tihendatud mullaproovi kirjeldav teave on järgmine:

• esialgne niiskusesisaldus, $ \ omega_ {init} $
• erikaal, $ G_s $
• algmaht, $ V_ {init} $
• algkaal, $ W_ {init} $

täielikkus: järgmine teave on juba kindlaks määratud:

• niiske ühiku kaal, $ \ gamma_ {wet} $, kasutades suhet $ \ gamma_ {wet} = \ frac {W_ {init}} { V_ {init}} $
• ühiku kaal, $ \ gamma_ {d-init} $, kasutades suhet $ \ gamma_ {d-init} = \ frac {\ gamma_ {wet}} {1+ \ omega_ {init}} $
• küllastus, $ S $, kasutades suhet $ S = \ frac {V_ {vesi}} {V_ {voids}} = \ frac {V_ {vesi}} {V_ {init} -V_ {tahked}} = \ frac {\ frac {W_ {init} \ omega_ {init}} {\ gamma_w}} {V_ {init} - \ frac {\ gamma_ {d} V_ {init}} {G_s \ gamma_w}} $

(kus $ \ gamma_w $ on vee ühiku mass)

Probleem

probleemiks on ühiku kaalu ja niiskusesisalduse määramine pärast mullaproovi uputamist ja 5% -lise paisumise lubamist.

Selle probleemi põhidetailid on järgmised:

Seejärel suruti see tihendatud mullaproov vette .... Kahe nädala pärast ...

plokkpakkumine>

Kaks nädalat vette uputatud mullaproovi võib / peaks eeldama, et ** on küllastunud ($ S = 100 \% $); st kogu tühjades ruumides olev õhk on välja pääsenud ja tühimik on nüüd 100% veega täidetud.

Pinnase proovi omaduste loetelu, mis võib eeldada, et pärast uputamist jääb püsivaks, on üsna lühike:

• erikaal, $ G_s $
• kaal tahkeid aineid, $ W_s $

Kõik muud omadused, nagu küllastus, kaaluühik, kuivühiku mass, niiskuse / veesisaldus, tühimiku suhe jne, sõltuvad tühimikud ja veekogus mullas. Nii vee kogus (see oli vee all) kui ka maht (see on paisunud) on muutunud, seega muutuvad ka KÕIK need omadused.

Kui see kõik on tuvastatud, on probleemi ülejäänud osa tühine:

• uue märja ühiku kaal: $ \ gamma_ {new} = \ gamma_ {sat-new} = \ frac {W_s + W_ {w-new}} {V_ {new}} = \ frac {\ gamma_ {d-init} V_ {init} + \ gamma_w (V_ {new} -V_ {tahke aine})} {V_ {vew}} = \ frac {\ gamma_ {d-init} V_ {init} + \ gamma_w (V_ {uus} - \ frac {\ gamma_ {d} V_ {init}} {G_s \ gamma_w})} {V_ {init} (1 + 5 \%)} $
• uus niiskusesisaldus: $ \ omega_ {new} = \ frac {W_ {w-new}} {W_ {tahked}} = \ frac { \ gamma_w (V_ {uus} -V_ {tahke aine})} {W_ {tahke aine} = \ frac {\ gamma_w (V_ {init} (1 + 5 \%) - \ frac {\ gamma_ {d} V_ {init }} {G_s \ gamma_w})} {\ gamma_ {d-init} V_ {init}} $

---

Pinnase tursumise käitumise mehhanism

lihtsustatud efektiivse pingevõrrand on järgmine:

$\sigma^{\prime}=\sigma-u$

kus $ \ sigma ^ {\ prime} $ on efektiivne stress , $ \ sigma $ on kogu stress ja $ u $ on pooride veesurve.

