واحد کوهدشت
موضوع:
تعیین ضریب نفوذپذیری به روش بار آبی افتان
استاد:
حشمت الله مرادپور
تدوین:
عارف شیراوند
911815465
فهرست مطالب
عنوان مطلب شماره صفحه
هدف از آزمایش و کاربردهای عملی آن 3
مبانی نظری آزمایش و روابط مربوطه 3
مقایسه ی آزمایش بار آبی افتان با آزمایش های مشابه 5
وسایل مورد نیاز آزمایش و مواد مورد استفاده 5
معرفی مشخصات مصالح مورد آزمایش و نحوه ی تهیه ی نمونه ها 6
روش کار و چگونگی انجام آزمایش و مقایسه با روش های استاندارد 6
بحث در مورد منابع خطا و دقت های لازم برای کاهش خطاها 9
اطلاعات گرد آوری شده در این آزمایش 10
محاسبات و نمودارهای نتایج آزمایش 13
ارائه ی نتایج نهایی و بحث در مورد میزان دقت آن ها 17
بحث روی نتایج حاصله و مقایسه آن ها با روابط تجربی موجود 20
نتیجه گیری نهایی 21
مراجع 23
هدف از آزمایش و کاربردهای عملی آن
برای تعیین ضریب نفوذپذیری، روش های مختلفی را می توان اجرا کرد که از بهترین این روش ها، بار آبی ثابت و
افتان است. همان طور که در آزمایش پیشین دیده شد، ضریب نفوذپذیری برای خاک های دانه ای )درشت دانه( را از روش بار آبی ثابت بدست می آورند. امّا در این آزمایش یعنی بار آبی افتان، این محدودیت وجود نخواهد داشت و می توان آزمایش را برای خاک های درشت دانه و ریزدانه انجام داد.
در انتهای این آزمایش می خواهیم ضریب نفوذ پذیری یعنی K را بدست بیاوریم و ببینیم که با توجه به اهدافی که
برای انجام کار داریم، آیا خاک نمونه، مناسب هست یا نه.
میزان نفوذپذیری خاک یکی از مهم ترین مشخصه های یک خاک محسوب می شود و در پروژه های بزرگ هم چون سدسازی، این شاخص از اهمیت دو چندان برخوردار خواهد گشت. البته باید توجه داشت که نفوذپذیری اندازه گیری شده در آزمایشگاه نمی تواند بیان کننده ی نفوذپذیری واقعی در محل باشد. چون مسلما خاک دست
خورده با خاک دست نخورده تفاوت دارد. هر چند این مقدار k می تواند دید خوبی به میزان نفوذپذیری خاک در
محل بدهد.
بنابراین بطور کلی، هدف از انجام آزمایش های تعیین هدایت هیدرولیک اشباع خاک، مشخص کردن یکی از مهم ترین پارامتر های حرکت آب در خاک، یعنی هدایت هیدرولیک اشباع خاک است.
مبانی نظری آزمایش و روابط مربوطه
به حجم آبی که در واحد زمان از خاکی با سطح مقطع واحد و با شیب هیدرولیک واحد عبور می کند، هدایت هیدرولیک اشباع خاک گفته می شود. به عبارت دیگر، هدایت هیدرولیک به وسیله ی قانون دارسی به شرح زیر تعریف می شود:
Q=-KiA
که در آن:
: Qدبی عبور یافته از نمونه )مترمکعب بر ثانیه(
:K هدایت هیدرولیک یا ضریب نفوذپذیری )متر بر ثانیه(
i:شیب هیدرولیک )واحد ندارد(
: Aسطح مقطع نمونه )مترمربع(
آزمایش های هدایت هیدرولیک اشباع خاک ها، به طور کلی در محیط اشباع صورت می گیرد و فرآیند حرکت آب در خاک، تابع این است که بار آبی روی نمونه خاک مورد نظر، در هنگام آزمایش ثابت باشد و یا اینکه همواره و به تدریج تغییر کند. در حالت اوّل، از بار ثابت سخن به میان می آید؛ در حالی که در حالت دوم بار آبی به طور دائم کم می شود که به آن بار افتان )همین آزمایش این گزارش کار( می گویند. در عمل برخی از روش های اندازه گیری هدایت هیدرولیک اشباع خاک ها، از روش اوّل یعنی بار ثابت پیروی می کنند. روش آزمایشگاهی بار ثابت، روش چاهک، روش پیزومتر و روش تزریق به چاهک سطحی از این جمله اند. برخی دیگر
از روش های اندازه گیری، از روش دوم یعنی بار افتان پیروی می کنند. روش آزمایشگاهی بار افتان، روش چاهک
معکوس )پورشه( و روش گلف از جمله ی این روش به شمار می روند.
