ميكانيكا التربة

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 81 صور
الموسوعة الحرة
برج بيزا المائل – مثال على مشكلة ناتجة عن تشوه التربة
مشاكل عدم استقرار المنحدرات في سد مؤقت للتحكم في الفيضانات في ولاية داكوتا الشمالية، 2009
أعمال الحفر في ألمانيا
نهر فوكس الجليدي، نيوزيلندا: تربة ناتجة عن التجوية والتعرية الشديدة، ونُقلت بفعلها.

ميكانيكا التربة فرع من فروع فيزياء التربة والميكانيكا التطبيقية ، وهي تُعنى بدراسة سلوك التربة . وتختلف عن ميكانيكا الموائع وميكانيكا المواد الصلبة في كون التربة تتكون من خليط غير متجانس من الموائع (عادةً الهواء والماء) والجسيمات (عادةً الطين والطمي والرمل والحصى ) ، ولكنها تحتوي أيضًا على مواد عضوية صلبة ومواد أخرى. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] إلى جانب ميكانيكا الصخور ، تُوفر ميكانيكا التربة الأساس النظري للتحليل في الهندسة الجيوتقنية ، [ 5 ] وهي فرع من فروع الهندسة المدنية ، وفي الجيولوجيا الهندسية ، وهي فرع من فروع الجيولوجيا . تُستخدم ميكانيكا التربة لتحليل تشوهات وتدفق الموائع داخل المنشآت الطبيعية والصناعية المُقامة على التربة أو المصنوعة منها، أو المنشآت المدفونة في التربة. [ 6 ] ومن الأمثلة على تطبيقاتها: أساسات المباني والجسور ، والجدران الاستنادية ، والسدود ، وأنظمة خطوط الأنابيب المدفونة . تُستخدم مبادئ ميكانيكا التربة أيضًا في التخصصات ذات الصلة مثل الهندسة الجيوفيزيائية ، والهندسة الساحلية ، والهندسة الزراعية ، والهيدرولوجيا .

تتناول هذه المقالة نشأة التربة وتكوينها، والفرق بين ضغط ماء المسام والإجهاد الفعال بين الحبيبات ، والخاصية الشعرية للسوائل في مسامات التربة ، وتصنيف التربة ، والتسرب والنفاذية ، والتغير الزمني في الحجم نتيجة انضغاط الماء من المسامات الدقيقة (المعروف أيضًا بالتصلب) ، ومقاومة القص وصلابة التربة. وتُستمد مقاومة القص للتربة بشكل أساسي من الاحتكاك بين الجزيئات وتداخلها، وهما عاملان شديدا الحساسية للإجهاد الفعال. [ 7 ] [ 6 ] وتختتم المقالة ببعض الأمثلة على تطبيقات مبادئ ميكانيكا التربة، مثل استقرار المنحدرات ، وضغط التربة الجانبي على الجدران الاستنادية، وقدرة تحمل الأساسات.

نشأة وتكوين التربة

سفر التكوين

الآلية الأساسية لتكوين التربة هي تجوية الصخور. يمكن لجميع أنواع الصخور ( الصخور النارية ، والصخور المتحولة، والصخور الرسوبية ) أن تتفتت إلى جزيئات صغيرة لتكوين التربة. آليات التجوية فيزيائية وكيميائية وبيولوجية. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] قد تُساهم الأنشطة البشرية، مثل الحفر والتفجير والتخلص من النفايات ، في تكوين التربة أيضًا، مما يُشير إلى إمكانية اعتبار الأنشطة البشرية خلال عصر الأنثروبوسين عاملًا سادسًا في تكوين التربة. [ 8 ] على مر الزمن الجيولوجي ، قد تتغير التربة المدفونة في أعماق الأرض بفعل الضغط ودرجة الحرارة لتتحول إلى صخور متحولة أو رسوبية، وإذا انصهرت وتصلبت مرة أخرى، فإنها تُكمل الدورة الجيولوجية لتتحول إلى صخور نارية. [ 3 ]

تشمل التجوية الفيزيائية تأثيرات درجة الحرارة، وتجمد وذوبان الماء في الشقوق، والأمطار، والرياح، والصدمات، وآليات أخرى، [ 9 ] يُضاف إليها طحن جزيئات المعادن بواسطة حيوانات التربة . [ 10 ] أما التجوية الكيميائية فتشمل ذوبان المعادن المكونة للصخور وترسيبها على شكل معادن أخرى. [ 11 ] فعلى سبيل المثال، يمكن أن تتشكل معادن الطين من تجوية الفلسبار ، وهو أكثر المعادن شيوعًا في الصخور النارية. [ 12 ] وتشمل التجوية البيولوجية إفراز الأحماض العضوية من أطراف الجذور والخيوط الفطرية ، وإنتاج السديروفورات ومركبات أخرى مخلبية للمعادن بواسطة البكتيريا . [ 13 ] تساهم جميع عمليات التجوية هذه في تكوين التربة، بمعدل متوسط ​​يبلغ 0.0056 سم من عمق التربة المتكونة سنويًا. [ 14 ]

المكون المعدني الأكثر شيوعًا في الطمي والرمل هو الكوارتز ، الذي يتكون من السيليكا، واسمها الكيميائي ثاني أكسيد السيليكون . والسبب في أن الفلسبار أكثر شيوعًا في الصخور بينما السيليكا أكثر انتشارًا في التربة هو أن الفلسبار أكثر قابلية للذوبان من السيليكا. [ 15 ]

الطمي والرمل والحصى هي في الأساس قطع صغيرة من الصخور المتكسرة . [ 16 ] وفقًا لنظام تصنيف التربة الموحد ، يتراوح حجم جزيئات الطمي بين 0.002 مم و0.075 مم ، بينما يتراوح حجم جزيئات الرمل بين 0.075 مم و4.75 مم. أما جزيئات الحصى فهي قطع صخرية متكسرة يتراوح حجمها بين 4.75 مم و100 مم. وتُسمى الجزيئات الأكبر من الحصى بالحصى الكبير والصخور الكبيرة . [ 1 ] [ 2 ]      

ينقل

أمثلة على طبقات التربة: أ) التربة السطحية والتربة المنقولة بالجاذبية ، ب) التربة المتبقية الناضجة، ج) التربة المتبقية الحديثة، د) الصخور المتجوّية

تتأثر رواسب التربة بآلية نقلها وترسيبها في مواقعها. تُسمى التربة التي لا تُنقل بالتربة المتبقية ، وهي موجودة في نفس موقع الصخر الذي نشأت منه. يُعد الجرانيت المتحلل ( الجروس ) مثالًا شائعًا على التربة المتبقية. تشمل آليات النقل الشائعة الجاذبية والجليد والماء والرياح. تشمل التربة المنقولة بالرياح رمال الكثبان والتربة اللوسية . يحمل الماء جزيئات بأحجام مختلفة تبعًا لسرعته، وبالتالي تُصنف التربة المنقولة بالماء وفقًا لحجمها. [ 17 ] قد يترسب الطمي والطين في البحيرة، ويتجمع الحصى والرمل في قاع مجرى النهر. تميل رواسب التربة المنقولة بالرياح ( التربة الريحية ) أيضًا إلى أن تُصنف وفقًا لحجم حبيباتها. [ 18 ] يكون التعرية عند قاعدة الأنهار الجليدية قوية بما يكفي لحمل الصخور الكبيرة والجلاميد، بالإضافة إلى التربة، مُشكلةً رواسب جليدية غير مصنفة تُسمى الطمي الجليدي . [ 19 ] قد تكون التربة التي تتساقط نتيجة ذوبان الجليد خليطًا متجانسًا جيدًا من أحجام جسيمات متفاوتة على نطاق واسع. [ 20 ] قد تحمل الجاذبية وحدها أيضًا الجسيمات من قمة الجبل لتكوين كومة من التربة والصخور عند القاعدة؛ وتسمى رواسب التربة المنقولة بالجاذبية بالتربة المنقولة بالجاذبية . [ 1 ] [ 2 ]

تؤثر آلية النقل بشكل كبير على شكل الجسيمات. فعلى سبيل المثال، ينتج عن الطحن البطيء في قاع النهر جسيمات مستديرة في اتجاه مجرى النهر. [ 21 ] أما جسيمات الرواسب المتكسرة حديثًا فغالبًا ما تكون ذات شكل زاوي حاد. [ 22 ]

تكوين التربة

علم المعادن في التربة

تُصنَّف الطمي والرمل والحصى حسب حجمها، ولذا قد تتكون من مجموعة متنوعة من المعادن. ونظرًا لاستقرار الكوارتز مقارنةً بمعادن الصخور الأخرى، يُعدّ الكوارتز المكون الأكثر شيوعًا في الرمل والطمي. كما يُعدّ الميكا والفلسبار من المعادن الشائعة الأخرى الموجودة في الرمل والطمي. [ 1 ] وقد تكون المكونات المعدنية للحصى أكثر تشابهًا مع تلك الموجودة في الصخر الأم. [ 23 ]

تشمل المعادن الطينية الشائعة المونتموريلونيت ، والسميكتيت ، والإيليت ، والكاولينيت . تميل هذه المعادن إلى التكوّن في هياكل صفائحية أو شبيهة بالألواح، يتراوح طولها عادةً بين 10⁻⁷ متر  و4 × 10⁻⁶ متر ،  ويتراوح سمكها عادةً بين 10⁻⁹ متر  و2 × 10⁻⁶ متر، وتتميز بمساحة سطحية نوعية كبيرة نسبيًا . تُعرَّف المساحة السطحية النوعية (SSA) بأنها نسبة مساحة سطح الجسيمات إلى كتلتها. تتراوح المساحات السطحية النوعية للمعادن الطينية عادةً بين 10 و1000 متر مربع لكل غرام من المادة الصلبة. [ 3 ] نظرًا للمساحة السطحية الكبيرة المتاحة للتفاعلات الكيميائية والكهروستاتيكية وتفاعلات فان دير فالس ، فإن السلوك الميكانيكي للمعادن الطينية شديد الحساسية لكمية سائل المسام المتاح ونوع وكمية الأيونات المذابة فيه. [ 1 ] 

تتكون معادن التربة في الغالب من ذرات الأكسجين والسيليكون والهيدروجين والألومنيوم ، مرتبة في أشكال بلورية متنوعة. وتشكل هذه العناصر ، إلى جانب الكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم والكربون ، أكثر من 99% من الكتلة الصلبة للتربة . [ 1 ]

توزيع حجم الحبيبات

تتكون التربة من خليط من جزيئات ذات أحجام وأشكال وتركيبات معدنية مختلفة. ولأن حجم الجزيئات يؤثر بشكل واضح على سلوك التربة، يُستخدم حجم الحبيبات وتوزيعها لتصنيفها. يصف توزيع حجم الحبيبات (ويُسمى أيضًا نسيج التربة ) النسب النسبية للجزيئات ذات الأحجام المختلفة. غالبًا ما يُصوَّر حجم الحبيبات بيانيًا في رسم بياني للتوزيع التراكمي، والذي يُظهر، على سبيل المثال، النسبة المئوية للجزيئات الأصغر من حجم معين كدالة للحجم. [ 24 ] متوسط ​​حجم الحبيبات،د50{\displaystyle D_{50}}يُعرف الحجم الفعال بأنه الحجم الذي تتكون فيه 50% من كتلة الجسيمات من جسيمات أدق. يميل سلوك التربة، وخاصة الموصلية الهيدروليكية ، إلى أن يكون خاضعًا بشكل أساسي للجسيمات الأصغر، ومن هنا جاء مصطلح "الحجم الفعال".د10{\displaystyle D_{10}}يُعرَّف بأنه الحجم الذي تتكون فيه 10% من كتلة الجسيمات من جسيمات أدق. [ 25 ]

تُسمى الرمال والحصى التي تتميز بتنوع واسع في أحجام الجزيئات وتوزيعها المتجانس بالتربة جيدة التدرج . أما إذا كانت جزيئات التربة في العينة تتركز في نطاق ضيق نسبيًا من الأحجام، فتُسمى العينة متجانسة التدرج . وإذا احتوت عينة التربة على فجوات واضحة في منحنى التدرج، كخليط من الحصى والرمل الناعم دون وجود رمل خشن، فقد تُسمى العينة متباينة التدرج . وتُعتبر كلتا التربتين ، المتجانسة التدرج والمتباينة التدرج، من التربة رديئة التدرج . توجد طرق عديدة لقياس توزيع حجم الجزيئات ، ومن الطرق التقليدية تحليل المنخل وتحليل الهيدرومتر . [ 26 ]

تحليل المنخل
غربال

يُقاس توزيع حجم جزيئات الحصى والرمل عادةً باستخدام التحليل المنخلي . وصف الإجراء الرسمي في معيار ASTM D6913-04 (2009). [ 27 ] تُستخدم مجموعة من المناخل ذات ثقوب دقيقة الأبعاد بين شبكة من الأسلاك لفصل الجزيئات إلى فئات حجمية. يُوضع حجم معلوم من التربة الجافة، بعد تفتيت الكتل إلى جزيئات منفردة، في أعلى مجموعة المناخل المرتبة من الخشن إلى الناعم. تُرجّ مجموعة المناخل لفترة زمنية محددة لفرز الجزيئات إلى فئات حجمية. تُجدي هذه الطريقة نفعًا معقولًا مع الجزيئات ضمن نطاق حجم الرمل والحصى. تميل الجزيئات الناعمة إلى الالتصاق ببعضها، وبالتالي لا تُعدّ عملية الغربلة طريقة فعّالة. في حال وجود كمية كبيرة من المواد الناعمة (الطمي والطين) في التربة، قد يكون من الضروري تمرير الماء عبر المناخل لغسل الجزيئات الخشنة والكتل.

