिर किसी भी प्रमुख रासायनिक प्रतिक्रियाओं को अनदेखा करें जो गैस का निर्माण कर सकते हैं।
• द्रव्यमान और आयतन में प्रत्येक पदार्थ के लिए एक अच्छी तरह से परिभाषित अनुपात होता है।

इन वस्तुओं से, पानी की मात्रा में वृद्धि होने पर एक ही रास्ता हो सकता है। इसका मतलब होगा कि voids की मात्रा में वृद्धि।

इसके बारे में सोचने का सरल (शायद भोला) तरीका है।

यह वह जगह भी है जहां एट्टरबर्ग लिमिट्स चलन में हैं। वे उन जल सामग्रियों को परिभाषित करते हैं जहाँ मिट्टी के भौतिक गुण बदलते हैं।

उलझा हुआ

प्रणाली के बारे में सोचने का अधिक जटिल तरीका मिट्टी में रासायनिक परिवर्तनों पर विचार करना होगा। उन वस्तुओं में बहुत विशिष्ट होने के बिना जिन्हें मैं समझाने के योग्य नहीं हूं, यह संभव है कि रासायनिक प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं जो मिट्टी की मात्रा को अपने आप बढ़ा सकती हैं। इस बारे में सोचें कि जंग एक रासायनिक प्रतिक्रिया कैसे होती है जो प्रभावी रूप से मात्रा में स्टील को बढ़ाती है। यह भी बड़े पैमाने पर बदल जाएगा।

मिश्रण में रासायनिक प्रतिक्रियाओं को शामिल करना जैसे सवाल पैदा करता है:

• क्या इस नए मिट्टी के यौगिक के गुणों को पुराने मिट्टी के यौगिक से तुलना करने का कोई मतलब है ?
• क्या प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है? उदाहरण क्या नमूना सूखने से सब कुछ मूल द्रव्यमान और मात्रा में वापस चला जाता है?

जो हम साथ काम कर रहे हैं उस पर अधिक अवरोध के बिना, एक निश्चित उत्तर देना कठिन है।

Comments

मुझे उत्तर के जटिल भाग से छुटकारा मिलेगा । ... यह पाया गया कि नमूना बह गया था ... सूजन अच्छी तरह से परिभाषित मिट्टी यांत्रिकी शब्दावली है जिसका अर्थ है कि मिट्टी के नमूने की मात्रा पूरी तरह से भौतिक प्रक्रियाओं के आधार पर बढ़ी है। यहां कुछ भी रासायनिक नहीं चल रहा है।

— रिक