در بار آبی افتان در جریان یک بعدی، بار آبی به تدریج کاهش می یابد. قانون دارسی همانند روش بار آبی ثابت در اینجا نیز حکمفرماست:
برای جریان در لوله ی پیزومتر و استوانه حاوی خاک داریم:
Q=K H/L A_1
Q=dH/dt A_2
که در آن ها:
: A1سطح مقطع نمونه ی خاک )متر مربع(
:A2سطح مقطع لوله ای که آب در درون آن از H0 به H1 افت می کند )مترمربع(
از تساوی دو رابطه ی بالا خواهیم داشت:
K H/L A_1=dH/dt A_2
dH/H =(KA_1)/(LA_2 ) dt
اگر در لحظه یt0 ، بار آبی H0 و در لحظه یt1 ، بار آبی H1 فرض شود، داریم:
اگر رابطه ی ln را بصورت لگاریتمی بنویسیم، خواهیم داشت:
اگر t0 را به عنوان شروع آزمایش صفر وA2 را به عنوان سطح مقطع پیزومتر aدر نظر بگیریم، در این صورت سطح مقطع خاک را می توان A در نظر گرفت؛ پس خواهیم داشت:
بدین ترتیب ضریب نفوذپذیری را می توان بدست آورد.
بهتر است واحد ها بصورت سیستم CGSوارد شوند )سانتی متر، ثانیه(
مقایسه ی آزمایش بار آبی افتان با آزمایش های مشابه
بار آبی افتان آزمایشی است که در برابر بار آبی ثابت استفاده می شود. در هر دوی این آزمایشات هدف بدست آوردن ضریب نفوذپذیری است. همان طور که از نام بار آبی افتان پیداست، در این آزمایش هد ارتفاعی دچار تغییر می شود در حالی که در آزمایش بار آبی ثابت، هد ارتفاعی ثابت بود. هم چنین همان طور که در جزوه ی آزمایشگاه آمده است و در بخش ابتدایی نیز به آن اشاره شد، آزمایش بار آبی ثابت برای خاک های دانه ای یا درشت دانه و آزمایش بار آبی افتان برای خاک های دانه ای )درشت دانه( و نیز خاک های ریزدانه مورد استفاده قرار می گیرد.
وسایل مورد نیاز آزمایش و مواد مورد استفاده
وسایل و مواد مورد استفاده در این آزمایش عبارتند از:
2400 گرم خاکی که مشخصات آن در قسمت بعد آورده شده است؛ چند کاردک جهت مخلوط کردن خاک؛ کرنومتر؛ دماسنج؛ آب؛ استوانه ی مخصوص آزمایش نفوذپذیری )این استوانه از دو انتها باز است(؛ چکش استاندارد مخصوص تراکم خاک در آزمایش نفوذپذیری به روش بار آبی افتان؛ پایه ی نگهدارنده ی استوانه به همراه سرپوش جهت آب بندی کردن خاک درون استوانه؛ واشر و دو عدد توری)صافی(؛ وسایل سنجش نفوذپذیری )لوله های اندازه گیری هد ارتفاعی، لوله های لاستیکی رابط و …)
معرفی مشخصات مصالح مورد آزمایش و نحوه ی تهیه ی نمونه ها
در آزمایش تعیین ضریب نفوذپذیری به روش بار آبی افتان، از یک نمونه ی خاکی که در جدول توضیح داده شده بود استفاده کردیم. طبق جدول این خاک که 2400 گرم وزن دارد، بدین شکل تهیه می شود:
این جدول عبارت است از ستون هفته ی پنجم از جدول شماره ی 0 آزمایشگاه که طبق گزارش باید از الک 5/9 میلی متر رد شده باشد. بنابراین جدول بدین شکل به ازای 1011 گرم خاک این گونه خواهد بود:
نمونه محاسبات برای جرم مانده )برای جرم مانده بر روی الک 2):
درصد مانده ی نسبی: 35-25=10%
جرم مانده بر روی الک: (10%)/(60%)*2400=400 gr
بدین شکل می توان مقدار خاک مشخص از هر سطل را برداشت کرد.