تتوفر أحجام مختلفة للمناخل. الحد الفاصل بين الرمل والطمي تقريبي. وفقًا لنظام تصنيف التربة الموحد ، يفصل المنخل رقم 4 (بأربع فتحات في البوصة) ذو  فتحة 4.75 مم الرمل عن الحصى، بينما يفصل المنخل رقم 200 ذو  فتحة 0.075 مم الرمل عن الطمي والطين. أما وفقًا للمعيار البريطاني،  فيُعتبر 0.063 مم الحد الفاصل بين الرمل والطمي، و2  مم الحد الفاصل بين الرمل والحصى. [ 3 ]

تحليل الهيدرومتر

يُحدد تصنيف التربة الناعمة، أي التربة التي تكون حبيباتها أدق من الرمل، بشكل أساسي بناءً على حدود أتربيرغ ، وليس على حجم حبيباتها . إذا كان من المهم تحديد توزيع حجم حبيبات التربة الناعمة، يُمكن إجراء اختبار الهيدرومتر . في هذا الاختبار، تُخلط جزيئات التربة بالماء وتُرجّ جيدًا لتكوين معلق مخفف في أسطوانة زجاجية، ثم تُترك الأسطوانة. يُستخدم الهيدرومتر لقياس كثافة المعلق كدالة للزمن. قد تستغرق جزيئات الطين عدة ساعات للترسب بعد عمق قياس الهيدرومتر، بينما قد تستغرق جزيئات الرمل أقل من ثانية. يوفر قانون ستوكس الأساس النظري لحساب العلاقة بين سرعة الترسيب وحجم الجزيئات. تُقدم الجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM) الإجراءات التفصيلية لإجراء اختبار الهيدرومتر. [ 28 ]

يمكن أن تكون جزيئات الطين صغيرة بما يكفي بحيث لا تستقر أبدًا لأنها تبقى معلقة بفعل الحركة البراونية ، وفي هذه الحالة يمكن تصنيفها على أنها غرويات .

علاقات الكتلة والحجم

مخطط طوري للتربة يوضح كتل وأحجام الهواء والمواد الصلبة والماء والفراغات.

تُستخدم مجموعة متنوعة من المعايير لوصف النسب النسبية للهواء والماء والمواد الصلبة في التربة. يُعرّف هذا القسم هذه المعايير وبعض العلاقات المتبادلة بينها. [ 2 ] [ 6 ] والترميز الأساسي كما يلي:

Vأ{\displaystyle V_{a}}،Vw{\displaystyle V_{w}}، وVs{\displaystyle V_{s}}تمثل أحجام الهواء والماء والمواد الصلبة في خليط التربة؛
دبليوأ{\displaystyle W_{a}}،دبليوw{\displaystyle W_{w}}، ودبليوs{\displaystyle W_{s}}تمثل أوزان الهواء والماء والمواد الصلبة في خليط التربة؛
مأ{\displaystyle M_{a}}،مw{\displaystyle M_{w}}، ومs{\displaystyle M_{s}}تمثل كتل الهواء والماء والمواد الصلبة في خليط التربة؛
ρأ{\displaystyle \rho _{a}}،ρw{\displaystyle \rho _{w}}، وρs{\displaystyle \rho _{s}}تمثل كثافات المكونات (الهواء والماء والمواد الصلبة) في خليط التربة؛

لاحظ أنه يمكن الحصول على الأوزان، W، بضرب الكتلة، M، في تسارع الجاذبية الأرضية، g؛ على سبيل المثال،دبليوs=مsز{\displaystyle W_{s}=M_{s}g}

الكثافة النوعية هي نسبة كثافة مادة ما مقارنة بكثافة الماء النقي (ρw=1ز/جم3{\displaystyle \rho _{w}=1 جم/سم^{3}}).

الكثافة النوعية للمواد الصلبة ،جيs=ρsρw{\displaystyle G_{s}={\frac {\rho _{s}}{\rho _{w}}}}

لاحظ أن الوزن النوعي ، الذي يُشار إليه عادةً بالرمزγ{\displaystyle \gamma }يمكن الحصول عليها بضرب الكثافة (ρ{\displaystyle \rho }) لمادة ما بفعل تسارع الجاذبية الأرضية،ز{\displaystyle g}.

الكثافة ، أو الكثافة الظاهرية ، أو الكثافة الرطبة ،ρ{\displaystyle \rho }، هي أسماء مختلفة لكثافة الخليط، أي الكتلة الكلية للهواء والماء والمواد الصلبة مقسومة على الحجم الكلي للهواء والماء والمواد الصلبة (تفترض كتلة الهواء صفراً لأغراض عملية):

ρ=مs+مwVs+Vw+Vأ=متVت{\displaystyle \rho ={\frac {M_{s}+M_{w}}{V_{s}+V_{w}+V_{a}}}={\frac {M_{t}}{V_{t}}}}

الكثافة الجافة ،ρد{\displaystyle \rho _{d}}، هي كتلة المواد الصلبة مقسومة على الحجم الكلي للهواء والماء والمواد الصلبة:

ρد=مsVs+Vw+Vأ=مsVت{\displaystyle \rho _{d}={\frac {M_{s}}{V_{s}+V_{w}+V_{a}}}={\frac {M_{s}}{V_{t}}}}

الكثافة الطافية ،ρ′{\displaystyle \rho '}تُعرَّف الكثافة بأنها كثافة الخليط مطروحًا منها كثافة الماء، وهي مفيدة إذا كانت التربة مغمورة تحت الماء:

ρ′=ρ -ρw{\displaystyle \rho '=\rho \ -\rho _{w}}

أينρw{\displaystyle \rho _{w}}هي كثافة الماء

محتوى الماء ،w{\displaystyle w}هي نسبة كتلة الماء إلى كتلة المادة الصلبة. ويمكن قياسها بسهولة عن طريق وزن عينة من التربة، وتجفيفها في فرن، ثم إعادة وزنها. وتصف الجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM) الإجراءات القياسية في هذا الشأن.

w=مwمs=دبليوwدبليوs{\displaystyle w={\frac {M_{w}}{M_{s}}}={\frac {W_{w}}{W_{s}}}}

نسبة الفراغ ،هـ{\displaystyle e}، هي نسبة حجم الفراغات إلى حجم المواد الصلبة:

هـ=VvVs=VvVت-Vv=ن1-ن{\displaystyle e={\frac {V_{v}}{V_{s}}}={\frac {V_{v}}{V_{t}-V_{v}}}={\frac {n}{1-n}}}

المسامية ،ن{\displaystyle n}، هي نسبة حجم الفراغات إلى الحجم الكلي، وترتبط بنسبة الفراغات:

ن=VvVت=VvVs+Vv=هـ1+هـ{\displaystyle n={\frac {V_{v}}{V_{t}}}={\frac {V_{v}}{V_{s}+V_{v}}}={\frac {e}{1+e}}}

درجة التشبع ،S{\displaystyle S}، هي نسبة حجم الماء إلى حجم الفراغات:

S=VwVv{\displaystyle S={\frac {V_{w}}{V_{v}}}}

انطلاقاً من التعريفات المذكورة أعلاه، يمكن استخلاص بعض العلاقات المفيدة باستخدام الجبر الأساسي.

ρ=(جيs+Sهـ)ρw1+هـ{\displaystyle \rho ={\frac {(G_{s}+Se)\rho _{w}}{1+e}}}
ρ=(1+w)جيsρw1+هـ{\displaystyle \rho ={\frac {(1+w)G_{s}\rho _{w}}{1+e}}}
w=Sهـجيs{\displaystyle w={\frac {Se}{G_{s}}}}

تصنيف التربة

يُصنّف مهندسو الجيوتقنية أنواع جزيئات التربة بإجراء اختبارات على عينات مُضطربة (مُجففة، مُمرّرة عبر المناخل، ومُعاد تشكيلها). يُوفّر هذا معلومات حول خصائص حبيبات التربة نفسها. مع ذلك، لا تُراعي اختبارات نسيج التربة التأثيرات المهمة لبنية التربة أو نسيجها ، وهما مصطلحان يصفان تماسك الجزيئات وأنماط ترتيبها في إطار حامل للأحمال، [ 29 ] بالإضافة إلى حجم المسام وتوزيع سوائلها. [ 30 ] كما يُصنّف الجيولوجيون الهندسيون التربة بناءً على نشأتها [ 31 ] وتاريخ ترسبها. [ 32 ]

تصنيف حبيبات التربة

في الولايات المتحدة ودول أخرى، يُستخدم نظام تصنيف التربة الموحد (USCS) بشكل شائع لتصنيف التربة. وتشمل أنظمة التصنيف الأخرى المعيار البريطاني BS 5930 ونظام تصنيف التربة التابع للجمعية الأمريكية لمسؤولي الطرق السريعة والنقل (AASHTO ). [ 3 ]

تصنيف الرمال والحصى

في نظام تصنيف التربة الأمريكي (USCS)، تُصنَّف الحصى (المُشار إليها بالرمز G ) والرمال (المُشار إليها بالرمز S ) وفقًا لتوزيع حجم حبيباتها. في هذا النظام، قد تُصنَّف الحصى إلى الرموز التالية: GW (حصى جيد التدرج)، GP (حصى ضعيف التدرج)، GM (حصى يحتوي على نسبة عالية من الطمي)، أو GC (حصى يحتوي على نسبة عالية من الطين). وبالمثل، تُصنَّف الرمال إلى SW ، SP ، SM ، أو SC . أما الرمال والحصى التي تحتوي على نسبة ضئيلة ولكنها غير مهملة من المواد الناعمة (5-12%)، فقد تُصنَّف تصنيفًا مزدوجًا مثل SW-SC .

حدود أتربيرغ

تُصنف الطينات والطمي، والتي تُسمى غالبًا "التربة الناعمة الحبيبات"، وفقًا لحدود أتربيرغ الخاصة بها . أكثر حدود أتربيرغ استخدامًا هي حد السيولة (يُرمز له بـ LL أوwل{\displaystyle w_{l}})، الحد البلاستيكي (يرمز له بـ PL أوwص{\displaystyle w_{p}})، وحد الانكماش (المشار إليه بـ SL ).