Ülaltoodud võrrand eeldab staatilist tingimust. Kui lihtsustatud efektiivne pingevõrrand on tasakaalus, tekib dünaamiline seisund ja muld peab kas konsolideeruma (st "kahanema") või paisuma. Pinnase turse tekib siis, kui lihtsustatud efektiivse pingevõrrandi kaks külge ei ole tasakaalus ja:

1. mulla tühja ruumi sees on positiivne poorivee rõhk ja
2. pinnase maatriksi sees olev efektiivne stress on suurem kui väliselt rakendatav kogu stress miinus poorivee rõhk. tugev>

Ütles muul viisil: pinnase tihendamisel rakendatakse teatud kogust kogu stressi . Kui tasakaal on saavutatud, seostatakse seda totaalset stressi teatud kombinatsiooniga efektiivne stress ja poorivee rõhk . Kui kogu stress muutub, jääb esialgu eelmine efektiivse stressi ja poorivee rõhu kombinatsioon mullamaatriksisse, kuid see põhjustab tasakaalustamatust aja jooksul hajuma. Tasakaalustamatuse hajutamiseks peavad tühimikud sõltuvalt tasakaaluhäire olemusest kas mahu suurenema (turse) või mahu vähenema (konsolideeruma).

Sel juhul on kogu stress eemaldatud / vähenenud. poorivee rõhk "surub" vastu pinnase maatriksi pooride "seinu" (nagu alati juhtub, kui $ u>0 $ - isegi siis, kui lihtsustatud efektiivne pingevõrrand on tasakaalus). üldstressi vähenemise tõttu rakendatakse liiga palju sisemist stressi (st efektiivset stressi ) ja seda peab leevendama * poorivee rõhu langus * (st mahu suurenemine). Või teisiti öeldes ei ole rakendatud kogupinge piisav, et peatada pooride laienemist sisemise poorivee rõhu surumise tõttu. Seetõttu paisub muld, kuni see tasakaalustamata seisund on lahendatud.

---

** Selle oletuse põhjused on mõnevõrra keerulised ja eeldus ei pruugi alati täpne olla. Kuid üldiselt on enamiku mullamehaanika / geotehniliste probleemide puhul kõige konservatiivsem eeldus, et pinnas on küllastunud. Seega, kui on põhjust arvata, et muld võib olla küllastunud, isegi kui on ebakindlust, eeldame peaaegu alati, et muld on tegelikult küllastunud.

Vaadake mulla tüüpilist skeemi, mis näitab mulda / vett / õhku:

Lihtne

Mõtlemine selle kohta lihtsustatult üksused, mis võivad muutuda:

• mullamass ei saa muutuda. Mulda ei lisatud. Hea oleks eeldada, et ka suuri keemilisi reaktsioone ei toimunud.
• Veemass võib muutuda. See istus vees.
• Kui proov oli vee all, ei saa õhk suureneda. Jätke taas kord tähelepanuta kõik suuremad keemilised reaktsioonid, mis võivad tekitada gaase.
• Massil ja mahul on iga aine jaoks täpselt määratletud suhe.

Nende ainete ainus viis maht võiks suureneda, kui vee maht suureneks. See tähendaks tühimike mahu kasvu.

See on lihtne (võib-olla naiivne) viis sellele mõelda.

Siit Atterbergi piirid mängu. Nad määratlevad veesisalduse, kus pinnase füüsikalised omadused muutuvad.

Keeruline

Keerulisem viis süsteemi üle mõelda oleks kaaluda keemilisi omadusi muutused mullas. Ilma et oleksite liiga spetsiifiline üksuste suhtes, mille selgitamiseks ma pole kvalifitseeritud, võib juhtuda keemilisi reaktsioone, mis põhjustavad mulla mahu iseenesest suurenemist. Mõelge, kuidas rooste on keemiline reaktsioon, mis põhjustab terase mahu suurenemist. See muudaks ka massi.

Keemiliste reaktsioonide lisamine segusse tekitab selliseid küsimusi nagu:

• Kas on mõtet võrrelda selle uue mullaühend vanaks mullaühendiks?
• Kas reaktsioon on pöörduv? nt. Kas proovi kuivatamine viib kõik tagasi algsesse massi ja mahtudesse?

Ilma et oleks rohkem piiranguid sellele, mida teeme, on raske lõplikku vastust anda.