روش کار و چگونگی انجام آزمایش و مقایسه با روش های استاندارد
در ابتدای آزمایش به اندازه ی 7 درصد مقدار خاکی که روی میز آزمایش قرار داشت 2400) گرم خاک( آب به خاک اضافه کردیم:
0.07*2400=168 gr
در ادامه این مقدار خاک و آب را به خوبی مخلوط کردیم تا تقریبا یکدست شود و قسمت خشک وجود نداشته باشد. این کار را می توان توسط دو کاردک انجام داد. حال یک قالب استوانه ای خالی مخصوص آزمایش نفوذپذیری را وزن کرده و پس از آن، آن را در یک سینی فلزی قرار دادیم. خاک مرطوب را در طی سه مرحله درون استوانه ریختیم. باید توجه داشت که در هر مرحله باید مقداری بیش از یک سوم استوانه خاک بریزیم. علّت این است که پس از انجام تراکم، ارتفاع خاک درون استوانه کاهش پیدا می کند. این سه مرحله بصورت شماتیک در شکل نشان داده شده است:
همان طور که در شکل ها دیده می شود، پس از ریختن هر لایه در استوانه باید با 25 ضربه توسط چکش مخصوص، به خاک ضربه زده شود. طبق شکل بالا، طوری باید این سه مرحله انجام شود که در انتهای کار، ارتفاع خاک به اندازه ی 6 تا 10 میلی متر از بالاترین لبه ی استوانه بالاتر باشد. تا حد امکان سطح بالایی خاک درون استوانه را صاف کردیم. سپس استوانه ی حاوی خاک را از درون سینی برداشته و آن را توزین نمودیم. در کنار این توزین، مقداری از خاک 2400 گرم اوّلیه که حال تنها کمی درون سینی قرار داشت )که البته از عمد این مقدار را نگه داشته بودیم( برای تعیین درصد رطوبت برداشته و وزن کردیم. این نمونه ی کوچک را سپس درون اون قرار دادیم تا کاملا خشک شود.
حال که نمونه خاک استوانه ای برای انجام آزمایش نفوذپذیری به روش بار آبی افتان آماده شد، آن را درون پایه ی مخصوص قرار دادیم. در زیر این استوانه ی حاوی خاک، یعنی در کف این پایه، یک توری قرار دادیم. یک توری )صافی( مشابه نیز در بالای نمونه گذاشتیم. در ادامه یک صفحه ی لاستیکی )واشر( را در بالای استوانه بر روی صافی روی خاک قرار دادیم. حال درپوش مخصوص را بر روی واشر گذاشته و آن را توسط سه مهره به سه میله ی پایه وصل کردیم تا از بالا و پایین امکان نفوذ هوا به درون خاک درون استوانه وجود نداشته باشد. علاوه بر این، مهره ی اتصال ورودی آب که بر روی درپوش قرار داشت را نیز محکم کردیم. بر این که مطمئن شویم احتمال خروج آب از منافذ کناری استوانه و پایه تقریبا صفر است، شیلنگ آب )رابط لاستیکی( را به محل ورودی روی درپوش وصل کردیم و با باز کردن شیر آب، مطمئن شدیم که خاک درون استوانه به خوبی آب بندی شده است. حال کل استوانه به همراه متعلقات را درون آب درون ظرف بزرگتر قرار دادیم، طوری که ارتفاع آب حدود 1 سانتی متر بالاتر از سطح استوانه قرار گرفت. ارتفاع آب درون ظرف توسط خروجی ای که بالاتر از ارتفاع استوانه قرار داشت، کنترل می شد. تصویر استوانه ی درون آب گروه ما بصورت زیر است:
بعد از حدود 18 ساعت که مطمئن شدیم نمونه ی ما کاملا اشباع شده است، آزمایش اصلی را شروع کردیم.
