به درجه سهولت حركت یك سیال در داخل یك ماده متخلخل، اصطلاحا نفوذپذیری می گویند؛ به عبارت دیگر، نفوذپذیری یك ماده عبارت است از قدرت عبوردهی آن ماده نسبت به سیالات مختلف. پس این خاصیت ماده عبارت است از خواص ماده متخلخل سیال.ظرفیت خاك برای عبوردادن آب از داخل حفره های آن به نام نفوذپذیری نامیده می شود. عواملی كه در نفوذپذیری یك نمونه خاك مؤثر است عبارتند از:

1- دانه بندی خاك

2- تخلخل

3- تركیب كانی شناسی بخش جامد خاك و نوع كاتیونهای جذب شده

4- درجه حرارت آب كه بر ویسكوزیته آن به طور محسوس مؤثر است.

 

برای مواد دانه ای، نفوذپذیری عموما با عكس سطح مخصوص ذرات بستگی دارد. در رسهای اشباع شده نفوذپذیری به سرعت با مقدار رطوبت خاك تغییر می كند.باید توجه داشت كه به علت تراكم طبقات خاك در عمق، نفوذپذیری آن با افزایش عمق كاهش می یابد  نیز به علت فرم لایه بندی و طرز تشكیل طبقات رسوبی، نفوذپذیری لایه ها در امتداد موازی یا عمود بر لایه كاملا متفاوت است.با توجه به رابطه دارسی می توان پذیرفت كه پارامترهای مؤثر در نفوذپذیری خاك را می توان به صورت ضریب نفوذپذیری ( یا ضریب هدایت هیدرولیكی) آن، k نشان داد. بطوری كه با معلوم بودن مشخصات دیگر خاك و جریان آب و با داشتن k می توان دبی سیال را همواره محاسبه نمود و بالعكس 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 كه در آن k ضریب نفوذپذیری و C ضریبی است تجربی كه برای ماسه های با دانه بندی یكنواخت بین 8 تا 11، برای ماسه های لای و رس و از بین 6 تا 8 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 – 0.3 میلیمتر و U≤5 قابل استفاده است. چنانچه حدود كاربرد این رابطه برای ماسه های با دانه بندی های غیر از آنچه ذكر شد توسعه یابد مقدار c نیز تا حدودی با مقادیر ذكر شده متفاوت خواهد بود و باید به طور تدریجی تعیین گردد. همچنین رابطه تجربی دیگری بین ضریب نفوذپذیری و درصد پوكی (e) خاك به صورت k = C1e2 كه در آن C1 ضریب تجربی است.غالبا می توان برای خاكها رابطه ای خطی بین e و log10k  به دست آورد. این رابطه كاربرد عملی دارد زیرا چنانچه این رابطه برای نوعی از خاك مشخص گردد، با اندازه گیری e از نمونه خاكی در زمین ناحیه می توان با محاسبه، ضریب نفوذپذیری مربوط به آن ناحیه را بدست آورد.همچنان كه ذكر شد به علت تغییر لزجت (ویسكوزیته) آب با درجه حرارت، ضریب نفوذپذیری تابعی از درجه حرارت خواهد بود.اگر در این درجه حرارت ضریب  نفوذپذیری را k بگیریم چون درجه حرارت معمولی آزمایشگاه حدود 10 درجه است، رابطه زیر پیشنهاد شده است.
به درجه سهولت حركت یك سیال در داخل یك ماده متخلخل، اصطلاحا نفوذپذیری می گویند؛ به عبارت دیگر، نفوذپذیری یك ماده عبارت است از قدرت عبوردهی آن ماده نسبت به سیالات مختلف. پس این خاصیت ماده عبارت است از خواص ماده متخلخل سیال.ظرفیت خاك برای عبوردادن آب از داخل حفره های آن به نام نفوذپذیری نامیده می شود. عواملی كه در نفوذپذیری یك نمونه خاك مؤثر است عبارتند از:

1- دانه بندی خاك

2- تخلخل

3- تركیب كانی شناسی بخش جامد خاك و نوع كاتیونهای جذب شده

4- درجه حرارت آب كه بر ویسكوزیته آن به طور محسوس مؤثر است.

 