حد السيولة هو محتوى الماء الذي يتحول عنده سلوك التربة من حالة صلبة لدنة إلى حالة سائلة. أما حد اللدونة فهو محتوى الماء الذي يتحول عنده سلوك التربة من حالة صلبة لدنة إلى حالة صلبة هشة. ويتوافق حد الانكماش مع محتوى الماء الذي لا تنكمش التربة دونه عند جفافها. وتختلف كثافة التربة الناعمة الحبيبات تبعًا لمحتواها من الماء. [ 33 ]

نظرًا لأن الانتقالات بين الحالات تدريجية، فقد اعتمدت الاختبارات تعريفات اعتباطية لتحديد حدود هذه الحالات. يُحدد حد السيولة بقياس محتوى الماء الذي يُغلق عنده الأخدود بعد 25 ضربة في اختبار قياسي. [ 34 ] بدلاً من ذلك، يمكن استخدام جهاز اختبار المخروط الساقط لقياس حد السيولة. [ 35 ] تبلغ مقاومة القص غير المُصرّفة للتربة المُعاد تشكيلها عند حد السيولة حوالي 2 كيلو باسكال. [ 4 ] [ 36 ] أما حد اللدونة فهو محتوى الماء الذي لا يُمكن عنده دحرجة التربة يدويًا إلى  أسطوانات قطرها 3 مم. تتشقق التربة أو تتفتت عند دحرجتها إلى هذا القطر. تتميز التربة المُعاد تشكيلها عند حد اللدونة بصلابة عالية، حيث تبلغ مقاومة القص غير المُصرّفة حوالي 200 كيلو باسكال. [ 4 ] [ 36 ]

يُعرَّف مؤشر اللدونة لعينة تربة معينة بأنه الفرق بين حد السيولة وحد اللدونة للعينة؛ وهو مؤشر على كمية الماء التي يمكن لجزيئات التربة في العينة امتصاصها، ويرتبط بالعديد من الخصائص الهندسية مثل النفاذية، والانضغاطية، ومقاومة القص، وغيرها. [ 37 ] عمومًا، يتميز الطين ذو اللدونة العالية بنفاذية منخفضة، كما يصعب دكه. [ 38 ]

تصنيف الطمي والطين

وفقًا لنظام تصنيف التربة الموحد (USCS)، تُصنَّف الطمي والطين برسم قيم مؤشر اللدونة وحد السيولة على مخطط اللدونة. يفصل الخط A على المخطط الطين (المُرمز له بالرمز C في نظام USCS ) عن الطمي (المُرمز له بالرمز M ). يفصل حد السيولة 50% التربة ذات اللدونة العالية (المُرمز لها بالرمز H ) عن التربة ذات اللدونة المنخفضة (المُرمز لها بالرمز L ). على سبيل المثال، تُصنَّف التربة التي تقع فوق الخط A ويكون حد السيولة فيها أكبر من 50% على أنها CH . من التصنيفات الأخرى الممكنة للطمي والطين: ML و CL و MH . إذا كانت حدود أتربيرغ تقع في المنطقة المظللة على الرسم البياني بالقرب من نقطة الأصل، تُصنَّف التربة تصنيفًا مزدوجًا CL-ML.

مؤشر السيولة

يمكن تحديد تأثير محتوى الماء على قوة التربة المشبعة المعاد تشكيلها كمياً باستخدام مؤشر السيولة ، LI :

لأنا=w-Pللل-Pل{\displaystyle LI={\frac {w-PL}{LL-PL}}}

عندما يكون مؤشر اللدونة (LI) مساوياً لـ 1، تكون التربة المُعاد تشكيلها عند حد السيولة ، وتبلغ مقاومتها للقص غير المُصرّف حوالي 2 كيلو باسكال. أما عندما تكون التربة عند حد اللدونة ، فيكون مؤشر اللدونة (LI) مساوياً لـ 0، وتبلغ مقاومتها للقص غير المُصرّف حوالي 200 كيلو باسكال. [ 4 ] [ 39 ]

الكثافة النسبية

تتميز كثافة الرمال (التربة غير المتماسكة) عادةً بالكثافة النسبية،در{\displaystyle D_{r}}

در=هـمأx-هـهـمأx-هـمأنان100%{\displaystyle D_{r}={\frac {e_{max}-e}{e_{max}-e_{min}}}100\%}

أين:هـمأx{\displaystyle e_{max}}يمثل "الحد الأقصى لنسبة الفراغات" حالةً رخوةً للغاية،هـمأنان{\displaystyle e_{min}}يمثل "الحد الأدنى لنسبة الفراغات" حالة الكثافة العالية جدًا وهـ{\displaystyle e}هي نسبة الفراغات في الموقع . تُعرَّف الطرق المستخدمة لحساب الكثافة النسبية في ASTM D4254-00(2016). [ 40 ]

وبالتالي إذادر=100%{\displaystyle D_{r}=100\%}الرمل أو الحصى كثيف للغاية، وإذادر=0%{\displaystyle D_{r}=0\%}التربة رخوة للغاية وغير مستقرة.

التسرب: تدفق الماء في حالة مستقرة

مقطع عرضي يوضح تغير مستوى المياه الجوفية تبعاً لتضاريس السطح، بالإضافة إلى مستوى المياه الجوفية المرتفع.

في ميكانيكا التربة، يُعرف التسرب بأنه حركة الماء عبر التربة. إذا كانت ضغوط السوائل في طبقة التربة تتزايد بانتظام مع العمق وفقًا لـu=ρwزzw{\displaystyle u=\rho _{w}gz_{w}}، أينzw{\displaystyle z_{w}}إذا كان العمق أقل من مستوى المياه الجوفية ، فستسود الظروف الهيدروستاتيكية ولن تتدفق السوائل عبر التربة. مع ذلك، إذا كان مستوى المياه الجوفية مائلاً أو كان مرتفعاً، كما هو موضح في الرسم التوضيحي المرفق، فسيحدث تسرب. [ 41 ] في حالة التسرب المستقر، لا تتغير سرعات التسرب مع مرور الوقت. أما إذا كان مستوى المياه الجوفية يتغير مع مرور الوقت، أو إذا كانت التربة في طور التصلب، فلن تنطبق شروط التسرب المستقر. [ 42 ]

الإجهاد الفعال والخاصية الشعرية: الظروف الهيدروستاتيكية

الكرات المغمورة في الماء، مما يقلل من الإجهاد الفعال

لفهم ميكانيكا التربة، من الضروري فهم كيفية توزيع الإجهادات العمودية وإجهادات القص بين مختلف أطوارها. لا يُبدي الغاز ولا السائل مقاومة تُذكر لإجهاد القص . وتُوفّر مقاومة القص للتربة من خلال الاحتكاك وتداخل الجزيئات. ويعتمد الاحتكاك على إجهادات التلامس بين الحبيبات الصلبة. [ 43 ] أما الإجهادات العمودية، فتُوزّع بين السائل والجزيئات. [ 7 ] ورغم أن هواء المسام قابل للانضغاط نسبيًا، وبالتالي يتحمل إجهادًا عموديًا ضئيلًا في معظم المسائل الجيوتقنية ، فإن الماء السائل غير قابل للانضغاط نسبيًا، وإذا كانت الفراغات مشبعة بالماء، فيجب ضغط ماء المسام للخارج لتقريب الجزيئات من بعضها. [ 44 ]

ينص مبدأ الإجهاد الفعال، الذي قدمه كارل تيرزاجي ، على أنه يمكن حساب الإجهاد الفعال σ' (أي متوسط ​​الإجهاد بين الحبيبات الصلبة) عن طريق طرح ضغط المسام من الإجهاد الكلي:

σ′=σ-u{\displaystyle \sigma '=\sigma -u\,}[ 7 ]

حيث σ هو الإجهاد الكلي و u هو ضغط المسام. من غير العملي قياس σ' مباشرةً، لذا يُحسب الإجهاد الفعال الرأسي عمليًا من ضغط المسام والإجهاد الكلي الرأسي. من المهم أيضًا التمييز بين مصطلحي الضغط والإجهاد. بحسب التعريف، يكون الضغط عند نقطة ما متساويًا في جميع الاتجاهات، بينما قد تختلف الإجهادات عند نقطة ما باختلاف الاتجاهات. في ميكانيكا التربة، تُعتبر إجهادات وضغوط الضغط موجبة، بينما تُعتبر إجهادات الشد سالبة، وهو ما يختلف عن اصطلاح الإشارة للإجهاد في ميكانيكا المواد الصلبة.

الإجهاد الكلي

في حالة الأرض المستوية، يكون إجمالي الإجهاد الرأسي عند نقطة ما،σv{\displaystyle \sigma _{v}}يمثل متوسط ​​وزن كل شيء فوق تلك النقطة لكل وحدة مساحة. الإجهاد الرأسي أسفل طبقة سطحية منتظمة ذات كثافةρ{\displaystyle \rho }، والسماكةح{\displaystyle H}على سبيل المثال:

σv=ρزح=γح{\displaystyle \sigma _{v}=\rho gH=\gamma H}

أينز{\displaystyle g}هو التسارع الناتج عن الجاذبية، وγ{\displaystyle \gamma }يمثل الوزن النوعي للطبقة العلوية. في حال وجود طبقات متعددة من التربة أو الماء فوق النقطة المراد دراستها، يمكن حساب الإجهاد الرأسي بجمع حاصل ضرب الوزن النوعي وسماكة جميع الطبقات العلوية. يزداد الإجهاد الكلي مع ازدياد العمق بما يتناسب مع كثافة التربة العلوية. [ 45 ]

لا يمكن حساب الإجهاد الكلي الأفقي بهذه الطريقة. أما ضغوط التربة الجانبية فقد تم تناولها في موضع آخر.

ضغط ماء المسام

الظروف الهيدروستاتيكية

ينجذب الماء إلى أنبوب صغير بفعل التوتر السطحي. يكون ضغط الماء، u، سالباً فوق سطح الماء الحر وموجباً تحته.

إذا كانت مسامات التربة مملوءة بماء ساكن غير متدفق، فإن ضغط الماء في المسامات يكون هيدروستاتيكيًا . يقع مستوى الماء الجوفي عند العمق الذي يتساوى فيه ضغط الماء مع الضغط الجوي. [ 46 ] في الظروف الهيدروستاتيكية، يزداد ضغط الماء خطيًا مع العمق أسفل مستوى الماء الجوفي.

u=ρwزzw{\displaystyle u=\rho _{w}gz_{w}}

أينρw{\displaystyle \rho _{w}}هي كثافة الماء، وzw{\displaystyle z_{w}}هو العمق أسفل مستوى المياه الجوفية.

الخاصية الشعرية

بسبب التوتر السطحي ، يرتفع الماء في قناة شعرية صغيرة فوق سطح الماء الحر. وبالمثل، يرتفع الماء فوق مستوى الماء الجوفي إلى المسامات الصغيرة المحيطة بجزيئات التربة. في الواقع، قد تكون التربة مشبعة تمامًا لمسافة معينة فوق مستوى الماء الجوفي. فوق مستوى التشبع الشعري، قد تكون التربة رطبة، لكن محتواها المائي يتناقص مع الارتفاع. [ 47 ] إذا كان الماء في المنطقة الشعرية ساكنًا، فإن ضغط الماء يخضع لمعادلة التوازن الهيدروستاتيكي .u=ρwزzw{\displaystyle u=\rho _{w}gz_{w}}لكن لاحظ أنzw{\displaystyle z_{w}}تكون قيمة سالبة فوق مستوى الماء الجوفي. وبالتالي، تكون ضغوط الماء الهيدروستاتيكية سالبة فوق مستوى الماء الجوفي. يعتمد سُمك منطقة التشبع الشعري على حجم المسام، ولكن عادةً ما يتراوح ارتفاعها بين سنتيمتر واحد تقريبًا للرمل الخشن وعشرات الأمتار للطمي أو الطين. [ 3 ] في الواقع، تُعدّ مسامية التربة بنيةً كسورية منتظمة ، أي مجموعة من الكسور ذات الأبعاد D الموزعة بانتظام، بمتوسط ​​حجم خطي L. بالنسبة للتربة الطينية، وُجد أن L = 0.15  مم و D = 2.7. [ 48 ]

يُفسر التوتر السطحي للماء سبب عدم تصريف الماء من قلعة رملية مبللة أو كرة طينية رطبة. فالضغط السلبي للماء يجعل الماء يلتصق بالجسيمات ويجذبها نحو بعضها، والاحتكاك عند نقاط تلامس الجسيمات يُحافظ على استقرار القلعة الرملية. ولكن بمجرد غمر القلعة الرملية المبللة تحت سطح الماء الحر، يختفي الضغط السلبي وتنهار القلعة. وبالنظر إلى معادلة الإجهاد الفعال ،σ′=σ-u،{\displaystyle \sigma '=\sigma -u,}إذا كان ضغط الماء سالبًا، فقد يكون الإجهاد الفعال موجبًا، حتى على سطح حر (سطح يكون فيه الإجهاد العمودي الكلي صفرًا). يسحب ضغط المسام السالب الجزيئات معًا، مما يُسبب قوى ضغط تلامس بين الجزيئات . قد يكون ضغط المسام السالب في التربة الطينية أقوى بكثير من ضغط المسام السالب في التربة الرملية. [ 49 ] يُفسر ضغط المسام السالب سبب انكماش التربة الطينية عند جفافها وتمددها عند ترطيبها. يمكن أن يُسبب التمدد والانكماش أضرارًا جسيمة، خاصةً للمنشآت الخفيفة والطرق. [ 50 ]

تتناول الأقسام اللاحقة من هذه المقالة ضغوط المياه المسامية لمشاكل التسرب والتصلب .