در ادامه، آزمایش را فقط برای پیزومتر با قطر مقطع 5 میلی متری توضیح می دهیم؛ بقیه نیز مانند همین هستند:
ابتدا شیرهای دو پیزومتر دیگر ) 2 و 3 میلیمتری( را بسته و شیرهای ورودی آب و بورت 5 میلی متری را باز گذاشتیم. منتظر ماندیم تا آب کاملا در بورت بالا بیاید. حال شیر بورت 5 میلی متری و سپس ورودی آب را بستیم. حال شیر بورت 5 میلی متری را باز می کنیم )در حالی که سه شیر دیگر بسته هستند( و سریعا کرنومتر را زده و هر 5 ثانیه یک بار عدد ها را قرائت کردیم. مسلما برای بورت های با قطر کمتر به دلیل حجمِ آبِ کمترِ درونِ بورت و سرعتِ نفوذِ یکسانِ آبِ درونِ خاک، مقادیر کمتری را از روی بورت توانستیم بخوانیم.
بحث در مورد منابع خطا و دقت های لازم برای کاهش خطاها
منابع خطا در این آزمایش عبارتند از:
خطای ترازو: که خطای آن 01/0 گرم بود
خطای شخص آزمایش کننده: که در همه ی آزمایشات وجود دارد.
خطای دستگاه: که به علّت نشتی ها، بالا رفتن عمر وسایل و … ایجاد می شود.
در اینجا بهتر است که یک نکته مهم گفته شود. همان طور که می دانید، آزمایش های تعیین هدایت هیدرولیک اشباع خاک را می توان در محیط های زیر انجام داد:
– آزمایشگاه
– در محل )زیر سطح ایستابی یا بالای سطح ایستابی(
در روش های آزمایشگاهی، بطور معمول حجم نمونه ها به نسبت کوچک است، بنابراین وجود ناهمگونی مختصری در نمونه، موجب تغییراتی شدید در نتیجه می شود. به عنوان مثال وجود یک سنگ درشت یا وجود حتی یک کرم راهه )مسیر ایجاد شده در خاک در اثر حرکت کرم خاکی(، تغییر قابل توجهی را در نتیجه ی کار ایجاد می کند. علاوه بر این برداشتن نمونه ی دست نخورده واقعی بسیار دشوار است؛ به ویژه این که در زهکشی، از آنجا که هدایت هیدرولیک اشباع افقی خاک اهمیت بیشتری دارد، بهتر است نمونه دست نخورده بطور افقی برداشته شود. این موضوع خود به دشواری کار می افزاید.
هم چنین قانون دارسی برای جریان آرام آب قابل کاربرد است. این جریان معمولا در خاک های سیلتی و ماسه ای )نفوذپذیری نه کم و نه زیاد( اعتبار بیشتری دارد. در خاک های درشت دانه ی شنی به دلیل وجود خلل و فرج ها و
حفرات بسیار امکان جریان آرام و بدون اغتشاش وجود ندارد و جریان اصطلاحا آشفته خواهد بود. بنابراین قانون دارسی در خاک های درشت دانه ی شنی تمیز اعتبار کمی دارد. )به عنوان یک معیار تقریبی هرگاه عدد رینولدز جریان کمتر از 10 باشد، شرط جریان بدون اغتشاش و لایه ای برقرار بوده و قانون دارسی نیز قابل کاربرد است).
اطلاعات گرد آوری شده در این آزمایش
جرم قالب نفوذپذیری همراه با صفحه ی پایه و واشر چسبیده به آن: kg 1.820
جرم قالب نفوذپذیری همراه با صفحه ی پایه و واشر چسبیده به آن باضافه ی خاک متراکم kg:4.200
طول نمونه: L=12.5 cm
قطر نمونه: d=10 cm
برای آزمایش افتان، نیازمند مقدار رطوبت خاک هستیم. بنابراین مقداری از خاک اولیه که به عنوان خاک متراکم شده ی درون استوانه استفاده کردیم، برداشته و بعد از وزن کردن درون دستگاه خشک کن )اُون( قرار دادیم:
جرم قوطی رطوبت: g 33.98
جرم خاک خشک شده در هوا باضافه ی قوطی رطوبت: g 87.65
جرم خاک خشک شده در اُون باضافه ی قوطی رطوبت: g 84.87
بعد از انجام آزمایش:
وزن ظرف و خاک اشباع شده ی درون آن: kg 4.985
وزن ظرف: kg 2.640
جدول نتایج آزمایش تعیین نفوذپذیری به روش بار آبی افتان بصورت زیر است:
برای حالتی که قطر مقطع بورت 5 میلی متر است:
که واحد زمان، ثانیه، واحد قطر، میلی متر و واحد ارتفاع سطح آب، سانتی متر می باشد.
