نفوذپذیری خاک
شناسه خبر: 122
بازدید: 21

به درجه سهولت حرکت یک سیال در داخل یک ماده متخلخل، اصطلاحا نفوذپذیری می گویند. به عبارت دیگر، نفوذپذیری یک ماده عبارت است از قدرت عبوردهی آن ماده نسبت به سیالات مختلف. پس این خاصیت ماده عبارت است از خواص ماده متخلخل سیال. ظرفیت خاک برای عبوردادن آب از داخل حفره های آن به نام نفوذپذیری خاک نامیده می شود. در جدول زیر نفوذپذیری خاک های مختلف شن، ماسه، رس و سیلت آورده شده است.

نفوذپذیری خاک

عواملی که در نفوذپذیری خاک مؤثر است عبارتند از:

۱- دانه بندی خاک
۲- تخلخل

۳- ترکیب کانی شناسی بخش جامد خاک و نوع کاتیونهای جذب شده
۴- درجه حرارت آب که بر ویسکوزیته آن به طور محسوس مؤثر است. 

برای مواد دانه ای، نفوذپذیری خاک عموما با عکس سطح مخصوص ذرات بستگی دارد.

در رس های اشباع شده نفوذپذیری خاک به سرعت با مقدار رطوبت خاک تغییر می کند.

باید توجه داشت که به علت تراکم طبقات خاک در عمق، نفوذپذیری خاک با افزایش عمق کاهش می یابد، همچنین به علت فرم لایه بندی و طرز تشکیل طبقات رسوبی، نفوذپذیری خاک در لایه های مختلف در امتداد موازی یا عمود بر لایه کاملا متفاوت است.

با توجه به رابطه دارسی می توان پذیرفت که پارامترهای مؤثر در نفوذپذیری خاک را می توان به صورت ضریب نفوذپذیری ( یا ضریب هدایت هیدرولیکی) آن، k نشان داد.

بطوری که با معلوم بودن مشخصات دیگر خاک و جریان آب و با داشتن k می توان دبی سیال را همواره محاسبه نمود و بالعکس با معلوم بودن مشخصات جریان می توان k را در آزمایشگاه یا در زمین بدست آورد.

برای محاسبه تقریبی ضریب نفوذپذیری می توان از رابطه k=C(d10)2 استفاده نمود که در آن k ضریب نفوذپذیری و C ضریبی است تجربی که برای ماسه های با دانه بندی یکنواخت بین ۸ تا ۱۱، برای ماسه های لای و رس و از بین ۶ تا ۸ به دست آمده است و D10 اندازه مؤثر دانه ها بر حسب میلیمتر است.

این رابطه عملا برای ماسه هایی با مشخصات دانه بندی d10= 0.1 – ۰٫۳ میلیمتر و U≤۵ قابل استفاده است.

چنانچه حدود کاربرد این رابطه برای ماسه های با دانه بندی های غیر از آنچه ذکر شد توسعه یابد مقدار c نیز تا حدودی با مقادیر ذکر شده متفاوت خواهد بود و باید به طور تدریجی تعیین گردد. همچنین رابطه تجربی دیگری بین ضریب نفوذپذیری و درصد پوکی (e) خاک به صورت k = C1e2 که در آن C1 ضریب تجربی است.

غالبا می توان برای خاکها رابطه ای خطی بین e و log10k  به دست آورد.

این رابطه کاربرد عملی دارد زیرا چنانچه این رابطه برای نوعی از خاک مشخص گردد، با اندازه گیری e از نمونه خاکی در زمین ناحیه می توان با محاسبه، ضریب نفوذپذیری مربوط به آن ناحیه را بدست آورد.همچنان که ذکر شد به علت تغییر لزجت (ویسکوزیته) آب با درجه حرارت، ضریب نفوذپذیری تابعی از درجه حرارت خواهد بود.

اگر در این درجه حرارت ضریب  نفوذپذیری خاک را k بگیریم چون درجه حرارت معمولی آزمایشگاه حدود ۱۰ درجه است، رابطه زیر پیشنهاد شده است.