التماسك: تدفق عابر للمياه

تشبيه التماسك. يدعم الماءُ أسفل المكبسَ نابضٌ. عند تطبيق حمل على المكبس، يزداد ضغط الماء لدعم هذا الحمل. ومع تسرب الماء ببطء عبر الفتحة الصغيرة، ينتقل الحمل من ضغط الماء إلى قوة النابض.

التصلب عمليةٌ يقلّ حجم التربة من خلالها. يحدث ذلك عند تعرّض التربة لضغطٍ يُؤدي إلى تماسك جزيئاتها بشكلٍ أكبر، وبالتالي تقليل حجمها عن طريق إطلاق الهواء والماء المتداخلين. عندما يحدث هذا في تربةٍ مشبعةٍ بالماء، يُضغط الماء خارجها. قد يستغرق ضغط الماء من طبقةٍ سميكةٍ من التربة الطينية سنوات، بينما قد يُضغط الماء من طبقةٍ رمليةٍ في غضون ثوانٍ. [ 51 ] يُؤدي بناء أساسات المباني أو إنشاء سدودٍ جديدةٍ إلى تصلب التربة أسفلها، مما يُسبب هبوطًا قد يُلحق الضرر بالمبنى أو السد. [ 52 ] طوّر كارل تيرزاجي نظرية التصلب أحادي البُعد التي تُتيح التنبؤ بمقدار الهبوط والوقت اللازم لحدوثه. [ 53 ] قام موريس بيو بتطوير نظرية تماسك التربة ثلاثية الأبعاد بشكل كامل، موسعًا النموذج أحادي البعد الذي طوره تيرزاجي سابقًا ليشمل فرضيات أكثر عمومية، ومقدمًا مجموعة المعادلات الأساسية للمرونة المسامية . [ 7 ] [ 54 ] تُختبر التربة باستخدام جهاز قياس الانضغاط لتحديد معامل الانضغاط ومعامل التماسك. [ 55 ]

عند إزالة الضغط عن التربة المتماسكة، تعود التربة إلى وضعها الأصلي، ساحبةً الماء إلى مساماتها، ومستعيدةً جزءًا من حجمها المفقود أثناء عملية التماسك. وإذا أُعيد تطبيق الضغط، فإن التربة ستتماسك مرة أخرى وفقًا لمنحنى إعادة الضغط، المحدد بمؤشر إعادة الضغط. تُعتبر التربة التي تم تماسكها تحت ضغط كبير ثم أُزيل عنها الضغط تربة متماسكة بشكل زائد . يُطلق على أقصى إجهاد رأسي فعال سابق اسم إجهاد ما قبل التماسك . أما التربة التي تتعرض حاليًا لأقصى إجهاد رأسي فعال سابق فتُعتبر تربة متماسكة بشكل طبيعي . نسبة التماسك الزائد (OCR) هي نسبة أقصى إجهاد رأسي فعال سابق إلى الإجهاد الرأسي الفعال الحالي. تُعد نسبة التماسك الزائد مهمة لسببين: أولًا، لأن انضغاطية التربة المتماسكة بشكل طبيعي أكبر بكثير من انضغاطية التربة المتماسكة بشكل زائد، وثانيًا، يرتبط سلوك القص وتمدد التربة الطينية بنسبة التماسك الزائد من خلال ميكانيكا التربة في الحالة الحرجة . تتميز التربة الطينية شديدة التماسك بخاصية التمدد، بينما تميل التربة المتماسكة بشكل طبيعي إلى الانكماش. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

سلوك القص: الصلابة والقوة

منحنى الإجهاد والانفعال النموذجي لتربة متمددة مُصرفة

تُحدد مقاومة القص وصلابة التربة مدى استقرارها أو مقدار تشوهها. [ 56 ] تُعد معرفة هذه المقاومة ضرورية لتحديد استقرار المنحدر، وما إذا كان المبنى أو الجسر قد يغوص عميقًا في الأرض، والضغوط القصوى على الجدار الاستنادي. [ 57 ] من المهم التمييز بين انهيار عنصر التربة وانهيار المنشأة الجيوتقنية (مثل أساسات المبنى أو المنحدر أو الجدار الاستنادي )؛ إذ قد تصل بعض عناصر التربة إلى ذروة مقاومتها قبل انهيار المنشأة. [ 58 ] يمكن استخدام معايير مختلفة لتحديد "مقاومة القص" و" نقطة الخضوع " لعنصر التربة من منحنى الإجهاد والانفعال . يمكن تعريف ذروة مقاومة القص بأنها ذروة منحنى الإجهاد والانفعال، أو مقاومة القص عند الحالة الحرجة بأنها القيمة بعد انفعالات كبيرة عندما تستقر مقاومة القص. إذا لم يستقر منحنى الإجهاد والانفعال قبل نهاية اختبار مقاومة القص، يُعتبر أحيانًا أن "المقاومة" هي مقاومة القص عند انفعال يتراوح بين 15 و20%. [ 50 ] تعتمد مقاومة القص للتربة على عوامل عديدة، منها الإجهاد الفعال ونسبة الفراغات . [ 59 ]

تُعدّ صلابة القص مهمة، على سبيل المثال، لتقييم مقدار تشوهات الأساسات والمنحدرات قبل الانهيار، ولأنها مرتبطة بسرعة موجة القص . [ 60 ] يُطلق على ميل الجزء الأولي، شبه الخطي، من رسم بياني لإجهاد القص كدالة لانفعال القص اسم معامل القص .

الاحتكاك والتشابك والتمدد

زاوية الراحة

التربة عبارة عن مجموعة من الجزيئات ذات تماسك ضعيف أو معدوم ، بينما قد تتكون الصخور (مثل الحجر الرملي ) من مجموعة من الجزيئات المتماسكة بقوة بروابط كيميائية. وتعود مقاومة القص للتربة بشكل أساسي إلى الاحتكاك بين الجزيئات ، ولذلك، فإن مقاومة القص على مستوى معين تتناسب تقريبًا مع الإجهاد العمودي الفعال على ذلك المستوى. [ 3 ] وبالتالي، ترتبط زاوية الاحتكاك الداخلي ارتباطًا وثيقًا بزاوية الميل المستقر القصوى، والتي تُسمى غالبًا زاوية الاستقرار .

إضافةً إلى الاحتكاك، تستمد التربة مقاومة قص كبيرة من تداخل حبيباتها. فإذا كانت الحبيبات متراصة بكثافة، فإنها تميل إلى التباعد عن بعضها البعض عند تعرضها لإجهاد القص . وقد أطلق أوزبورن رينولدز على تمدد مصفوفة الجسيمات الناتج عن القص اسم " التمدد" . [ 39 ] [ 61 ] عند النظر إلى الطاقة اللازمة لقص مجموعة من الجسيمات، نجد أن هناك طاقة مُدخلة من قوة القص (T) التي تتحرك مسافة ( ×) ، وطاقة مُدخلة من القوة العمودية (N) التي تتمدد بها العينة مسافة (y). [ 39 ] ونظرًا للطاقة الإضافية اللازمة لتمدد الجسيمات في مواجهة الضغوط المحيطة، فإن التربة المتمددة تتمتع بقوة قصوى أكبر من التربة المنكمشة. علاوة على ذلك، مع تمدد حبيبات التربة المتمددة، تصبح أقل تماسكًا (تزداد نسبة فراغاتها)، ويقل معدل تمددها حتى تصل إلى نسبة فراغات حرجة. تصبح التربة المنكمشة أكثر كثافة مع تعرضها للقص، ويتناقص معدل انكماشها حتى تصل إلى نسبة فراغات حرجة. [ 62 ]

يفصل خط الحالة الحرجة بين حالتي التمدد والانكماش للتربة.

تعتمد قابلية التربة للتمدد أو الانكماش بشكل أساسي على ضغط الحصر ونسبة الفراغات فيها. يكون معدل التمدد مرتفعًا إذا كان ضغط الحصر منخفضًا ونسبة الفراغات منخفضة. ويكون معدل الانكماش مرتفعًا إذا كان ضغط الحصر مرتفعًا ونسبة الفراغات مرتفعة. وكتقريب أولي، يفصل خط الحالة الحرجة بين منطقتي الانكماش والتمدد. [ 63 ]

معايير الفشل

بعد أن تصل التربة إلى الحالة الحرجة ، فإنها تتوقف عن الانكماش أو التمدد، ويتوقف إجهاد القص على مستوى الفشل.τجرأنات{\displaystyle \tau _{crit}} يتم تحديده بواسطة الإجهاد العمودي الفعال على مستوى الفشلσن′{\displaystyle \sigma _{n}'} وزاوية الاحتكاك في الحالة الحرجةϕجرأنات′ {\displaystyle \phi _{crit}'\ }:

τجرأنات=σن′لون برونزي⁡ϕجرأنات′ {\displaystyle \tau _{crit}=\sigma _{n}'\tan \phi _{crit}'\ }

قد تكون قوة التربة القصوى أكبر، وذلك بسبب تأثير التداخل (التمدد). ويمكن توضيح ذلك على النحو التالي:

τصهـأك=σن′لون برونزي⁡ϕصهـأك′ {\displaystyle \tau _{peak}=\sigma _{n}'\tan \phi _{peak}'\ }

أينϕصهـأك′>ϕجرأنات′{\displaystyle \phi _{peak}'>\phi _{crit}'}مع ذلك، يتطلب استخدام زاوية احتكاك أكبر من قيمة الحالة الحرجة في التصميم عناية فائقة. ففي التطبيقات العملية، كالأساسات والمنحدرات والجدران الاستنادية، لن يتم تفعيل أقصى قوة في جميع أنحاء المنطقة في الوقت نفسه. وتتميز زاوية الاحتكاك في الحالة الحرجة بثباتها النسبي مقارنةً بزاوية الاحتكاك القصوى، ولذا يمكن الاعتماد عليها بثقة. [ 3 ] [ 4 ] [ 39 ]

وعدم إدراك أهمية التمدد، اقترح كولوم أن قوة القص للتربة يمكن التعبير عنها كمزيج من مكونات الالتصاق والاحتكاك : [ 39 ]

τو=ج′+σو′لون برونزي⁡ϕ′{\displaystyle \tau _{f}=c'+\sigma _{f}'\tan \phi '\,}

بات من المعروف الآن أنج′{\displaystyle c'} وϕ′{\displaystyle \phi '}إنّ المعاملات الواردة في المعادلة الأخيرة ليست من الخصائص الأساسية للتربة. [ 3 ] [ 6 ] [ 39 ] [ 64 ] على وجه الخصوص،ج′{\displaystyle c'}وϕ′{\displaystyle \phi '}تختلف هذه القيم باختلاف مقدار الإجهاد الفعال. [ 6 ] [ 64 ] ووفقًا لسكوفيلد (2005)، [ 39 ] فإن الاستخدام طويل الأمد لـج′{\displaystyle c'}وقد أدى ذلك عملياً إلى اعتقاد العديد من المهندسين خطأً بأنج′{\displaystyle c'}يُعدّ هذا معيارًا أساسيًا. هذا الافتراض هوج′{\displaystyle c'}وϕ′{\displaystyle \phi '}قد تؤدي الثوابت إلى المبالغة في تقدير قوة الذروة. [ 3 ] [ 64 ]

البنية، والنسيج، والكيمياء

بالإضافة إلى عنصري الاحتكاك والتشابك (التمدد) اللذين يُسهمان في قوة التربة، يلعب تركيبها وبنيتها دورًا هامًا في سلوكها. يشمل تركيب التربة وبنيتها عوامل مثل تباعد الجزيئات الصلبة وترتيبها، أو كمية مياه المسام وتوزيعها المكاني. [ 65 ] في بعض الحالات، تتراكم المواد الأسمنتية عند نقاط تلامس الجزيئات، كما هو الحال في ترسيب الكربونات المُحفز ميكروبيًا ، والذي يُستخدم لتحسين الخواص الميكانيكية للتربة. [ 66 ] يتأثر السلوك الميكانيكي للتربة بكثافة الجزيئات وتركيبها أو ترتيبها، بالإضافة إلى كمية السوائل الموجودة وتوزيعها المكاني (مثل الماء والفراغات الهوائية). تشمل العوامل الأخرى الشحنة الكهربائية للجزيئات، والتركيب الكيميائي لمياه المسام ، والروابط الكيميائية (مثل تماسك الجزيئات من خلال مادة صلبة مثل كربونات الكالسيوم المُعاد تبلورها). [ 1 ] [ 64 ]

القص المصرف وغير المصرف

تكون الرمال الرطبة على طول الشاطئ في الأصل متراصة بكثافة بفعل المياه المتدفقة. ويؤدي ضغط القدم على الرمال إلى تمددها (انظر: تمدد رينولدز ) ، مما يسحب الماء من السطح إلى المسام.