برای حالتی که قطر مقطع بورت 2 میلی متر است:
این آزمایش را برای اطمینان بدلیل سرعت بالای کاهشِ ارتفاعِ آب در پیزومتر به خاطر کوچک بودن اندازه ی قطر، یک بار دیگر انجام دادیم:
برای حالتی که قطر مقطع بورت 3 میلی متر است:
بدلیل وجود خطا، این آزمایش را چندین مرتبه ی دیگر تکرار کردیم:
مرتبه ی سوم برای بورت با قطر 3 میلی متر این گونه بود:
داده های بدست آمده را توسط رابطه ی h_2=√(h_1 h_3 ) کنترل می کردیم تا درصورت وجود خطای زیاد، آزمایش را تکرار کنیم.
محاسبات و نمودارهای نتایج آزمایش
طبق آن چه که در دستور کار آمده است، محاسبات را انجام می دهیم:
1. درصد رطوبت خاک خشک در هوا: که نسبت وزن بخش آب به وزن بخش جامد خاک را بیان می کند:
وزن خاک مرطوب )خشک شده در هوا): W_wet=87.65-33.98=53.67 gr
وزن خاک خشک شده در اُون: W_dry=84.87-33.98=50.89 gr
2. وزن واحد نمونه ی خشک شده در هوا:
3. وزن واحد نمونه ی خشک شده در اُون:
4. نسبت پوکی: تخلخل یا پوکی را که توسط پارامتر نمایش می دهند، حجم حفرات خاک را نسبت به حجم کل خاک بیان می کند:
5. اکنون جدول های آزمایش نفوذپذیری به روش بار آبی اُفتان را دوباره آورده و محاسبات را انجام می دهیم.
طبق آنچه که در بخش مبانی تئوری آزمایش پی بردیم، برای بدست آوردن ضریب نفوذپذیری از رابطه ی زیر
استفاده خواهیم کرد:
مساحت مقطع نمونه برابر است با:
بنابراین با استفاده از جداول بالا، هر دو ارتفاع متوالی را با هم گرفته و مقدارK را محاسبه می نمائیم:
ضریب نفوذ پذیری عبارت است از:
برای بورت با قطر دو میلی متر داریم:
هر دو ارتفاع متوالی را با هم گرفته و مقدار K را محاسبه می نمائیم:
برای جدول دوم از همین قسمت خواهیم داشت:
در ادامه ی همان بورت با قطر 2 میلی متر داریم:
برای بورت با قطر 3 میلی متر خواهیم داشت )به همان رول قبلی(:
حال مقادیر ضریب نفوذپذیری را بدست می آوریم:
برای دو آزمایش بعدی از همین بورت 3 میلی متری، نتایج بصورت نهایی در بخش بعدی آمده است.
ارائه ی نتایج نهایی و بحث در مورد میزان دقت آن ها
این نتایج پس از محاسبه در قسمت قبل بدین شکل آمده اند:
توجه داشته باشید که برای جلوگیری از شلوغی جدول، واحد های مقادیر، اینجا نوشته شده اند:
ضریب نفوذپذیری: سانتی متر بر ثانیه
زمان: ثانیه
ارتفاع: سانتی متر
مساحت مقطع بورت: سانتی متر مربع
دمای آزمایشگاه 23 درجه بود. حال طبق جدول تغییرات را اعمال می کنیم تا Kt بدست آید. این تعدیل به این خاطر انجام می شود که فرمول برای دمای 20 درجه سانتی گراد صحیح است.
