في البناء، تعتبر خصائص التربة مهمة، خاصة كيفية تصرف أنواع التربة المختلفة تحت الحمل وكيف تؤثر المباني نفسها عليها. هناك تخصص خاص يدرس قوة واستقرار كتل التربة وشروط استخدامها كأساس لبناء الهياكل. دعونا ننظر في ما هو مدرج في مفهوم ميكانيكا التربة، وكيفية حساب معلمات التربة بشكل صحيح.
كثافة التربة
الكثافة هي خاصية للتربة يتم تحديدها بنسبة الثقل النوعي إلى الحجم.ويعتمد ذلك على التركيب المعدني للتربة، وكذلك على درجة التشتت، ولهذا السبب تكون التربة الطينية أكثر كثافة من التربة الرملية، على الرغم من أن لها نفس التركيب المعدني.
من بين الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للتربة، تعتبر الكثافة واحدة من الخصائص الرئيسية. يمكن الحكم على حالتهم من خلال كثافتهم المميزة. تحديد الكثافة ضروري أثناء بناء الطرق وأساسات المباني (لتوزيع الضغوط على طول القاعدة)، عند وضع الاتصالات، لحساب مقاومة المنحدرات للانهيارات الأرضية، وتسوية المباني المشيدة، لتحديد حجم الأعمال الأرضية.
تؤثر الكثافة على نفاذية التربة. إذا كانت مبللة أو تتمتع بقدرة امتصاص جيدة، فيمكن أن تتقلص بعد تشييد المبنى، وفي الشتاء تنشأ مشكلة أخرى - ارتفاع الصقيع. إن معرفة كثافة التربة سيساعد في منع تدمير المبنى أو فيضانه واختيار المواد المناسبة للبناء.
كثافة الجزيء
هذه هي الخاصية الفيزيائية للتربة، وتعتمد على التركيب المعدني والمواد العضوية والمعدنية. كثافة الجسيمات هي نسبة كتلة الجزيئات الصلبة في التربة الجافة تمامًا (بدون رطوبة) إلى حجمها مع بنية غير مضطربة. اعتمادًا على التركيب المعدني، يتم تحديد كثافة الجزيئات من خلال الروابط الهيكلية والبنية ومسامية التربة. كلما زادت نسبة المعادن التي تحتوي عليها التربة، وكلما قلت مسامية التربة، زادت كثافتها.
بناءً على قيمة كثافة الجسيمات، يتم تحديد قيم القوة وخصائص التشوه، والتي تستخدم لتقييم قدرة تحمل التربة وإمكانية استخدامها لبناء الهياكل.
رطوبة التربة
الرطوبة هي نسبة كتلة السائل الموجود في التربة إلى كتلتها الجافة. تعتمد قدرة تحمل التربة على هذه الخاصية.بالنسبة لجميع أنواع التربة تقريبًا، باستثناء الصخور الخشنة والرمل الخشن، تقل قدرة التحمل مع زيادة الرطوبة. لذلك، بالنسبة للمياه المشبعة، سيكون أقل من الجافة.
يتم تحديد الرطوبة في المختبر باستخدام طريقة الضغط، أي يتم تحديدها عند نسبة الرطوبة التي ستكتسبها التربة بأكبر كثافة. يتم التعبير عن الخاصية كنسبة مئوية من 0 إلى 100%. الرطوبة المثلى للرمل هي 8-14٪، للطمي الرملي - 9-15٪، الطميية - 12-18٪ والطين - 16-26٪.
وضع العلامات
التركيب الحبيبي أو الميكانيكي هو النسبة المئوية لمحتوى الجزيئات ذات الأحجام المختلفة في التربة أو الصخور، بغض النظر عن تركيبها الكيميائي والمعدني. جزيئات التربة هي بقايا معزولة من الصخور والمعادن والمركبات غير المتبلورة ومكونات التربة الأخرى الموجودة في رابطة كيميائية. يتم دمج الجزيئات ذات الحجم المماثل في الكسور. هناك الأنواع التالية من العناصر الميكانيكية للتربة: العضوية المعدنية والعضوية والمعدنية.
تعتمد خصائص الإنتاج الزراعي للتربة على التركيب الميكانيكي، على سبيل المثال، القدرة على المرور والاحتفاظ بالرطوبة والهواء، وعمليات حركة المواد، والتراكم والتحول، والبنية، والأنظمة الحرارية والهوائية.وفي نهاية المطاف، يعتمد الأمر على مدى خصوبة الأرض، سواء مع الزراعة المستمرة، أو الري، أو التسميد، أو بدونها.