يؤثر وجود سوائل شبه غير قابلة للانضغاط، كالماء، في مسامات التربة على قدرة هذه المسامات على التمدد أو الانكماش. فإذا كانت المسامات مشبعة بالماء، يجب امتصاص الماء إلى داخل المسامات المتمددة لملئها. وبالمثل، في حالة التربة القابلة للانكماش، يجب ضغط الماء خارج المسامات للسماح بالانكماش. [ 67 ]

يؤدي تمدد الفراغات إلى ضغوط مائية سالبة تسحب السائل إلى داخل المسام، بينما يؤدي انكماش الفراغات إلى ضغوط مسامية موجبة تدفع الماء إلى خارج المسام. إذا كان معدل القص كبيرًا جدًا مقارنةً بمعدل امتصاص الماء إلى داخل المسام المتمددة أو المنكمشة أو ضغطه خارجها، يُسمى القص حينها بالقص غير المُصرّف. أما إذا كان القص بطيئًا بما يكفي بحيث تكون الضغوط المائية ضئيلة، فيُسمى القص حينها بالقص المُصرّف . خلال القص غير المُصرّف، يتغير ضغط الماء (u) تبعًا لميول تغير الحجم. من معادلة الإجهاد الفعال، يؤثر تغير (u) بشكل مباشر على الإجهاد الفعال وفقًا للمعادلة التالية:

σ′=σ-u{\displaystyle \sigma '=\sigma -u\,}

وتتأثر قوة القص بشدة بالإجهاد الفعال. وبناءً على ذلك، قد تكون قوة القص غير المصرفة للتربة أصغر أو أكبر من قوة القص المصرفة، وذلك تبعاً لما إذا كانت التربة قابلة للانكماش أو قابلة للتمدد. [ 68 ]

اختبارات القص

يمكن قياس معايير القوة في المختبر باستخدام اختبار القص المباشر ، واختبار القص ثلاثي المحاور ، واختبار القص البسيط، واختبار المخروط الساقط ، واختبار القص اليدوي (باستخدام ريشة القص ) ؛ وهناك العديد من الأجهزة الأخرى والتعديلات عليها المستخدمة عمليًا اليوم. تشمل الاختبارات التي تُجرى لتحديد قوة وصلابة التربة في الأرض اختبار اختراق المخروط واختبار الاختراق القياسي . [ 69 ]

عوامل أخرى

تتأثر علاقة الإجهاد والانفعال للتربة، وبالتالي قوة القص، بما يلي: [ 70 ]

  1. تكوين التربة (مادة التربة الأساسية): علم المعادن ، حجم الحبيبات وتوزيع حجم الحبيبات ، شكل الجزيئات، نوع ومحتوى سائل المسام، الأيونات الموجودة على الحبيبات وفي سائل المسام.
  2. الحالة (الابتدائية): تُحدد بنسبة الفراغات الأولية ، والإجهاد العمودي الفعال، وإجهاد القص (تاريخ الإجهاد). ويمكن وصف الحالة بمصطلحات مثل: رخوة، كثيفة، متماسكة بشكل مفرط، متماسكة بشكل طبيعي، صلبة، لينة، انكماشية، تمددية، إلخ.
  3. البنية : تشير إلى ترتيب الجزيئات داخل كتلة التربة ؛ أي الطريقة التي تتراص بها هذه الجزيئات أو تتوزع. وتشمل هذه البنية خصائص مثل الطبقات، والفواصل، والشقوق، والأسطح الملساء ، والفراغات، والجيوب، والتماسك ، وغيرها. وتُوصَف بنية التربة بمصطلحات مثل: غير مضطربة، مضطربة، مُعاد تشكيلها، مضغوطة، متماسكة؛ مُتكتلة ، مُشابهة لقرص العسل، أحادية الحبيبات؛ مُتكتلة ، مُفككة؛ مُطبقة، مُتراكبة، مُرققة؛ مُتجانسة الخواص ، وغير مُتجانسة الخواص .
  4. ظروف التحميل : مسار الإجهاد الفعال - المصرف، غير المصرف، ونوع التحميل - المقدار، المعدل (ثابت، ديناميكي)، والتاريخ الزمني (رتيب، دوري).

التطبيقات

ضغط التربة الجانبي

تُستخدم نظرية الإجهاد الجانبي للتربة لتقدير مقدار الإجهاد الذي يمكن أن تُمارسه التربة عموديًا على الجاذبية. وهذا هو الإجهاد المُسلط على الجدران الاستنادية . [ 71 ] يُعرَّف معامل الإجهاد الجانبي للتربة، K، بأنه نسبة الإجهاد الفعال الجانبي (الأفقي) إلى الإجهاد الفعال الرأسي للتربة غير المتماسكة (K = σ'h / σ'v ) . وهناك ثلاثة معاملات: إجهاد السكون، والإجهاد الفعال، والإجهاد السلبي. إجهاد السكون هو الإجهاد الجانبي في الأرض قبل حدوث أي اضطراب. وتُتحقق حالة الإجهاد الفعال عندما يتحرك الجدار بعيدًا عن التربة تحت تأثير الإجهاد الجانبي، وينتج ذلك عن انهيار القص بسبب انخفاض الإجهاد الجانبي. وتُتحقق حالة الإجهاد السلبي عندما يُدفع الجدار في التربة لمسافة كافية لإحداث انهيار القص داخل الكتلة نتيجة لزيادة الإجهاد الجانبي. وهناك العديد من النظريات لتقدير الإجهاد الجانبي للتربة؛ بعضها قائم على التجربة ، وبعضها الآخر مُشتق تحليليًا. [ 72 ]

قدرة التحمل

قدرة تحمل التربة هي متوسط ​​إجهاد التلامس بين الأساس والتربة الذي يُسبب انهيار القص في التربة. يُحسب إجهاد التحمل المسموح به بقسمة قدرة التحمل على معامل أمان. في بعض الأحيان، في مواقع التربة الرخوة، قد تحدث هبوطات كبيرة تحت الأساسات المُحمّلة دون حدوث انهيار قص فعلي؛ في مثل هذه الحالات، يُحدد إجهاد التحمل المسموح به بناءً على أقصى هبوط مسموح به. من المهم خلال مرحلتي الإنشاء والتصميم للمشروع تقييم قوة الطبقة التحتية. يُستخدم اختبار نسبة تحمل كاليفورنيا (CBR) بشكل شائع لتحديد مدى ملاءمة التربة كطبقة تحتية للتصميم والإنشاء. كما يُستخدم اختبار تحميل الصفيحة الميداني بشكل شائع للتنبؤ بتشوهات وخصائص انهيار التربة/الطبقة التحتية ومعامل رد فعل الطبقة التحتية (ks). [ 73 ] يُستخدم معامل رد فعل الطبقة التحتية (ks) في تصميم الأساسات، ودراسات تفاعل التربة مع المنشآت ، وتصميم أرصفة الطرق السريعة.

تُستخدم الطرق الميدانية بشكل شائع لتقييم صلابة التربة وقدرتها على التحمل في ظروفها الطبيعية. بالإضافة إلى الطرق التقليدية، اكتسب اختبار مقياس الانحراف الخفيف (LWD) اهتمامًا متزايدًا كطريقة سريعة وسهلة الاستخدام لتقييم سلوك التربة القريبة من السطح. يمكن استخدام قياسات LWD لتقدير معلمات الصلابة ، وقد أظهرت ارتباطًا قويًا بالخصائص الهندسية الأساسية مثل معامل المرونة وخصائص التشوه. [ 74 ]

أظهرت التطورات اللاحقة إمكانية دمج بيانات LWD في التحليل الميكانيكي التجريبي والنمذجة العددية لتحسين التنبؤات باستجابة الرصف وسلوك التربة تحت التحميل. [ 75 ] [ 76 ]

وقد وسعت الدراسات التحليلية الحديثة أيضاً من أساليب توزيع الإجهاد الكلاسيكية لتمثيل استجابة التربة بشكل أفضل تحت تأثير التحميل الديناميكي لمخلفات الحفر، مما يوفر تفسيراً أفضل للقياسات في الموقع. [ 77 ]

استقرار المنحدرات

مقطع انزلاقي بسيط على منحدر

يشمل مجال استقرار المنحدرات تحليل الاستقرار الساكن والديناميكي لمنحدرات السدود الترابية والصخرية، ومنحدرات أنواع أخرى من السدود الترابية، والمنحدرات المحفورة، والمنحدرات الطبيعية في التربة والصخور اللينة. [ 78 ]

كما هو موضح على اليمين، يمكن أن تتشكل منطقة ضعف كروية الشكل في المنحدرات الترابية. ويمكن حساب احتمالية حدوث ذلك مسبقًا باستخدام برنامج تحليل دائري ثنائي الأبعاد بسيط. [ 79 ] وتتمثل إحدى الصعوبات الرئيسية في التحليل في تحديد مستوى الانزلاق الأكثر احتمالًا لأي حالة معينة. [ 80 ] وقد تم تحليل العديد من الانهيارات الأرضية بعد وقوعها فقط. [ 81 ] وتُعد الانهيارات الأرضية مقابل قوة الصخور عاملين يجب أخذهما في الاعتبار. [ 82 ]

التطورات الأخيرة

من الاكتشافات الحديثة في ميكانيكا التربة أن تشوه التربة يمكن وصفه بأنه سلوك نظام ديناميكي . يُشار إلى هذا النهج في ميكانيكا التربة باسم ميكانيكا التربة القائمة على الأنظمة الديناميكية (DSSM). [ 83 ] وتفترض DSSM ببساطة أن تشوه التربة هو عملية بواسون تتحرك فيها الجسيمات إلى موضعها النهائي تحت تأثير إجهادات قص عشوائية . [ 83 ]

يقوم نموذج DSSM على فكرة أن التربة (بما فيها الرمال) يمكن قصها حتى تصل إلى حالة استقرار ، حيث لا يحدث أي تغيير في إجهاد القص ، أو إجهاد الحصر الفعال ، أو نسبة الفراغات ، وذلك في ظل معدل إجهاد ثابت . وقد عرّف ستيف ج. بولوس، الأستاذ المشارك في قسم ميكانيكا التربة بجامعة هارفارد ، حالة الاستقرار تعريفًا رسميًا، مستندًا إلى فرضية كان آرثر كاساغراندي يصوغها في أواخر مسيرته المهنية. [ 84 ] تختلف حالة الاستقرار عن حالة " الحالة الحرجة "، إذ تُحدد بنية ثابتة إحصائيًا عند حالة الاستقرار. [ 84 ] كما أن قيم حالة الاستقرار تعتمد بشكل طفيف جدًا على معدل الإجهاد.

تصل العديد من الأنظمة في الطبيعة إلى حالات استقرار، وتصف نظرية الأنظمة الديناميكية هذه الأنظمة. ويمكن وصف قص التربة أيضًا كنظام ديناميكي. [ 85 ] [ 83 ] الأساس الفيزيائي لنظام قص التربة الديناميكي هو عملية بواسون، حيث تتحرك الجسيمات إلى حالة الاستقرار عند إجهادات قص عشوائية. [ 86 ] وقد عمم جوزيف [ 87 ] هذا المفهوم، حيث تتحرك الجسيمات إلى موضعها النهائي (وليس فقط حالة الاستقرار) عند إجهادات قص عشوائية. ونظرًا لأصولها في مفهوم حالة الاستقرار، يُطلق على ميكانيكا التربة الديناميكية أحيانًا اسم "ميكانيكا تربة هارفارد". [ 88 ]

تُتيح طريقة DSSM مطابقة دقيقة للغاية لمنحنيات الإجهاد والانفعال، بما في ذلك الرمال. ولأنها تتعقب الظروف على مستوى الانهيار، فإنها تُوفر أيضًا مطابقة دقيقة لمنطقة ما بعد الانهيار في الطين والطمي الحساسين، وهو أمر لا تستطيع النظريات الأخرى القيام به. بالإضافة إلى ذلك، تُفسر DSSM العلاقات الرئيسية في ميكانيكا التربة التي كانت تُعتبر حتى الآن من المسلمات، على سبيل المثال، لماذا تتغير مقاومة القص القصوى غير المُصرفة المُقاسة مع لوغاريتم نسبة التصلب الزائد ، ولماذا تُقاس منحنيات الإجهاد والانفعال مع إجهاد الحصر الفعال الأولي؛ ولماذا يجب أن تتغير نسبة الفراغات في التصلب أحادي البعد مع لوغاريتم الإجهاد الرأسي الفعال، ولماذا يكون منحنى نهاية المرحلة الأولية فريدًا لزيادات الحمل الساكن، ولماذا يجب أن تكون نسبة قيمة الزحف Cα إلى معامل الانضغاط Cc ثابتة تقريبًا لمجموعة واسعة من أنواع التربة. [ 89 ]

الاختبار في الموقع

من بين تقنيات الاختبار الحديثة في الموقع، يوفر مقياس الانحراف خفيف الوزن (LWD) طريقة سريعة لتقدير صلابة التربة وخصائص تشوهها. إن سهولة نقله وكفاءته تجعله مناسبًا بشكل خاص للتقييم الميداني للطبقات التحتية والمواد غير المربوطة في تطبيقات هندسة الطرق . [ 90 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 ميتشل، جيمس ك.؛ سوغا، كينيتشي (2005). أساسيات سلوك التربة (  الطبعة الثالثة). هوبوكين، نيو جيرسي: جون وايلي وأولاده . ISBN 978-0-471-46302-3تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 يونيو 2026 .
  2. 1 2 3 4 5 6 سانتامارينا، ج. كارلوس؛ كلاين، كاثرين أ.؛ فام، محب أ. (2001). التربة والأمواج: سلوك المواد الجسيمية، وخصائصها، ومراقبة العمليات . هوبوكين، نيو جيرسي: جون وايلي وأولاده . ISBN 978-0-471-49058-6تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 يونيو 2026 .
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 باوري، ويليام (2004). ميكانيكا التربة: المفاهيم والتطبيقات (الطبعة الثانية ). أبينغدون أون تيمز، المملكة المتحدة: تايلور وفرانسيس . ISBN  978-0415311564تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 يونيو 2026 .
  4. 1 2 3 4 5 6 بولتون، مالكولم (1979). دليل ميكانيكا التربة . لندن، المملكة المتحدة: ماكميلان للتعليم . ISBN 978-0333189320تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 يونيو 2026 .
  5. ↑ فانغ، هساي-يانغ؛ دانيلز، جون ل. (2006). مقدمة في الهندسة الجيوتقنية: منظور بيئي . بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي . رقم ISBN 978-0415304023تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 يونيو 2026 .
  6. 1 2 3 4 5 لامب، تي. ويليام؛ ويتمان، روبرت ف. (1979). ميكانيكا التربة، نسخة النظام الدولي للوحدات . هوبوكين، نيو جيرسي: جون وايلي وأولاده . ISBN 978-0471024910تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 يونيو 2026 .
  7. 1 2 3 4 غيريرو، فينتشنزو؛ مازولي، ستيفانو (5 مارس 2021). "نظرية الإجهاد الفعال في التربة والصخور وآثارها على عمليات التكسير: مراجعة" . علوم الأرض . 11 (3) 119. Bibcode : 2021Geosc..11..119G . doi : 10.3390/geosciences11030119 .
  8. ↑ درور، إيشاي؛ يارون، برونو؛ بيركويتز، برايان (13 سبتمبر 2021). "التأثير البشري على جميع العوامل المكونة للتربة خلال عصر الأنثروبوسين" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية للبيئة . 2 (1): 11-19 . doi : 10.1021/acsenvironau.1c00010 . ISSN 2694-2518 . 
  9. ↑ كاموفو، داريو (مايو 1995). "التجوية الفيزيائية للأحجار" . مجلة علوم البيئة الشاملة . 167 ( 1-3 ): 1-14 . doi : 10.1016/0048-9697(95)04565-I . تاريخ الاسترجاع: 3 يونيو 2026 .
  10. ↑ سوزوكي، يوشياكي؛ ماتسوبارا، تيروو؛ هوشينو، ميتسو (مارس 2003). "تحلل الحبيبات المعدنية بواسطة ديدان الأرض ويرقات الخنافس" . جيوديرما . 112 ( 1-2 ): 131-142 . doi : 10.1016/S0016-7061(02)00300-2 . ISSN 1872-6259 . تاريخ الاسترجاع: 4 يونيو 2026 . 
  11. ↑ جاكسون، ماريون ليروي؛ شيرمان، جي. دونالد (1953). "التجوية الكيميائية للمعادن في التربة" . في نورمان، أندرو جي. (محرر). التقدم في علم الزراعة . المجلد 5. أمستردام، هولندا: إلسيفير . الصفحات 219-318 . ISBN   978-0-12-000705-9تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 يونيو 2026 .{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة )
  12. ↑ بيرنر، روبرت أ.؛ هولدرين، جورج ر. الابن (1 يونيو 1977). "آلية تجوية الفلسبار: بعض الأدلة الرصدية" . الجيولوجيا . 5 (6): 369-372 . doi : 10.1130/0091-7613(1977)5 < 369:MOFWSO > 2.0.CO ; 2. تم الاطلاع عليه في 4 يونيو 2026 .
  13. ↑ فينلي، روجر د.؛ محمود، شهيد؛ روزنستوك، نيكولاس؛ بولو-بي، إميل ب.؛ كولر، ستيفان ج.؛ فهد، زينب؛ روسلينغ، آنا؛ والندر، هاكان؛ بيليزيد، سليم؛ بيشوب، كيفن؛ ليان، بن (25 مارس 2020). "التجوية البيولوجية وعواقبها على مستويات مكانية مختلفة: من النطاق النانوي إلى النطاق العالمي" . علوم الأرض الحيوية . 17 (6): 1507-1533 . doi : 10.5194/bg-17-1507-2020 .
  14. ^ واكاتسوكي، توشيوكي؛ راسيدين، أزوار (مارس 1992). "معدلات التجوية وتكوين التربة" . جيوديرما . 52 ( 3– 4): 251– 263. دوى : 10.1016/0016-7061(92)90040-E . ردمك 1872-6259 . تم الاسترجاع في 4 يونيو 2026 . 
  15. ↑ بليك، روث إي؛ والتر، إل إم (يوليو 1999). "حركية ذوبان الفلسبار والكوارتز عند درجة حرارة 70-80 درجة مئوية ودرجة حموضة قريبة من التعادل: تأثيرات الأحماض العضوية وكلوريد الصوديوم" . مجلة جيوكيميكا إت كوزموكيميكا أكتا . 63 ( 13-14 ): 2043-2059 . doi : 10.1016/S0016-7037(99)00072-1 . تاريخ الاسترجاع: 4 يونيو 2026 .
  16. ↑ فولك، روبرت ل. (يوليو 1954). "التمييز بين حجم الحبيبات والتركيب المعدني في تسمية الصخور الرسوبية" . مجلة الجيولوجيا . 62 (4): 344-359 . doi : 10.1086/626171 . تاريخ الاسترجاع: 4 يونيو 2026 .
  17. ↑ مكاف، آي. نيك (2008). "فرز الحجم أثناء نقل وترسيب الرواسب الدقيقة: الطمي القابل للفرز وسرعة التدفق" . في: ريبسكو، ميشيل؛ كاميرلينغي، أنجيلو (محرران). كونتوريتس . تطورات في علم الرسوبيات. المجلد 60. أمستردام، هولندا: إلسيفير . الصفحات 121-142 . doi : 10.1016/S0070-4571(08)00208-2 . ISBN   978-0080931869ISSN 0070-4571 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 يونيو 2026 . 
  18. ^ فاريل، يوجين ج. شيرمان، دوغلاس J.؛ إليس، جان تايلور؛ لي ، بيليانج (ديسمبر 2012). "التوزيع الرأسي لحجم الحبوب للرمل المذرى بالرياح" . البحوث الإيولية . 7 : 51– 61. دوى : 10.1016/j.aeolia.2012.03.003 . ISSN 2212-1684 . تم الاسترجاع في 4 يونيو 2026 . 
  19. ↑ بولتون، جيفري س. (ديسمبر 1978). "أشكال الصخور وتوزيع أحجام حبيبات الحطام كمؤشرات على مسارات النقل عبر النهر الجليدي وتكوين الرواسب الجليدية" . علم الرسوبيات . 25 (6): 773-799 . doi : 10.1111/j.1365-3091.1978.tb00329.x . ISSN 1365-3091 . تاريخ الاسترجاع: 4 يونيو 2026 . 
  20. ↑ كورتي، أرتورو إي. (25 أكتوبر 1963). "فرز الجسيمات عن طريق التجميد والذوبان المتكرر" . مجلة ساينس . 142 (3591): 499-501 . doi : 10.1126/science.142.3591.499 . تاريخ الاسترجاع: 4 يونيو 2026 .
  21. ↑ هو، تشنغبو؛ تشانغ، جونهوي؛ تان، شين؛ يانغ، هاو (30 أكتوبر 2024). "دراسة حول التوزيع المورفولوجي وطرق نمذجة جزيئات النهر في المقاطع العلوية والسفلية" . المواد . 17 (21) 5290. doi : 10.3390/ma17215290 .
  22. ↑ غودي، أندرو؛ بول، بيتر أ. (مايو-يونيو 1984). "تغير عملية المنحدر وترسب الطمي في سوازيلاند: تحليل بالمجهر الإلكتروني الماسح" . عمليات سطح الأرض وتضاريسها . 9 (3): 289-299 . doi : 10.1002/esp.3290090308 . تاريخ الاسترجاع: 4 يونيو 2026 .
  23. ↑ ريتش، جون ليون (سبتمبر-أكتوبر 1911). "الحصى كصخر مقاوم" . مجلة الجيولوجيا . 19 ( 6): 492-506 . تم الاطلاع عليه في 4 يونيو 2026 .
  24. ↑ سبنسر، ديريك و . (1 مارس 1963). "تفسير منحنيات توزيع حجم الحبيبات في الرواسب الفتاتية" . مجلة علم الصخور الرسوبية . 33 (1): 180-190 . تم الاطلاع عليه في 5 يونيو 2026 .
  25. ↑ آريا، لاليت م.؛ ليج، فيكي ج.؛ شوز، بيتر ج.؛ فان جينوختن، مارتينوس ث. (سبتمبر 1999). "العلاقة بين دالة التوصيل الهيدروليكي وتوزيع حجم الجسيمات" . مجلة جمعية علوم التربة الأمريكية . 63 (5): 1063-1070 . doi : 10.2136/sssaj1999.6351063x . تاريخ الاسترجاع: 5 يونيو 2026 .
  26. ↑ فوردواغو، جوشوا جاكوب (5 يناير 2025). "تقييم الطرق الرطبة والجافة لتحليل المنخل للتربة اللاتيريتية الاستوائية في غانا" . المجلة الأفريقية للبحوث التطبيقية . 10 (2): 569-602 . doi : 10.26437/ajar.v10i2.844 . ISSN 2408-7920 . 
  27. ↑ ASTM (2009). ASTM D6913-04-2009e1. طرق الاختبار القياسية لتوزيع حجم الجسيمات (التدرج) للتربة باستخدام التحليل المنخلي . ويست كونشوهوكن، بنسلفانيا: ASTM International . doi : 10.1520/D6913-04R09E01 . تاريخ الاسترجاع: 5 يونيو 2026 .
  28. ↑ ASTM (2021). ASTM D7928-21e1. طريقة الاختبار القياسية لتوزيع حجم الجسيمات (التدرج) للتربة الناعمة باستخدام تحليل الترسيب (الهيدرومتر) . ويست كونشوهوكن، بنسلفانيا: ASTM International . doi : 10.1520/D7928-21E01 . تاريخ الاسترجاع: 5 يونيو 2026 .
  29. ↑ بروير، روي؛ سليمان، جيمس روبرت (مارس 1960). "بنية التربة ونسيجها: تعريفهما ووصفهما" . مجلة علوم التربة . 11 (1): 172-185 . doi : 10.1111/j.1365-2389.1960.tb02213.x . ISSN 2056-5240 . تاريخ الاسترجاع: 5 يونيو 2026 . 
  30. ↑ نغوين، في تي؛ فام، نغوك إتش؛ بابافاسيليو، ديميتريوس في. (مارس 2023). "العلاقة بين توزيع سرعة سائل المسام وتوزيع حجم المسام" . مجلة AIChE . 69 (3) e17987. doi : 10.1002/aic.17987 . تاريخ الاسترجاع: 5 يونيو 2026 .
  31. ↑ هارتمينك، ألفريد إي.؛ بوكهايم، جيمس جي. (مايو 2013). "نشأة التربة وتصنيفها" . كاتينا . 104 : 251-256 . doi : 10.1016/j.catena.2012.12.001 . تاريخ الاسترجاع: 5 يونيو 2026 .
  32. ↑ هوليداي، فانس ت.؛ ماندل، رولف د.؛ بيتش، تيموثي (2017). "طبقات التربة" . في: جيلبرت، آلان س. (محرر). موسوعة علم الآثار الجيولوجي . سلسلة موسوعة علوم الأرض. دوردريخت، هولندا: سبرينغر. ص 841-855 . doi : 10.1007/978-1-4020-4409-0_177 . ISBN  978-1-4020-4409-0ISSN 1871-756X . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 يونيو 2026 . 
  33. ↑ فاروق، خالد؛ خالد، أسامة؛ متجبة، حسن (29 أكتوبر 2015). "التنبؤ بخصائص رص التربة الناعمة باستخدام حدود الاتساق" . المجلة العربية للعلوم والهندسة . 41 (4): 1319-1328 . doi : 10.1007/s13369-015-1918-0 . تاريخ الاسترجاع: 5 يونيو 2026 .
  34. ↑ ASTM (2018). ASTM D4318-17e1. طرق الاختبار القياسية لحدود السيولة، وحدود اللدونة، ومؤشر اللدونة للتربة . ويست كونشوهوكن، بنسلفانيا: ASTM International . doi : 10.1520/D4318-17E01 . تاريخ الاسترجاع: 8 يونيو 2026 .
  35. ↑ شيموبي، ساتورو؛ سبانيولي، جيوفاني (3 أكتوبر 2019). "قاعدة بيانات عالمية تأخذ في الاعتبار حدود أتربيرغ مع اختبارات كاساغراندي واختبارات المخروط الساقط" . جيولوجيا هندسية . 260 105201. doi : 10.1016/j.enggeo.2019.105201 . تاريخ الاسترجاع: 8 يونيو 2026 .
  36. وود ، ديفيد موير (1990). سلوك التربة وميكانيكا التربة في الحالة الحرجة . كامبريدج، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة كامبريدج . ISBN 978-0521337823تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يونيو 2026 .
  37. ↑ وراث، سي. بيتر؛ وود، ديفيد موير (مايو 1978). "ارتباط خصائص المؤشر ببعض الخصائص الهندسية الأساسية للتربة" . المجلة الكندية للجيوتقنية . 15 (2): 137-145 . doi : 10.1139/t78-014 . تاريخ الاسترجاع: 8 يونيو 2026 .
  38. ^ تارنتينو، اليساندرو. دي كول، إي. (1 أبريل 2008). "سلوك ضغط الطين" . الجيوتقنية . 58 (3): 199-213 . دوى : 10.1680/geot.2008.58.3.199 . تم الاسترجاع في 8 يونيو 2026 .
  39. 1 2 3 4 5 6 7 سكوفيلد، أندرو (2005). خصائص التربة المضطربة والتصميم الجيوتقني . لندن، المملكة المتحدة: دار نشر توماس تيلفورد . ISBN 978-0727729828تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يونيو 2026 .
  40. ↑ ASTM (2016). ASTM D4254-16. طرق الاختبار القياسية للحد الأدنى لكثافة المؤشر والوزن النوعي للتربة وحساب الكثافة النسبية . ويست كونشوهوكن، بنسلفانيا: ASTM International . doi : 10.1520/D4318-17E01 . تاريخ الاسترجاع: 8 يونيو 2026 .
  41. ↑ لوري، بيرل؛ كلينغ، جي إف؛ فوموسيل، جيمس أ. (يناير-فبراير 1982). "الجريان السطحي من الأراضي المنحدرة: تأثيرات منسوب المياه الجوفية المرتفعة والمصارف تحت السطحية" . مجلة جمعية علوم التربة الأمريكية . 46 (1): 93-99 . doi : 10.2136/sssaj1982.03615995004600010018x . تاريخ الاسترجاع: 8 يونيو 2026 .
  42. ↑ شابوي، روبرت ب. (8 أبريل 2010). "تسرب المياه الجوفية في حالة الاستقرار في طبقات المياه الجوفية غير المحصورة المنحدرة" . نشرة هندسة الجيولوجيا والبيئة . 70 (1): 89-99 . doi : 10.1007/s10064-010-0282-2 . تاريخ الاسترجاع: 8 يونيو 2026 .
  43. ↑ يوان، شينغيو؛ يي، فاي؛ وين، لينا (13 يونيو 2022). "تقدير إجهاد القص الحرج لبدء حركة الجسيمات في منحدر تربة متماسكة" . التقارير العلمية . 12 9736. doi : 10.1038/s41598-022-13307-w .
  44. ↑ ميلر، كارول جيه؛ يسيلر، نازلي؛ يالدو، ك؛ مريان، سعد (سبتمبر 2002). "تأثير نوع التربة وظروف الدمك على خصائص رطوبة التربة" . مجلة الهندسة الجيوتقنية والبيئية . 128 (9): 733-742 . doi : 10.1061/(ASCE)1090-0241(2002)128:9(733) . تاريخ الاسترجاع: 8 يونيو 2026 .