K = 0.86k27= 1.31 k10

رابطه تجربی پیشنهادی برای این ارتباط بر مبنای درجه حرارت ۱۰ درجه سانتیگراد که درجه حرارت متوسط معمولی طبقات کم عمق  زمین است به صورت رابطه زیر است:

Kt = k10(07,0.03t)

که در این رابطه، t درجه حرارت محیطی است که kt اندازه گیری شده بدیهی است که این رابطه، مقدار kt را برحسب k10 و بالعکس تعیین می کند.

از آنجا که بین ضریب نفوذپذیری و درصد پوکی یک نمونه خاک رابطه وجود دارد، بنابراین می توان بین ضریب نفوذپذیری خاک و دانسیته خشک رابطه ای در جهت عکس تصور نمود.

در عملیات راهسازی در کاربرد ماسه ها لازم است ضریب نفوذپذیری مینیمم که متناظر با دانسیته خشک ماکزیمم است به کار گرفته شود.


روش های تعیین ضریب نفوذپذیری نفوذپذیری خاک :

الف) روشهای مستقیم:

۱- روش آزمایشگاهی:
– روش هد ثابت
– روش هد متغیر

۲-روشهای صحرایی:
– نتایج آزمایش پمپاژ
– حفر چاههای نظاره
– دستگاه نفوذپذیری

ب) روش های غیرمستقیم:

۱- استفاده از نتایج آزمایش تحکیم و سه محوری
۲- استفاده از فرمولهای تجربی با استفاده از سایر خواص خاک e n D10 مانند و غیره.

از آنجایی که نتایج حاصل از این روابط برای خاکهای مختلف متفاوت می باشند، بنابراین می بایست در استفاده از آنها برای خاکهایی با شرایط تقریبا مشابه دقت بیشتری بعمل آورد.

این امر بدلیل عدم شناخت کافی و تعیین مدلهای ریاضی برای مقدار تأثیر فاکتورهایی غیر از تخلخل نظیر ن وع کانی، ساختار و دانه بندی خاک بر میزان نفوذپذیری می باشد.

به دلیل تأثیر عوامل متعدد بین مقدار نفوذپذیری، تعیین این ضریب شده در آزمایشگاه و مقدار نفوذپذیری خاک درمحل مشکل بوده و نیازمند مطالعات بیشتری می باشد.

رابطه حاکم بر تغییرات نفوذپذیری و تخلخل حاصل از نتایج آزمایشگاه، امکان تعیین ضریب نفوذپذیری خاک و با تعیین نسبت تخلخل خاک درمحل با داشتن درصد رطوبت و وزن مخصوص خاک، می توان بطور تقریبی مقدار نفوذپذیری را درمحل تعیین نمود.

البته تعیین دقیق این مقدار بدلیل تأثیر عوامل متعدد بین مقدار نفوذپذیری تعیین شده در آزمایشگاه و مقدار نفوذپذیری درمحل مشکل بوده و نیازمند مطالعات بیشتری می باشد.

این روابط تنها رابطه بین نفوذپذیری و نسبت تخلخل را در شرایطی که فاکتورهای تأثیرگذار دیگر ثابت باشند بیان می کنند و در مورد تأثیر دقیق دیگر فاکتورها بر مقدار نفوذپذیری و تعیین روابط ریاضی برای محاسبه این تأثیرات می باید مطالعات بیشتری صورت پذیرد.

منابع مقادیر نفوذپذیری

منابع مربوط به مقادیر نفوذپذیری خاک های مختلف در جدول ارائه شده در این مطلب به شرح زیر است :

خاک های GW، GP، GM، GC، SW، SM، ML، CL، OL، MH، CH، OH

  1. Swiss Standard SN 670 010b, Characteristic Coefficients of soils, Association of Swiss Road and Traffic Engineers

خاک SP

  1. Swiss Standard SN 670 010b, Characteristic Coefficients of soils, Association of Swiss Road and Traffic Engineers
  2. Carter, M. and Bentley, S. (1991). Correlations of soil properties. Penetech Press Publishers, London.
  3. Leonards G. A. Ed. 1962, Foundation ENgineering. McGraw Hill Book Company
  4. Dysli M. and Steiner W., 2011, Correlations in soil mechanics, PPUR

