روابط وزنی حجمی خاک
روابط وزنی حجمی پارامترهایی هستند که برحسب وزن و حجم بخش های مختلف خاک تعریف می شوند.
این پارامترها ارتباط بین فازهای مختلف خاک را بیان می کنند.
با استفاده از روابط وزنی حجمی، می توانید بدون انجام آزمایش خاک برخی از ویژگی های خاک را محاسبه کنید.
در این نوشتار، شما را با این روابط آشنا می کنیم.
اجزای خاک
تمامی انواع خاک از سه بخش تشکیل شده است:
- دانه های جامد خاک که آنها را با s نمایش می دهیم که در واقع ابتدای کلمه Solid می باشد.
- آب که بخشی از حفرات را پرکرده و آنرا با w نشان می دهیم که ابتدای کلمه Water است.
- هوا که بخش دیگری از حفرات را پرکرده و آنرا با a نمایش می دهیم که ابتدای کلمه Air است.
با توجه به اجزای تشکیل دهنده خاک، می توان اینگونه نتیجه گیری کرد که خاک یک محیط سه فازه است.
خاک هر سه فاز جامد، مایع و گاز را دارد.
اگر خاک کاملا خشک باشد، هیچگونه آبی در آن نخواهد بود.
در این شرایط کل حفرات با هوا پر شده است.
اگر تمام حفرات خاک از آب پر شود، گوییم خاک اشباع است.
در حالت کلی اجزای تشکیل دهنده خاک مطابق شکل زیر است:
اجزای تشکیل دهنده خاک
همانطور که در شکل بالا ملاحظه می شود، خاک از سه بخش تشکیل شده است.
ذرات جامد، آب و هوا.
البته این ذرات، در طبیعت جدا نیستن و با یکدیگر مخلوط هستند.
بخش سمت راست تصویر، وزن اجزای مختلف را نشان می دهد.
بخش سمت چپ تصویر، حجم فازهای مختلف خاک را نشان می دهد.
با توجه به تعاریف بالا روابط وزنی حجمی خاک در دسته های زیر طبقه بندی می گردد:
روابط وزنی حجمی آب
میزان آب موجود در خاک با استفاده از دو پارامتر درصد رطوبت و درجه اشباع بیان می شود.
درصد رطوبت خاک
پارامتر درصد رطوبت خاک از حاصل تقسیم وزن آب به وزن ذرات جامد به دست می آید.
درصد رطوبت با استفاده از رابطه زیر بیان می شود:
فرمول درصد رطوبت خاک
برای تعیین این پارامتر ژئوتکنیکی می توان از آزمایش درصد رطوبت خاک استفاده کرد.
درجه اشباع
درصد اشباع یا درجه اشباع، پارامتری است که نشان میدهد چند درصد از حفرات خاک، از آب پر شده است.
درجه اشباع را با Sr نشان می دهند.
این پارامتر ژئوتکنیکی در واقع نسبت حجم آب به حجم فضای خالی است و با رابطه زیر بیان می شود:
رابطه درصد اشباع خاک
Sr معمولا بر حسب درصد بیان می شود.
در صورتی که خاک کاملا خشک باشد، Sr=0 خواهد بود.
در صورتیکه خاک اشباع باشد، Sr=100 خواهد شد.
روابط وزنی حجمی حفرات
برای بیان حفرات موجود در خاک از دو پارامتر تخلخل و پوکی استفاده می شود.
در ادامه به معرفی این دو پارامتر می پردازیم:
درصد تخلخل
نسبت تخلخل با e نمایش داده می شود.
این پارامتر نسبت حجم حفرات به حجم دانه های خاک را بیان می کند.
e با استفاده رابطه زیر به دست می آید:
فرمول درصد تخلخل خاک
هر چه مقدار e در خاک زیادتر باشد، نشان می دهد که حجم حفرات خاک زیاد تر بوده و در واقع خاک پوک تر است.
در برخی خاک های بسیار متخلخل، ممکن است درصد تخلخل بیش از ۱۰۰% باشد.
نام دیگر درصد تخلخل، نشانه خلا است.
پوکی
این پارامتر وزنی حجمی، نسبت حجم فضای خالی به حجم کل توده خاک است.
پوکی را با n نشان می دهند.
n با استفاده از رابطه زیر بیان می شود:
فرمول پوکی خاک
پوکی در خاک ها، بین صفر تا یک متغیر است و تحت هیچ شرایطی امکان ندارد n بیش از ۱ باشد.
درصد تخلخل خاک، همواره بزرگتر از پوکی است و دو پارامتر e و n را می توان به شکل زیر با یکدیگر مرتبط ساخت:
رابطه بین پوکی و درصد تخلخل
درصد هوا
میزان درصد هوای موجود در خاک، با حرف A نمایش داده می شود.
A نسبت حجم حفرات هوا به حجم کل خاک است.
درصد هوا با رابطه زیر بیان می شود:
فرمول درصد هوای خاک
A بین صفر تا یک متغیر است.
در یک خاک اشباع، تمتم حفرات با آب پر شده است.
پس حجم حفرات صفر است.
پس A=0 خواهد شد.
در یک خاک خشک، حجم تمام حفرات با هوا پر می شود.
پس در این شرایط درصد هوا با پوکی برابر خواهد شد.
پس خواهیم داشت A=n
روابط وزنی حجمی چگالی
طبق تعریف، وزن مخصوص از حاصل تقسیم وزن خاک به حجم خاک به دست می آید.
اما با توجه به چند فازی بودن خاک ها، چگالی های مختلفی برای خاک ها قابل تعریف است.
این وزن مخصوص ها عبارتند از:
وزن مخصوص ظاهری
چگالی عادی یا وزن مخصوص ظاهری، از تقسیم وزن کل به حجم کل به دست می آید.
نام دیگر آن وزن مخصوص تر می باشد.
وزن مخصوص ظاهری با استفاده از رابطه زیر محاسبه می شود:
فرمول چگالی عادی خاک
در این شرایط وزن کل خاک، حاصل جمع وزن دانه های خاک و وزن آب موجود در خاک است.
دقت کنید که از وزن هوا صرفنظر شده است.
چگالی عادی خاک با استفاده از آزمایش دانسیته در محل به دست می آید.
وزن مخصوص اشباع
در این شرایط تمامی حفرات با آب پر شده است و درجه اشباع خاک، مساوی یک است.
چگالی خاک در حالت اشباع با رابطه زیر بیان می شود:
فرمول چگالی خاک در حالت اشباع
چگالی خاک در حالت اشباع، بیش از چگالی خاک در حالت عادی است.
وزن مخصوص خشک
در صورتیکه خاک کاملا خشک باشد، چگالی خاک خشک را از رابطه زیر به دست می آوریم:
فرمول وزن مخصوص خشک خاک
در حالت کلی، وزن مخصوص خشک خاک، از وزن مخصوص عادی کمتر است.
وزن مخصوص ذرات جامد
نسبت وزن ذرات جامد خاک به حجم ذرات جامد خاک، وزن مخصوص دانه های خاک نامیده می شود.
این وزن مخصوص، به ذرات تشکیل دهنده خاک بستگی داشته و به توده کل خاک مربوط نیست.
این چگالی با رابطه زیر معرفی می شود:
فرمول چگالی ذرات جامد خاک
از حاصل تقسیم این چگالی بر چگالی آب، Gs یا چگالی ویژه خاک به دست می آید.
وزن مخصوص غوطه ور خاک
مطابق قانون ارشمیدس، چگالی غوطه ور خاک، از تفاضل وزن مخصوص اشباع و چگالی آب به دست می آید.
دیگر روابط وزنی حجمی
با ترکیب کردن روابطی که در قسمت بالا گفتیم، می توان روابط مختلف و گوناگونی بین پارامترهای خاک به دست آورد.
توصیه می کنیم ویدئو زیر را به صورت کامل مشاهده نمایید.
این فیلم حاوی نکات مفیدی در خصوص معرفی روابط وزنی حجمی و نحوه بدست آوردن آنهاست.
در فیلم بالا به شما آموزش داده ایم که چطور می توانید با ترکیب کردن روابط پایه ای، فرمول های مختلفی در این زمینه به دست بیاورید.
در خصوص روابط وزنی حجمی سوالی دارید؟
در صورتیکه پیرامون پارامترهای وزنی حجمی سوالی دارید و یا با خواندن مطالب بالا ابهامی در ذهنتان ایجاد شده است، می توانید سوال خود را در بخش نظرات و در انتهای همین مطلب بیان کنید.
کارشناسان ما پس از چند دقیقه پاسخ شما را خواهند داد.
سلام
ایا مجموع وزن مخصوص خشک و مرطوب با وزن مخصوص کل برابره؟
سلام. خیر برابر نیست.
با سلام چرا وزن مخصوص غوطه وری و اشباع به مقدار رطوبت خاک بستگی ندارند ؟
سلام. توصیه می کنم ویدئویی که در بالای همین متن وجود دارد را ملاحظه کنید. نحوه به دست آوردن چگالی خاک را بیان کرده ایم. همانطور که می بینید، درصد رطوبت خاک هیچ جای رابطه وزن مخصوص نیست. لذا تاثیری در چگالی غوطه وری و اشباع ندارد.
با سلام و عرض ادب. وقت بخیر. آیا میزان وزن خاک با حجم خاک متفاوت است؟ به عبارت دیگر میخواهم بدانم آیا نسبت حجمی از نسبت وزنی فرق دارد؟ زیرا من میخواهم ۸۵ درصد حجمی خاک مزرعه و ۱۵ درصد حجمی کود شیمیایی به کار ببرم؟ حال آیا اگر به صورت وزنی این نسبتهای ۸۵ و ۱۵ را در نظر بگیرم میزان خاک متفاوت است؟
سلام. بله حجم و وزن خاک یکسان نیست و با هم تفاوت دارند.
سلام وققتون بخیر
اگر بخوایم نیاز آب آبیاری گل در گلدان رو محاسبه کنیم از چه روشی استفاده میکنیم .درصد وزنی یاحجمی ؟
سلام. سوالتان مربوط به خاک کشاورزی است. ما تخصصمون خاک ساختمونی هست و در زمینه سوالی که پرسیدید اطلاعاتی نداریم
سلام وقتتون بخیر
برای بدست آوردن وزن مخصوص خشک، منظور از حجم که در مخرج قرار میگیره چیه؟ حجم خاک بدون تخلخل هست یا با تخلخل؟
و این حجمو چطور اندازه گیری میکنیم؟
ممنون
سلام. منظور حجم کل خاک است. با احتساب تخلخل
l