برای بورت با قطر مقطع 5 میلی متر داریم:
برای بورت با قطر مقطع 2 میلی متر نیز چنین است:
و در آزمایش دوم:
و در نهایت برای بورت با قطر مقطع 3 میلی متر خواهیم داشت:
آزمایش اوّل:
آزمایش دوم:
و در نهایت برای آزمایش سوم:
بطور کلی، ضریب نفوذپذیری یعنیk وابسته به مقدار مساحت مقطع بورت نیست و به شرایط خود خاک بستگی دارد. بنابراین مقدار این ضریب می بایست به ازای تمامی بورت ها با هر مقطع تقریبا یکسان درآید. امّا همان طور که مشاهده می شود این گونه نیست!
یکی از نکات مربوط به این آزمایش این بود که نباید حباب هوا در پیزومترها وجود داشته باشد. گروه ما نیز حتی الامکان برای رسیدن به این هدف، از ورود حباب در پیزومتر ها جلوگیری کردند. ولی با این حال وجود حباب محتمل است )البته به مقدار جزئی(.
هم چنین با توجه به قدیمی بودن وسائل، این خطاها افزایش خواهند یافت. بطور مثال، در آزمایش سوم )بورت با قطر مقطع 3 میلی متری( وجود ذره ای نه چندان ریز در لوله های آب، باعث شد این آزمایش را حدود 6 مرتبه تکرار کنیم! با اینکه سعی کردیم چنین ذراتی را از طریق بورت ها خارج نمائیم، ولی با این حال نمی توان از این گونه خطاها چشم پوشی نمود. همان طور که در جداول آزمایش سوم دیده می شود؛ مقادیرk بدست آمده، با مقادیر آزمایشات اوّل و دوم تفاوت دارد.
همان طور که گفته شد فرمولی که برای اندازه گیریk ارائه گردیده است برای دمای 20 درجه سانتی گراد می باشد. تغییرات دما بر لزجت تاثیر می گذارد. بنابراین ما نیز با استفاده از نسبت لزجت آب در دمای 23 )دمای آزمایشگاه( درجه بر دمای 20 درجه، این مقدار را تصحیح نمودیم.
بحث روی نتایج حاصله و مقایسه آن ها با روابط تجربی موجود
اگر مقادیر ضریب نفوذپذیری در قسمت های پیشین را میانگین گیری کنیم برای هر قسمت چنین اعدادی خواهیم
داشت:
برای بورت با قطر مقطع 5 میلی متر:
برای بورت با قطر مقطع 2 میلی متر:
برای بورت با قطر مقطع 3 میلی متر:
در این صورت اگر از این سه عدد میانگین بگیریم، مقدار ضریب نفوذپذیری تصحیح شده تقریبا 0.0020 cm⁄s
بدست خواهد آمد. اگر بخواهیم با نفوذپذیری خاکی که در آزمایش بار آبی ثابت مقایسه نمائیم، خواهیم دید بدلیل رسی بودن خاک و ریزتر بودن ذرات، نفوذپذیری باید کمتر شود که با مقایسه نتایج دو آزمایش چنین شد.
در بخش های پیشین بطور کاملا مفصل درباره ی میزان خطا و علت تفاوت نسبی میان اعداد در هر آزمایش توضیح داده شد. هم چنین گفته شد که در حالت نمونه ی صحرایی چنین آزمایشاتی از دقت بسیار پایینی برخوردار است.
نتیجه گیری نهایی
حال باید ببینیم که عدد نهایی بدست آمده از آزمایش بیان گر چیست؟ آیا مقدار ضریب نفوذپذیری 0.0020 cm⁄s عدد بزرگی است یا کوچک؟ طبق آئین نامه ها مرز میان خاک نفوذپذیر و غیر نفوذپذیر عدد 0.0001 cm⁄s است. بنابراین چنین خاکی که ما متراکم کردیم، دارای نفوذپذیری بزرگتر از این معیار است.
پس برای سدهای خاکی چندان مناسب نیست. در واقع خاکی همانند خاک مورد آزمایش ما برای پوسته ی سد یا
پَس خاکریز نفوذپذیر مناسب بوده و برای مغزه یا پوشش نفوذناپذیر سد استفاده نمی کنند.
