بخشی از مقاله
مقدمه
ساختمان خاک نقش کلیدی در کیفیت خاک در ارتباط با و زندگی جانداران داشته و همچنین متعادلکننده محیط زیست میباشد. پایداری ساختمان خاک وابسته به پایداری واحدهای ساختمانی - خاکدانهها - در خاک بوده و بر دامنه وسیعی از ویژگیهای فیزیکی و فرآیندهای بیوشیمیایی در محیطهای طبیعی و کشاورزی مؤثر میباشد
پایداری خاکدانهها به فاکتورهای متعدد خاکی و محیطی از جمله مواد آلی، ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک مانند بافت، اسیدیته و آهک بستگی دارد. روشها و شاخصهای متعددی برای ارزیابی پایداری خاکدانهها وجود دارد که هر یک متناسب با شرایط خاک و محیط و هدف محقق متفاوت میباشند. بنابراین انتخاب مناسبترین روش و اعمال اصلاحاتی در آنها متناسب با شرایط خاکهای مورد مطالعه از اهمیت بالایی برخوردار است
یکی از روشهای ارزیابی پایداری خاک، الکتر بوده که یک روش آزمایشگاهی ساده و قابل اجرا میباشد البته همین روش ساده قابل اجرا با تغییر زمان و شدت نوسانات نتایج متفاوتی را در پی خواهد داشت. پژوهشگران مختلف از زمان و شدتهای الککردن متفاوتی استفاده کردهاند. معمولاً هر چه پایداری خاکدانهها بیشتر باشد، با زمانهای الککردن طولانیتر میتوان نتایج مناسب و ایدهآلی بدست آورد.
بهشتی و همکاران - 2012 - برای خاکدانههای پایدار با قطر 8 - 6 میلیمتر در شمال ایران - شهرستانهای پاراسر در استان گیلان و گرگان در استان گلستان - از زمان 15 دقیقه استفاده کردند. خاکهای اکسیسول از جمله پایدارترین خاکها در جهان میباشند که خاکدانههای پایدار و بزرگی دارند.
در مطالعهای خاکدانههای 19 -8 میلیمتری خاکهای اکسیسول برزیل در زمان 15 دقیقه توسط تایوت و همکاران - 2013 - مورد آزمایش قرار گرفتند. در مقابل خاکدانههای با پایداری کمتر با زمانهای کوتاه الککردن تفکیک شده و نتایج بهتری به دست میآید.
خزائی و همکاران - 1387 - از سه زمان الککردن 5، 10 و 15 دقیقه استفاده کرده و با توجه به نتایج خود مبنی بر امکان تمایز پایداری ساختمانی خاکهای مختلف، زمان الککردن 5 دقیقه را برای خاکهای استان همدان پیشنهاد کردند.
محمدی و متقیان - 2011 - در 65 کیلومتری جنوب شهرکرد با زمان 3 دقیقه الککردن با سه سری الک با قطرهای 2، 1 و 0/05 میلیمتری توانستند نتایج مناسبی بدست آوردند. آن و همکاران - 2013 - برای اراضی لسی چین از الکهای 5، 2، 1، 0/5 و 0/25 میلیمتری، زمان الککردن 3 دقیقه با سرعت 37 دور بر دقیقه و 4 سانتیمتر نوسان استفاده کردند.
مطالعاتی که در زمینه تعیین زمان مناسب برای الککردن در خاکهای مختلف کشورمان صورت گرفته باشد، اندک میباشند. بنابراین این پژوهش با هدف تعیین زمان مناسب الککردن تر برای اندازهگیری پایداری ساختمانی خاکهای سطحی استان اصفهان - ایران مرکزی - انجام گرفت.
مواد و روشها
استان اصفهان با وسعت 107045 کیلومتر مربع از لحاظ طبیعی و انسانی در شمار یکی از مهمترین مناطق جغرافیایی کشور میباشد. میانگین ارتفاع از 500 متر تا 2500 متر از شرق به غرب متغیر بوده و میانگین ارتفاع کل استان 1600 متر از سطح دریا گزارش شده است. مطابق با تغییرات ارتفاعی تغییرات دمایی و بارندگی نیز به ترتیب بین 4 درجه سانتیگراد با 1000-600 میلیمتر در غرب تا 22 درجه سانتیگراد با 60 میلیمتر در شرق و شمال شرق متغیر میباشد. پس از بررسیهای مقدماتی 15 نقطه در استان اصفهان انتخاب و مورد آزمایش قرار گرفت.
نمونهبرداری از لایه سطحی 20-0 - سانتیمتر - خاک با کمترین بهمخوردگی خاکدانهها، بصورت مرکب و تصادفی انجام گرفت. نمونههای خاک از الک 4 میلیمتری عبور داده شده، برای اندازهگیری پایداری ساختمان خاک از روش الک تر - شامل سری الک 2، 1، 0/5، 0/25، 0/1 و 0/05 میلیمتر - و سه زمان الککردن 2، 5 و 10 دقیقه استفاده شد. نمونههای خاک پیش از انجام آزمایش، به شیوه آهسته مرطوب شدند. پس از جمعآوری خاکدانههای پایدار در آب و خشککردن آنها، توزین و تصحیح شن انجام شد. در نهایت به کمک فرمول زیر میانگین وزنی قطر - MWD - خاکدانهها محاسبه شد:
که در این معادله n تعداد دامنههای اندازه خاکدانهها - در اینجا - 6، iمیانگین قطر خاکدانههای - میلیمتر -
روی هر الک،Wi نسبت وزنی خاکدانههای روی هر الک - i - به وزن خشک کل خاکدانههای خاک میباشند
نتایج و بحث
جدول 1 میانگین مقادیر MWDهای بدستآمده در سه زمان الککردن را نشان میدهد. مقادیر کم میانگین MWD بیانگر ناپایداری ساختمانی خاکهای استان اصفهان که در مناطق خشک و نیمهخشک واقع شده است میباشد.
جدول-1 آمارههای توصیفی MWD - میلیمتر - در سه زمان الک کردن
دامنه تغییرات مقادیر MWD در زمانهای 2، 5 و 10 دقیقه به ترتیب 0/87، 0/54 و 0/67 میلیمتر میباشد. مشاهده میشود که با افزایش زمان تکاندادن الکها در آب، مقادیر MWD بصورت معنیداری کاهش مییابد - جدول 1 و شکل . - 1 دلیل این امر را میتوان به افزایش تخریب خاکدانهها - افزایش ذرات عبوری از الک 0/05 میلیمتر - با افزایش انرژی وارده نسبت داد. بر اساس میانگین درصد خاکدانههای پایدار در آب - شکل - 2 نیز دیده میشود که با افزایش زمان الککردن نیروی واردشده به خاکدانهها بیشتر شده و منجر به تخریب و کاهش فراوانی خاکدانههای درشت شده است.
این درحالی است که خاکدانههای ریز - کوچکتر از 0/05 میلیمتر - و همچنین خاکدانههای ناپایدار با افزایش زمان الککردن، افزایش مییابند. خزائی و همکاران - 1387 - نیز در خاکهای همدان با افزایش زمان الککردن کاهش مقادیر MWD را گزارش کردند. بیشترین دامنه تغییرات MWD در زمان الککردن 2 دقیقه به دست آمده است - شکل - 1 که نشان از امکان تفکیک بهتر پایداری ساختمانی خاکهای مورد بررسی در این زمان دارد.
شکل -1 مقایسه میانگین مقادیر MWD خاکهای مورد بررسی در زمانهای مختلف الک کردن