كثافة التربة الجافة
يتم تعريفه على أنه نسبة كتلة التربة الجافة تمامًا (بدون رطوبة في المسام) إلى الحجم، مع الأخذ في الاعتبار حجم المسام. يتم قياس الخاصية بالجرام لكل متر مكعب. نرى أنه يمكن تحديد ما إذا كان محتوى الرطوبة والمسامية معروفة. يتم إجراء الحسابات في ظروف المختبر.
معامل المسامية
يوضح المعامل وجود فراغات صغيرة في التربة. يتم حسابها كنسبة مئوية بين حجم الفراغات والحجم الإجمالي. لتحديد القيمة على أنواع مختلفة من التربة، يتم استخدام طرق مختلفة. في التربة الطينية، بسبب التماسك، يتم تحديد المسامية وفقا للحجم والحجم النوعي للتربة التي تم أخذ عينات منها.
تحديد معامل المسامية ضروري في التحضير للبناء، حيث أن هناك علاقة بينه وبين الخصائص الأخرى. يعتمد مستوى قدرة التحمل على مؤشر المسامية، فهو يتناقص مع انخفاض المسامية. بدون معلومات حول المسامية، من المستحيل معرفة درجة مقاومة التربة أو تحديد التشوه المحتمل للمباني.
يحدث تشوه المباني بسبب حركة وانضغاط جزيئات التربة، على سبيل المثال، بسبب تأثير هطول الأمطار. الرطوبة البسيطة والموحدة لا تقلل من ثبات المباني، ولكن كمية كبيرة من الرطوبة يمكن أن تسبب تشوهات غير مرغوب فيها. ويعد هطول الأمطار غير المتساوي أكثر خطورة؛ حيث يمكن أن يسبب عمليات إزاحة وميل، مما يؤدي إلى الضغط الزائد على الهياكل الحاملة. إذا كانت انضغاطية التربة تحت أجزاء مختلفة من الأساس ليست هي نفسها أو كان الحمل عليها مختلفًا، فمن الممكن غالبًا أن تواجه تشوهًا في المبنى على شكل تشققات وهبوط.
مستوى الرطوبة
هذه هي نسبة رطوبة التربة الطبيعية إلى محتوى الرطوبة، والتي تتوافق مع محتوى الرطوبة عندما تمتلئ المسام بالماء، حيث لا تبقى فقاعات الهواء. تعتبر التربة ذات المؤشرات من 0 إلى 0.5 منخفضة الرطوبة ورطبة - من 0.5 إلى 0.8 ومشبعة بالماء - من 0.8 إلى 1. غالبًا ما تكون التربة الطينية أكثر رطوبة والتربة الرملية جافة على التوالي.
آلة حاسبة لحساب معلمات التربة
في تصميم المباني، يتم استخدام نماذج حسابية مختلفة، تستخدم للتربة ذات التعقيد المتفاوت. بالنسبة للمهام العامة، فإن التقييم الرئيسي هو قدرة التحمل، والتي تكشف عن خصائص القوة والتشوه للأساسات. ومع ذلك، يمكن أن تساعد نماذج الحساب الأساسية في حسابها لمهام محددة.
لتبسيط الحسابات عند إنشاء المشروع، يتم استخدام صيغة براندتل، والتي تساعد على حساب قدرة تحمل التربة. لتحديد درجة ثبات وقوة القاعدة وتحديد التشوه المحتمل، من الضروري تحديد درجة الضغط. ولهذا يمكن تطبيق المعادلات التي تعتمد على العلاقة الخطية بين الإجهاد والانفعال، على سبيل المثال، قانون هوك. وبالتالي، لا ينبغي أن يكون الحمل على الأساس أكبر من المقاومة النهائية للتربة.
يتم الحساب على أساس قدرة التحمل لتحديد احتمال فقدان استقرار المبنى وطبيعة الدمار ودرجة التشوه ونوعه. يتم أيضًا حساب الحالة التي قد يكون فيها التشغيل العادي صعبًا، حيث يتم تقليل متانة المبنى بسبب احتمال الهبوط والميل وما إلى ذلك.
الخواص الفيزيائية للتربة هي الخصائص المميزة التي يمكن من خلالها تحديد حالة التربة وإمكانية تغيير المعلمات تحت تأثير العوامل الفيزيائية والكيميائية المختلفة.
لتحديد نوع التربة وسلوكها كقاعدة للبناء، والخصائص اللازمة لاتخاذ قرارات التصميم، فإن الشرط الأساسي هو تحديد الخصائص الفيزيائية والميكانيكية بالطرق المخبرية.
