Transformuokite tai, kaip mes galvojame apie dirvožemius nuo žemės paviršiaus

Anonim

Naujoji dirvožemio klasifikacija ir jos įgyvendinimo priemonės padeda suvokti žemės geologinių inžinerijos projektų pagrindines savybes.

Nors dauguma mūsų mano, kad dirvožemis yra savaime suprantamas, KAUST "Energy Geo-Engineering Laboratory" tyrėjai iš tiesų pažįsta dirvožemį. Jų moksliniai tyrimai turi svarbių pasekmių įvairiems geotechniniams projektams, įskaitant kasybos, naftos gavybos, tiltų ir bokštų fondus, pakrančių ir jūrų struktūras, analizuojant tunelius ir kriaukles, taip pat kuriant atsparią žemės drebėjimui infrastruktūrą.

Profesorius J. Carlos Santamarina, postdoc Junbong Jang (dabar Jungtinių Amerikos Valstijų geologijos tarnyba) ir doktorantė Junghee Park sukūrė naują pasaulio dirvožemių klasifikavimo sistemą, kuri leis inžinieriams tiksliau prognozuoti jų savybes ir elgesį, pagrįstą paprasta metrika.

Šiuo metu daugelyje pasaulio geotechninių studijų naudojama Jungtinio dirvožemio klasifikavimo sistema (USCS), kurios pagrindą sudaro Antrojo pasaulinio karo aerodromai. Nuo to laiko jis buvo patobulintas, bet ne visiškai atnaujintas. Tuo tarpu dirvožemio duomenys sukaupė didelę įtaką ir, Santamarina aiškina, "paskatino gilesnį nuosėdų savybių ir elgsenos supratimą", todėl reikia nuodugniai iš naujo įvertinti sistemą.

Naujoji būklė

Mes linkę manyti, kad medžiaga yra kieta, skysta ar dujinė. Tačiau kietųjų dalelių medžiagos, pavyzdžiui, dirvožemiai, gali veikti skirtingai nei bet kuri iš šių būsenų. Santamarina mįsliai nurodo dirvožemis kaip "iš esmės nelinijinę, neelastinį, poringą, ankstyvą ir veiksmingą priklausomybę nuo streso".

USCS apibrėžia dirvožemio tipus pagal dalelių dydį ir plastiškumą arba kaip jie deformuojasi sumaišant su vandeniu. Tačiau dirvožemis gali sudaryti sudėtingus skirtingo dydžio dalelių mišinius, be to, tarpai tarp dalelių nėra tušti, bet pilni skysto, dujinio arba abiejų. Santamarina entuziastai: "Šių medžiagų sambūvio metu atsiranda įspūdingi atsiradę reiškiniai ir įdomūs atsakymai, tokie kaip suskystinimas".

Naujoje pataisytoje dirvožemio klasifikavimo sistemoje 1, 2 atsižvelgiama ne tik į grūdų dydį, bet ir į formą, o tiksliau pateikiamos pereinamųjų zonų tarp dirvožemio tipų. Tai suteikia daugiau dėmesio mažiausių dirvožemio dalelių, žinomų kaip dervos, vaidmeniui ir aplinkinių skysčių chemijai, kuri įtakoja daugelį geotechninių reiškinių. Svarbiausia, kad nauja klasifikavimo sistema leidžia inžinieriams atskirti dirvožemio frakciją, kuri pirmiausia yra atsakinga už bet kokio svorio padavimą ir dirvožemio frakciją, reguliuojančią skysčio tekėjimą.

Dirvožemio klasifikavimas - tai palyginti paprastas parametrų rinkinio nustatymo procesas, naudojant pasaulinius dirvožemio laboratorijų lengvai prieinamus stendinius įtaisus. Tada jie gali būti įtraukti į lygius, išsamius KAUST komandos leidiniuose, arba analizuoti naudojant skaičiuoklės ar mobiliojo telefono programą, kurią galima rasti jų svetainėje. Kiekvieno dirvožemio rezultatas yra dviejų dalių aprašymas, apimantis tiek mechanines, tiek skysčių srauto savybes; Pavyzdžiui, "S (F)" reiškia dirvožemį su mechaninėmis savybėmis, kontroliuojamomis smėlio, bet su pralaidumu, kurį lemia jo smulkmenų komponentas.

Nuolatinis pastangas

Atsakymas į peržiūrėtos klasifikacijos paskelbimą buvo skatinamas ir bendradarbiaujamas. Kai komanda paskelbė pirmąją dalį, apimančią baudas, "tyrėjai iš viso pasaulio reagavo ir pateikė išskirtinių duomenų, kad sustiprintų klasifikaciją", - sako Santamarina. "Mes tikimės panašaus atsakymo į antrąją dalį."

Jis tęsia: "Grunto tikrovė yra sudėtingesnė nei idealizuotos sistemos, sukurtos laboratorijoje ar kompiuteryje." KAUST sukurta papildoma dirvožemio duomenų bazė leidžia vartotojams atlikti patikimus natūralių dirvožemių hidromehānines savybes. Iš tiesų, Santamarinos laboratorijos tyrėjas yra orientuotas į nuolat besikeičiančią inžinerijos analizės ir projektavimo priemonių rinkinį. Ši klasifikacija, sako Santamarina, yra tik "pirmas žingsnis integruotos laboratorijos duomenų bazės-IT sistemos kūrimo srityje, kuri yra sukurta bendradarbiaujant visame pasaulyje".

Klasifikavimas negali būti baigtinis: dirvožemiai, pagaminti iš nedažni grūdų, tokių kaip dyzeliniai aliejai arba lakieji pelenai, visuomet kelia ypatingų problemų, kurias inžinieriai turi žinoti. Tačiau klasifikacija turi būti pakankamai tvirta, kad ji būtų sėkmingai naudojama net ir tiems, kurie neturi patirties lauke.

Šiuo metu komanda rengia leidinį, kuris praplečia taikymo ir aiškinimo klasifikaciją.

Šis daugiadalykinis darbas, pagrįstas geologijos, fizikos ir chemijos sampratomis ir orientuojantis į civilines, aplinkosaugines ir energetikos geoinžinerijas, yra naudingas tuo, ką Santamarina vadina išskirtiniu tyrimų aplinka ir patirtimi KAUST kurti įrankius, kurių taikymo sritis yra daug platesnė.

menu
menu