برای مواد دانه ای، نفوذپذیری عموما با عكس سطح مخصوص ذرات بستگی دارد. در رسهای اشباع شده نفوذپذیری به سرعت با مقدار رطوبت خاك تغییر می كند.باید توجه داشت كه به علت تراكم طبقات خاك در عمق، نفوذپذیری آن با افزایش عمق كاهش می یابد  نیز به علت فرم لایه بندی و طرز تشكیل طبقات رسوبی، نفوذپذیری لایه ها در امتداد موازی یا عمود بر لایه كاملا متفاوت است.با توجه به رابطه دارسی می توان پذیرفت كه پارامترهای مؤثر در نفوذپذیری خاك را می توان به صورت ضریب نفوذپذیری ( یا ضریب هدایت هیدرولیكی) آن، k نشان داد. بطوری كه با معلوم بودن مشخصات دیگر خاك و جریان آب و با داشتن k می توان دبی سیال را همواره محاسبه نمود و بالعكس 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 كه در آن k ضریب نفوذپذیری و C ضریبی است تجربی كه برای ماسه های با دانه بندی یكنواخت بین 8 تا 11، برای ماسه های لای و رس و از بین 6 تا 8 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 – 0.3 میلیمتر و U≤5 قابل استفاده است. چنانچه حدود كاربرد این رابطه برای ماسه های با دانه بندی های غیر از آنچه ذكر شد توسعه یابد مقدار c نیز تا حدودی با مقادیر ذكر شده متفاوت خواهد بود و باید به طور تدریجی تعیین گردد. همچنین رابطه تجربی دیگری بین ضریب نفوذپذیری و درصد پوكی (e) خاك به صورت k = C1e2 كه در آن C1 ضریب تجربی است.غالبا می توان برای خاكها رابطه ای خطی بین e و log10k  به دست آورد. این رابطه كاربرد عملی دارد زیرا چنانچه این رابطه برای نوعی از خاك مشخص گردد، با اندازه گیری e از نمونه خاكی در زمین ناحیه می توان با محاسبه، ضریب نفوذپذیری مربوط به آن ناحیه را بدست آورد.همچنان كه ذكر شد به علت تغییر لزجت (ویسكوزیته) آب با درجه حرارت، ضریب نفوذپذیری تابعی از درجه حرارت خواهد بود.اگر در این درجه حرارت ضریب  نفوذپذیری را k بگیریم چون درجه حرارت معمولی آزمایشگاه حدود 10 درجه است، رابطه زیر پیشنهاد شده است.

K = 0.86k27= 1.31 k10

رابطه تجربی پیشنهادی برای این ارتباط بر مبنای درجه حرارت 10 درجه سانتیگراد كه درجه حرارت متوسط معمولی طبقات كم عمق  زمین است به صورت رابطه زیر است:

Kt = k10(07,0.03t)

كه در این رابطه، t درجه حرارت محیطی است كه kt اندازه گیری شده بدیهی است كه این رابطه، مقدار kt را برحسب k10 و بالعكس تعیین می كند.از آنجا كه بین ضریب نفوذپذیری و درصد پوكی یك نمونه خاك رابطه وجود دارد، بنابراین می توان بین ضریب نفوذپذیریو دانسیته خشك خاك رابطه ای در جهت عكس تصور نمود.در عملیات راهسازی در كاربرد ماسه ها لازم است ضریب نفوذپذیری مینیمم كه متناظر با دانسیته خشك ماكزیمم است به كار گرفته شود.

روشهای تعیین ضریب نفوذپذیری:

الف) روشهای مستقیم:       

     1- روش آزمایشگاهی:

       - روش هد ثابت

       - روش هد متغیر

        

     2-روشهای صحرایی:

       - نتایج آزمایش پمپاژ

       - حفر چاههای نظاره

       - دستگاه نفوذ1پذیری

ب) روشهای غیرمستقیم:

     1- استفاده از نتایج آزمایش تحكیم و سه محوری

     2- استفاده از فرمولهای تجربی با استفاده از سایر خواص خاك e n D10 مانند و غیره.

   از آنجا ییكه نتایج حاصل از این روابط برای خاكهای مختلف متفاوت می باشند، بنابراین می بایست در استفاده از آنها برای خاكهایی با شرایط تقریبًا مشابه دقت بیشتری بعمل آورد . این امر بدلیل عدم شناخت كافی و تعیین مدلهای ریاضی برای مقدار تأثیر فاكتورهایی غیر از تخلخل نظیر ن وع كانی، ساختار و دانه بندی خاك بر میزان نفوذپذیری می باشد.

   به دلیل تأثیر عوامل متعدد بین مقدار نفوذپذیری، تعیین این ضریب شده در آزمایشگاه و مقدار نفوذپذیری درمحل مشكل بوده و نیازمند مطالعات بیشتری می باشد.رابطه حاكم بر تغییرات نفوذپذیری و تخلخل حاصل از نتایج آزمایشگاه، امكان تعیین  ضریب نفوذپذیری خاك و با تعیین نسبت تخلخل خاك درمحل  )با داشتن درصد رطوبت و وزن مخصوص خاك(، 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 مشكل بوده و نیازمند مطالعات بیشتری می باشد.

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

      در مجموع می توان گفت كه اگرچه روابط تجربی بین نفوذپذیری و تخلخل برای یك خاك ریزدانه قابل تعمیم به همه خاكهای ریزدانه نمی باشد ولی با روشهای ذكرشده می توان این رابطه را برای خاك هر منطقه بطور جداگانه تعیین نمود. برخی روابط تجربی بین نفوذپذیری و تخلخل نظیر روابط e-logk, k-(en/(1+e)) و k – (1+e)n که توسط محققین مطرح شده, برای خاکهای ریزدانه مناسب بوده و نتایج خطی مناسبی بوجود می آورند. یعنی:

k = 43.451 × 10-8 × e4.6149/1+e   cm/s


Log k = (2.7152).e – 9.2373     cm/s

رابطه  k – (1+e)n  بعنوان بهترین رابطه جهت تعیین مقادیر نفوذپذیری (برحسب تخلخل), برای خاک مورد مطالعه انتخاب گردید.




طبقه بندی:
برچسب ها: نفوذپذیری در خاک،

تاریخ : پنجشنبه 21 اسفند 1393 | 01:28 ب.ظ | نویسنده : ad min | نظرات

  • paper | بک لینک | خرید بک لینک
  • شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic