مقاله تحلیلی: نفوذپذیری خاک

نفوذپذیری خاک ویژگی‌ای است که باعث جریان یافتن سیال در آن می‌شود. تخلخل خاک به تعداد منافذ موجود در آن بستگی دارد. وقتی این منافذ در کنار هم قرار می‌گیرند، نفوذپذیری معنا پیدا می‌کند و جریان سیالات ممکن می‌شود. به‌طورکلی خاک ذاتاً متخلخل و نفوذپذیر است.

خاکی که تخلخل زیادی داشته باشد، نفوذپذیری بالایی دارد. اگر نفوذپذیری کم باشد، خاک در دسته غیرقابل نفوذها قرار می‌گیرد. در ادامه به توضیح برخی از موارد مهم مربوط به نفوذپذیری خاک خواهیم پرداخت.

بررسی نفوذپذیری

نفوذپذیری یکی از مهم‌ترین مواردی است که باید در بررسی خاک در نظر گرفت. دلیل این است که راه‌حل بسیاری از مشکلات ساخت‌وساز به این ویژگی بستگی دارد. برخی از این مشکلات عبارت‌اند از:

1. نشست فونداسیون و سازه
2. نشت در زیر سازه
3. نشت در سازه
4. بازدهی چاه‌ها
5. کنترل پایداری هیدرولیکی توده‌ها
6. بار کل و بار هیدرولیکی

جریان آب در خاک به نفوذپذیری آن و بار هیدرولیکی که سبب جریان یافتن سیال می‌شود، بستگی دارد. شکل زیر دو مخزن A و B را نشان می‌دهد که با یک لوله کوچک پرشده از نمونه خاک به هم متصل شده‌اند. طول این لوله L است.

بار کل در هر نقطه از جریان سیال برابر است با مجموع بار آبی ارتفاعی (z)، بار آبی فشار و بار آبی سرعت. جریان آب در خاک بسیار کند است ازاین‌رو بار آبی سرعت قابل‌چشم‌پوشی است. بار آبی ارتفاع فاصله بین خط داده تا نقطه‌ای است که بار هیدرولیکی مشخص شده است. بار آبی فشار با استفاده از یک پیزومتر مشخص می‌شود.

با توجه به شکل بالا بار کل در نقاط ۱، ۲ و ۳ مشخص و در جدول زیر نشان داده‌شده است.

با توجه به بار کل تعیین‌شده، h گرادیان هیدرولیکی نامیده می‌شود. بار هیدرولیکی در حقیقت اختلاف ارتفاع آب در نقاط ورود و خروج به توده خاک است. گرادیان هیدرولیکی مقدار باری است که در واحد طول از جریان سال در خاک کم می‌شود. به آن بار مؤثر هم گفته می‌شود. گرادیان هیدرولیکی با i نشان داده می‌شود و با استفاده از فرمول زیر قابل‌محاسبه است:

 ضریب ثابت نفوذپذیری است. سرعت جریان همچنین سرعت تخلیه هم نامیده می‌شود. اگر سرعت تخلیه (v) مشخص باشد، می‌توان تخلیه (q) را با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد:

A سطح مقطع خاک است که شامل فضاهای خالی هم می‌شود. وقتی گرادیان هیدرولیکی یک باشد، K برابر با v است. ازاین‌رو ضریب نفوذپذیری را می‌توان به‌صورت سرعت جریان در خاک برای یک واحد گرادیان هیدرولیکی تعریف کرد. واحد ضریب نفوذپذیری میلی‌متر بر ثانیه یا سانتی‌متر بر ثانیه و یا متر بر روز است.

ضریب نفوذپذیری به‌اندازه ذرات، ساختار خاک، permeability-of-soil میزان منافذ، مشخصات آب، شکل ذرات، ناخالصی‌های آب، آب جذب‌شده و ... بستگی دارد.

منبع

ترجمه شده توسط تیم مترجمین ۸۰۸

اگر دوست دارید به تیم مترجمین ۸۰۸ بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.