پاسخ به سوالات
1. چه نوع نمونه های خاکی در دستگاه نفوذپذیری بار افتان مورد آزمایش قرار می گیرند؟
همان طور که در مقدمه ی گزارش کار گفته شد، این آزمایش برخلاف آزمایش بار آبی ثابت، برای هر دو نمونه ی ریزدانه و درشت دانه مورد استفاده قرار می گیرد.
2. درجه ی اشباع چه تاثیری بر نفوذپذیری دارد؟
در آزمایش بار آبی افتان، هر چه مقدار درجه ی اشباع کوچک تر باشد، بدلیل افزایش حفره های حاوی هوا، پس از ورود آب به استوانه ی خاکی، مقداری از آب جهت پر کردن این حفره ها مورد استفاده قرار می گیرند و بنابراین مقدار آب خروجی کاهش می یابد و بنابراین معیار درستی از نفوذپذیری به ما نخواهد داد و عدد کوچک تری از نفوذپذیری را مشاهده خواهیم کرد.
3. نفوذپذیری خاک چه رابطه ای با تراکم آن دارد؟
هر چه تراکم خاک بیشتر شود، مقدار پوکی کاهش خواهد یافت و در نتیجه ی آن نفوذپذیری کاهش می یابد و در این صورت عددk کوچکتر می شود.
4. در آزمایش نفوذپذیری چرا نمونه ی خاک باید اشباع باشد؟
همان طور که در پاسخ سوال دوم اشاره شد، اگر خاک اشباع نباشد، مقداری از آب صرف پر کردن حفرات خالی از دست می رود و در ابتدای آزمایش تا قبل از اشباع شدن خاک، مقادیر مختلفی از ضریب نفوذپذیری بدست خواهیم آورد که مطمئنا صحیح نیستند. وقتی که نمونه اشباع شود، مقدار دبی خروجی ثابت مانده و بنابراین مقدار k نیز تغییر نخواهد کرد.
5. چه عواملی بر دقت ضریب نفوذپذیری بدست آمده در آزمایش بار آبی افتان اثر می گذراند؟
مطمئنا هیچ عاملی بجز جنس و تراکم خاک و شرایط مربوطه نمی تواند بر مقدار ضریب نفوذپذیری تاثیرگذار باشد. وسایل آزمایش هم چون قطر مقطع بورت و … تنها بر میزان دقت آزمایش تاثیر می گذارند. بطور مثال اگر قطر بورت را کاهش دهیم، عدد دقیق تری را می توانیم بخوانیم و بدین شکل می توان دقت را بالا برد. )هر چند که بدلیل سرعت بالای اُفت سطح آب بخاطر سطح مقطع کم، باید سرعت عمل بالایی در ثبت ارتفاع ها داشته باشیم!( مواردی که می توانند بر دقت ضریب نفوذپذیری تاثیرگذار باشند را در بخش خطاها توضیح دادیم.
6. آیا ضریب نفوذپذیری که از آزمایش های آزمایشگاهی بدست می آید، همان نفوذپذیری در محل است؟ چرا؟
خیر، در انتهای بخش خطاها بطور مفصل به این سوال پاسخ داده شده است.
7. رابطه ی وارسی پیوستگی جریان در آزمایش بار افتان یعنی h_2=√(h_1 h_1 ) چگونه بدست می آید؟
در یک بورت رابطه ی ذکر شده صادق است. چرا که در فرمول ضریب نفوذپذیری همه ی مقادیر بجز ارتفاع ها برابر ند. برای سه ارتفاعی که بطور متوالی می خوانیم اگر ضریب نفوذپذیری برای دو تای اوّل h_2) وh_1 ) و دو تای آخرh_2) وh_1 ) را بدست آوریم به دلیل برابر بودن ضریب در هر دو خواهیم داشت:
مراجع
1. دستورالعمل تعیین هدایت هیدرولیک خاک به روش های مختلف؛ نشریه ی شماره ی 311 ؛ سازمان مدیریت و
برنامه ریزی کشور
2.مکانیک خاک؛ انتشارات گاج
3.مکانیک خاک؛ جزوه ی درسی دکتر محمد علی روشن ضمیر
4.آزمایشگاه مکانیک خاک؛ جزوه ی دکتر محمد علی روشن ضمیر
5. Elements of Soil Mechanics; 7th Edition
2