خاک (SP-GP) و (GW-SW)

  1. Carter, M. and Bentley, S. (1991). Correlations of soil properties. Penetech Press Publishers, London.
  2. Leonards G. A. Ed. 1962, Foundation ENgineering. McGraw Hill Book Company
  3. Dysli M. and Steiner W., 2011, Correlations in soil mechanics, PPUR

خاک SC

  1. Swiss Standard SN 670 010b, Characteristic Coefficients of soils, Association of Swiss Road and Traffic Engineers
  2. West, T.R., 1995. Geology applied to engineering. Prentice Hall, 560 pp

خاک (ML-MH) و (CL-CH)

  1. Carter, M. and Bentley, S. (1991). Correlations of soil properties. Penetech Press Publishers, London.
  2. Leonards G. A. Ed. 1962, Foundation ENgineering. McGraw Hill Book Company
  3. Dysli M. and Steiner W., 2011, Correlations in soil mechanics, PPUR

نویسنده

محمد حسن دانشور
در دوران دانشجویی در دانشگاه شیراز آرزو داشتم بستری وجود داشته باشد تا هم با تولید محتوا تخصصی، به ابهامات درون ذهنم پاسخ دهد و هم اینکه بتوانم سوالات خود را در رابطه با نرم افزارهای مختلف با متخصصین امر مطرح نمایم. آن ارزو هم اکنون با همراهی تیمی مجرب با "گروه مهندسی فراعمران" محقق شده است. | بنیان گذار گروه مهندسی فراعمران
  1. سلام خسته نباشید. من برای پایان نامم با seep کار میکنم. توی گزینه هایی ک میخوام وارد کنم تخلخل نیازه. فرمولای زیادی برای رابطه تخلخل و نفوذپذیری هس ک شما هم ۲ مورد اینجا آوردین. میخواستم بدونم از کدوم فرمول باید استفاده کرد و اینکه منبع شما برای اون فرمول چیه؟
    ممنونم

  2. با سلام وتشکر فراوان از شما به خاطر اطلاعات مفیدی که در اختیار بنده قرار دادید.
    بنده قصد شبیه سازی مدلی را در seep w دارم که سفره ی آب زیر زمینی بسیار پایین تر از کف گو قرار میگیرد . ولی یک سفره آب موضعی در گودبرداریم دیده می شود. خواستم بپرسم که چطور می شود این لایه آبدار را در مدلسازی در نظر گرفت؟

  3. با سلام و احترام
    من یک سوال در خصوص تراوش در خاک دارم.
    برای یک گودبرداری یا یک شیب خاکی، چگونه می توان یک مقدار حدی برای تراوش به دست آورد که باعث ناپایداری گود می شود؟ مثلا بگوییم دبی به مقدار…متر بر ثانیه یک مقدار آستانه است.
    با تشکر مجدد از سایت مفید شما

    1. سلام
      پیشنهاد بنده مدلسازی با نرم افزار است. به این صورت که نرم افزار Geostudio را دانلود نمایید و از آموزش زیرمجموعه Slope/w استفاده کنید. ابتدا برای یک مقدار نفوذپذیری مشخص ضریب اطمینان را تغییر دهید سپس اینقدر نفوذپذیری را تغییر دهید تا به ضریب اطمینان ۱ برسید.
      موفق باشید

    1. منابع نفوذپذیری خاک SC :
      Swiss Standard SN 670 010b, Characteristic Coefficients of soils, Association of Swiss Road and Traffic Engineers
      و
      West, T.R., 1995. Geology applied to engineering. Prentice Hall, 560 pp

      منبع نفوذپذیری خاک های CL، GM و GC :
      Swiss Standard SN 670 010b, Characteristic Coefficients of soils, Association of Swiss Road and Traffic Engineers

      موفق باشید

  4. با سلام و تشکر به خاطر مطالب مفیدی که در سایت قرار میدهید.
    من قصد استفاده از مقادیر این جدول را در پایان نامه ام دارم.احتیاج به منبع دارد. در صورت امکان نام منبع را بفرمایید.

مشاوره از طریق واتساپ