  45. ↑ باخمان، يورغ؛ هارتج، كارل هاينريش (أبريل 2006). "تقدير توزيع إجهاد التربة باستخدام بيانات الكثافة الظاهرية للتربة المعتمدة على العمق" . مجلة تغذية النبات وعلوم التربة . 169 (2): 233-238 . doi : 10.1002/jpln.200521845 . ISSN 1522-2624 . تاريخ الاسترجاع: 8 يونيو 2026 . 
  46. ↑ بيك، أ. ج. (أغسطس 1960). "تأثير الضغط الجوي على منسوب المياه الجوفية" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 65 (8): 2383-2388 . doi : 10.1029/JZ065i008p02383 . تاريخ الاطلاع: 8 يونيو 2026 .
  47. ↑ صن، جويينغ؛ صن، شيانغيانغ؛ وانغ، جينكسو؛ دونغ، وينغتشانغ؛ هو، تشاويونغ؛ صن، شوكين؛ وانغ، فاي؛ سونغ، تشونلين؛ لين، شان (15 فبراير 2024). "مكونات مياه التربة تتحكم في امتصاص النباتات للماء على طول تدرج الارتفاع شبه الألبي في هضبة تشينغهاي-التبت الشرقية" . مجلة الأرصاد الجوية الزراعية والحرجية . 345 109827. doi : 10.1016/j.agrformet.2023.109827 . تاريخ الاسترجاع: 8 يونيو 2026 .
  48. ↑ أوزهوفان، إم آي؛ ديميترييف، آي إي؛ باتيوخنوفا، أولغا جي. (مارس 1993). "البنية الفركتالية للمسام في التربة الطينية" . الطاقة الذرية . 74 (3): 241-243 . doi : 10.1007/BF00739059 . ISSN 1063-4258 . S2CID 95352427. تاريخ الاسترجاع: 8 يونيو 2026 .  
  49. ↑ فريدلوند، ديلوين د. (سبتمبر 1991). "إلى أي مدى يمكن أن تصل ضغوط المياه المسامية إلى مستويات سلبية؟" . أخبار الجيوتقنية . 9 (3): 44-46 . ISSN 0823-650X . تاريخ الاسترجاع: 8 يونيو 2026 . 
  50. 1 2 هولتز، روبرت د.؛ كوفاكس، ويليام د. (1981). مقدمة في الهندسة الجيوتقنية . هوبوكين، نيو جيرسي: برنتيس هول . ISBN 978-0134843940تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يونيو 2026 .
  51. ↑ شيفمان، روبرت ل. "تماسك التربة تحت تأثير الأحمال المتغيرة مع الزمن والنفاذية المتفاوتة" (ملف PDF) . الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب . واشنطن العاصمة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يونيو 2026 .
  52. ↑ جونز، سي إيه؛ ستيوارت، دوغلاس آي؛ دانيلويتش، كريس جيه (1 أبريل 2008). "تضرر الجسر نتيجة هبوط ردميات المدخل" . وقائع مؤسسة المهندسين المدنيين : الهندسة الجيوتقنية . 161 (2): 63-74 . doi : 10.1680/geng.2008.161.2.63 . ISSN 1751-8563 . تاريخ الاسترجاع: 9 يونيو 2026 . 
  53. ↑ تيرزاجي، كارل (1943). ميكانيكا التربة النظرية . هوبوكين، نيو جيرسي: جون وايلي وأولاده . ISBN 978-0471853053تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يونيو 2026 .{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة )
  54. ↑ بيو، موريس أ. (فبراير 1941). "النظرية العامة للتماسك ثلاثي الأبعاد" . مجلة الفيزياء التطبيقية . 12 (2): 155-164 . doi : 10.1063/1.1712886 . تاريخ الاسترجاع: 9 يونيو 2026 .
  55. ↑ كروزيك، جيه إل إتش؛ لون، توم؛ باندي، ساكيت (أكتوبر 2003). "دراسة اختبار الأودومتر على إجهاد ما قبل التصلب للطين الجليدي البحري" . المجلة الكندية للجيوتقنية . 40 (5): 857-872 . doi : 10.1139/t03-043 .
  56. ↑ سالغادو، رودريغو؛ بانديني، باولا؛ كريم، أحمد (مايو 2000). "مقاومة القص وصلابة الرمل الطميي" . مجلة الهندسة الجيوتقنية والبيئية . 126 (5): 451-462 . doi : 10.1061/(ASCE)1090-0241(2000)126:5(451) . تاريخ الاسترجاع: 9 يونيو 2026 .
  57. ↑ كاستيلانوس، برناردو أ.؛ براندون، توماس ل.؛ فان دن بيرج، دانيال ر. (27 يونيو 2015). "استخدام مقاومة القص المخففة بالكامل في تحليل استقرار المنحدرات" . الانهيارات الأرضية . 13 (4): 697-709 . doi : 10.1007/s10346-015-0597-y . تاريخ الاسترجاع: 9 يونيو 2026 .
  58. ↑ أناستاسوبولوس، يوانيس؛ غازيتاس، جورج؛ لولي، ماريانا؛ أبوستولو، ماريوس؛ جيروليموس، نيكوس (4 أغسطس 2009). "يمكن استخدام انهيار التربة للحماية الزلزالية للمنشآت" . نشرة هندسة الزلازل . 8 (2): 309-326 . doi : 10.1007/s10518-009-9145-2 . تاريخ الاسترجاع: 8 يونيو 2026 .
  59. ↑ خسروي، علي؛ غيبي، أمين؛ رحيمي، مهرزاد؛ مكارتني، جون س.؛ حائري، س. محسن (2015). "تأثير نسبة الفراغات ومعاملات الحالة على معامل القص عند الإجهاد الصغير للتربة غير المشبعة" . منشور خاص للجمعية اليابانية للجيوتقنية . 2 (4): 241-246 . doi : 10.3208/jgssp.IRN-03 . ISSN 2188-8027 . 
  60. ↑ بولوس، هاري جورج (19 أكتوبر 2021). "استخدام سرعة موجة القص في تصميم الأساسات" . الهندسة الجيوتقنية والجيولوجية . 40 : 1921-1938 . doi : 10.1007/s10706-021-02000-w . ISSN 1573-1529 . تاريخ الاسترجاع: 9 يونيو 2026 . 
  61. ↑ رينولدز، أوزبورن (1885). "حول تمدد الأوساط المكونة من جسيمات صلبة متلامسة. مع أمثلة تجريبية" . مجلة لندن وإدنبرة ودبلن الفلسفية ومجلة العلوم . 20 (127): 469-481 . doi : 10.1080/14786448508627791 . تاريخ الاسترجاع: 9 يونيو 2026 .
  62. ↑ هولزبي، جاي تينموث (1991). "كيف يؤثر تمدد التربة على سلوكها" . تم الاطلاع عليه في 9 يونيو 2026 .
  63. ↑ لي، شيانغ سونغ؛ دافالياس، يانيس ف.؛ وانغ، تشي ليانغ (نوفمبر 1999). "التمدد المعتمد على الحالة في النمذجة التكوينية للرمل في الحالة الحرجة" . المجلة الكندية للجيوتقنية . 36 (4): 599-611 . doi : 10.1139/cgj-36-4-599 . تاريخ الاسترجاع: 9 يونيو 2026 .
  64. 1 2 3 4 تيرزاجي، كارل؛ بيك، رالف ب.؛ مسري، غلام رضا (1996). ميكانيكا التربة في الممارسة الهندسية ( الطبعة الثالثة). هوبوكين، نيو جيرسي: وايلي-إنترساينس . ISBN  978-0471086581تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يونيو 2026 .
  65. ↑ بروير، روي؛ سليمان، جيه آر (مارس 1960). "بنية التربة ونسيجها: تعريفهما ووصفهما" . مجلة علوم التربة . 11 (1): 172-185 . doi : 10.1111/j.1365-2389.1960.tb02213.x . تاريخ الاسترجاع: 9 يونيو 2026 .
  66. ↑ تشنغ، ليانغ؛ كورد-رويش، رالف (مايو 2012). "التثبيت الموضعي للتربة باستخدام البكتيريا المحللة لليوريا عن طريق الترشيح السطحي" . الهندسة البيئية . 42 : 64-72 . doi : 10.1016/j.ecoleng.2012.01.013 . ISSN 1872-6992 . تاريخ الاسترجاع: 10 يونيو 2026 . 
  67. ↑ كاروبي، دايزو؛ كاواي، كاتسويوكي (سبتمبر 2001). "دور ماء المسام في السلوك الميكانيكي للتربة غير المشبعة" . الهندسة الجيوتقنية والجيولوجية . 19 (3): 211-241 . doi : 10.1023/A:1013188200053 . ISSN 1573-1529 . تاريخ الاسترجاع: 10 يونيو 2026 . 
  68. ↑ حسين، محمد أختر؛ يين، جيان هوا (30 سبتمبر 2010). "مقاومة القص وخصائص التمدد لتربة جرانيتية غير مشبعة مضغوطة ومتحللة تمامًا" . المجلة الكندية للجيوتقنية . 47 (10): 1112-1126 . doi : 10.1139/T10-015 . تاريخ الاسترجاع: 10 يونيو 2026 .
  69. ↑ وو، تيان هـ. (1996). "خصائص قوة التربة وقياسها" (ملف PDF) . في: تيرنر، أ. كيث؛ شوستر، روبرت ل. (محرران). الانهيارات الأرضية: التحقيق والتخفيف . واشنطن العاصمة: مطبعة الأكاديمية الوطنية . ص 319-336 . ISBN  978-0309061513تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يونيو 2026 .
  70. ↑ بولوس، ستيف ج. (1988). "التسييل والظواهر ذات الصلة" . في: جانسن، روبرت ب. (محرر). هندسة السدود المتقدمة للتصميم والإنشاء والتأهيل . نيويورك، نيويورك: فان نوستراند رينهولد . ص 292-297 . ISBN  978-1-4613-0857-7تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يونيو 2026 .
  71. ↑ بانغ، س.؛ هوانغ، س. إ. (1986). "انتقال ضغوط التربة الجانبية النشطة خلف الجدران الاستنادية" . الحوسبة والجيوتقنية . 2 (4): 219-238 . doi : 10.1016/0266-352X(86)90019-4 . ISSN 1873-7633 . تاريخ الاسترجاع: 11 يونيو 2026 . 
  72. ↑ "نظرية ضغط التربة وتطبيقاتها" (ملف PDF) . سكرامنتو، كاليفورنيا: كالترانس . يوليو 2025. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يونيو 2026 .
  73. ↑ كونسولي، نيلو سي؛ كاساغراندي، ميشيل دي تي؛ برييتو، بيدرو دي إم؛ تومي، أنطونيو (15 سبتمبر 2003). "اختبار تحميل الصفيحة على التربة المدعمة بالألياف" . مجلة الهندسة الجيوتقنية والبيئية . 129 (10) 951. doi : 10.1061/(ASCE)1090-0241(2003)129:10(951) . تاريخ الاسترجاع: 12 يونيو 2026 .
  74. ↑ كوتا، دينا (مارس 2021). "تحديد معامل المرونة للتربة الرملية باستخدام اختبار الانحراف الدوري الخفيف الوزن" . هندسة التربة والنقل . 27 100482. doi : 10.1016/j.trgeo.2020.100482 . تاريخ الاسترجاع: 12 يونيو 2026 .
  75. ↑ كوتا، دينا (27 يونيو 2024). "تحسين إدخال البيانات الجيوتقنية باستخدام مقياس انحراف خفيف الوزن لتصميم الطرق وتحليل أدائها" . هندسة البنية التحتية للنقل . doi : 10.1007/s40515-024-00430-6 .
  76. ↑ كوتا، دينا (24 سبتمبر 2024). "نمذجة سلوك الإجهاد الدائم للتربة لتصميم الرصف المرن باستخدام قياسات LWD" . المجلة الدولية للهندسة الجيوتقنية . 18 ( 7-10 ): 764-773 . doi : 10.1080/19386362.2024.2405500 .
  77. ↑ كوتا، دينا (2025). "توسيع معادلة بوسينسك لتعكس التغيرات الفعلية في الإجهادات الرأسية في المواد الجيولوجية باستخدام تحميل LWD" . المجلة الدولية لهندسة الرصف . 26 (1) 2464193. doi : 10.1080/10298436.2025.2464193 .
  78. ↑ والش، مايكل ج. (3 أكتوبر 2003). استقرار المنحدرات (ملف PDF) . دليل المهندس. المجلد EM 1110-2-1902. فيلق مهندسي الجيش الأمريكي . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 29 ديسمبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يونيو 2026 . 
  79. ↑ "حاسبة استقرار المنحدرات" . wise-uranium.org . 11 ديسمبر 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يونيو 2026 .
  80. ↑ تشوغ، أشوك ك. (يونيو 2002). "طريقة لتحديد أسطح الانزلاق الحرجة في تحليل استقرار المنحدرات: مناقشة" . المجلة الكندية للجيوتقنية . 39 (3): 765-770 . Bibcode : 2002CaGJ...39..765C . doi : 10.1139/t02-042 . تاريخ الاسترجاع: 12 يونيو 2026 .
  81. ↑ إيرينغ، بينوم؛ بابو، جي إل سيفاكومار (24 يونيو 2016). "التحليل الاحتمالي العكسي للانهيارات الأرضية الناجمة عن الأمطار: دراسة حالة انهيار مالين الأرضي، الهند" . الجيولوجيا الهندسية . 208 : 154-164 . doi : 10.1016/j.enggeo.2016.05.002 . تاريخ الاسترجاع: 12 يونيو 2016 .{{cite journal}}صيانة CS1: السنة ( رابط )
  82. ↑ تانغ، هويمينغ؛ يونغ، روي؛ عز الدين، معتصم أ.م. (11 أبريل 2016). "تحليل استقرار المنحدرات الصخرية الطبقية ذات معايير القوة المتغيرة مكانيًا: حالة انهيار تشيانجيانغ بينغ الأرضي" . مجلة هندسة الجيولوجيا والبيئة . 76 (3): 839-853 . doi : 10.1007/s10064-016-0876-4 . تاريخ الاسترجاع: 12 يونيو 2026 .{{cite journal}}صيانة CS1: السنة ( رابط )
  83. 1 2 3 جوزيف، بول ج. (أكتوبر 2010). "نهج قائم على الأنظمة الديناميكية لقص التربة" . جيوتكنيك . 60 (10): 807-812 . تم الاطلاع عليه في 12 يونيو 2026 .
  84. كانغ ، شين؛ شيا، تشاو؛ تشين، رينبنغ؛ غي، لويس؛ ليو، شياومينغ (12 يناير 2019). "الحالة الحرجة والحالة المستقرة للرمال: مراجعة أدبية" . الموارد الجيولوجية البحرية والتكنولوجيا الجيولوجية . 37 (9): 1105-1118 . doi : 10.1080/1064119X.2018.1534294 . ISSN 1521-0618 . تاريخ الاسترجاع: 12 يونيو 2026 . 
  85. ↑ جوزيف، بول ج. (أغسطس 2009). "نموذج تكويني للتربة قائم على منهج الأنظمة الديناميكية" . مجلة الهندسة الجيوتقنية والبيئية . 135 (8): 1155-1158 . Bibcode : 2009JGGE..135.1155J . doi : 10.1061/(asce)gt.1943-5606.0000001 . تاريخ الاسترجاع: 12 يونيو 2026 .
  86. ↑ جوزيف، بول ج. (2 فبراير 2012). "الأساس الفيزيائي والتحقق من صحة نموذج تكويني لقص التربة مستمد من التغيرات الميكروية" . المجلة الدولية للميكانيكا الجيولوجية . 13 (4): 365-383 . doi : 10.1061/(asce)gm.1943-5622.0000209 . تاريخ الاسترجاع: 12 يونيو 2026 .
  87. ↑ جوزيف، بول ج. (1 مارس 2014). "نموذج تشوه التربة للأنظمة الديناميكية المعممة" . بحث جيوتقني . 1 (1): 32-42 . Bibcode : 2014GeotR...1...32J . doi : 10.1680/geores.14.00004 . ISSN 2052-6156 . تاريخ الاسترجاع: 12 يونيو 2026 . 
  88. ↑ كاساغراندي، آرثر (مايو 1935). "مختبر ميكانيكا التربة في جامعة هارفارد" . المجلة العلمية الشهرية . 40 (5): 478-482 . doi : 10.2307/15807 . تاريخ الاسترجاع: 12 يونيو 2026 .
  89. ↑ جوزيف، بول (24 أبريل 2017). ميكانيكا التربة القائمة على الأنظمة الديناميكية . بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي . doi : 10.1201/9781315193137 . ISBN 978-1315193137.
  90. ↑ كوتا، دينا (1 يونيو 2023). "تقييم التفاعلات بين العوامل المؤثرة على قياسات مقياس الانحراف خفيف الوزن" . نشرة هندسة الجيولوجيا والبيئة . 82 238. doi : 10.1007/s10064-023-03231-2 .
  • شعار ويكيميديا ​​كومنزالوسائط المتعلقة بميكانيكا التربة على ويكيميديا ​​كومنز