Transcript Del C: Jordmateriallära (52 sidor) Kap 6. Jords

Del C: Jordmateriallära (52 sidor)
Kap 6. Jords beståndsdelar och klassificering
Kap 7. Den individuella jordpartikeln
Kap 8. Jords strukturella uppbyggnad
Jord består av partiklar och porer, och har tre faser:
fast fas (partiklarna), vätska (oftast vatten) och gas (oftast luft).
Partiklarna består av oorganiska mineral och organiska material
från djur och växter. Det oorganiska materialet domineras av
silikater. Silikater är kemiska föreningar som innehåller kisel, Si,
och
h syre, O
O, bl.a.
bl kkvarts,
t SiO2.
Partikel; fast substans
Vatten; vätska
Luft; gas
Fyller upp
jordens porer
Om partiklar har kontakt
med varandra bildar de ett
partikelskelett.
1
Jords tre faser
Volym
mg ≈ 0
Vg
Gas
(oftast luft)
Vw
Vätska
(vatten, salter)
mw
Fast materia
ms
Vp
V
Massa och
kompaktdensitet
Vs
ρg ≈ 0
ρw ≈ 1000 kg/m3
ρs ≈ 2700 kg/m3 *
)
*) För mineralpartiklar 2650-2800 kg/m3,
för org. partiklar 1400-1800 kg/m3
Samband och definitioner
Total volym:
Total massa:
V = Vs+ Vp = Vs+ Vw + Vg
m= ms+ mp = ms+ mw + mg ≈ ms+ mw
Skrymdensiteten: ρ = m/V (massa/volym) *)
Tungheten:
γ = mg/V (tyngd/volym), gg= 9.8 m/s2
Portalet:
e = Vp / Vs
Porositeten:
n = Vp / V
Lagringstäthet:
ID = (eL-e) / (eL - eF )
där eL är portalet i lösaste lagring och eF i fastaste lagring
Fuktkvoten (vattenkvoten): w = mw / ms
Vattenmättnadsgraden:
Sr = Vw / Vp
*) Varierar från 1000 kg/m3 för naturfuktig torv till 2400 kg/m3
för vattenmättad morän.
2
”Vattenmättad jord”: Vw = Vp och Vg = 0
”Effektiva tungheten”, γγ´, är tungheten under vatten: γγ´= γm- γw
där γm är tungheten för vattenmättad jord
Samband mellan portalet, e, och porositeten, n:
e = Vp / Vs = Vp / (V – Vp) =(Vp/V) / (V/V – Vp/V) = n / (1-n)
och
n = e / (1+e)
Exempel (avsnittet jords beståndsdelar)
För en jord är följande storheter kända:
vattenkvoten w = 27 %
kompaktdensiteten ρS = 2650 kg/m3
vattenmättnadsgraden Sr = 0.80
Beräkna:
jordens portal, e
torrdensiteten, ρd
mättnadsdensiteten, ρm
3
Jordar klassificeras mht:
• kornstorlek (fraktionsindelning; viktigaste
klassificeringsgrunden)
• hållfasthets- och deformationsegenskaper
• tjälfarlighet
• halt organiskt material
• konsistens
• partikelform (naturligt slipade, vassa krossade, etc)
Tabell 6.2
Jordars
fraktionsindelning
–
fraktionsgrupper
fraktioner
undergrupper
4
Kornfördelningskurvor
Graderingstalet, Cu
=
d60 / d10
Nyanserad benämning av jordarter baserad på kornfraktioner.
Tabell 6.6
Exempel: Jord med 5% sten, 5% grus, 25% sand, 50% silt och 15%
lera benämnes sandig, siltig lera. (15/(50+15)=23%)
5
Organiska ämnen i jord
De organiska ämnena i jord består av humus samt ännu ej
humifierade växt- och djurdelar.
Humus är en heterogen grupp kemiska ämnen som finns i marks
övre lager, benämnt mår (i skog) eller mull (i ängsmark mm).
Andelen organiskt material i jord bestämmes genom glödprov.
Jord som till mer än 20% består av organiskt material kallas
”organisk jord”. Exempel är gyttja, dy och torv.
Del C: Jordmateriallära (52 sidor)
Kap 6. Jords beståndsdelar och klassificering
Kap 7. Den individuella jordpartikeln
Kap 8. Jords strukturella uppbyggnad
6
Kap 7. Den individuella jordpartikeln
Jordpartiklarnas form och mineral
d > 0.002 mm
Silt och grövre partiklar:
ƒ Normalt är längd ≈ bred ≈ tjocklek.
ƒ Dominerande mineral är silikater,
t.ex. kvarts, fältspat och glimmer.
Lera:
ƒ Normalt är längd
g ≈ bred >> tjocklek
j
ƒ Dominerande mineral är så kallde
skiktgittersilikater*, t.ex. illit.
d < 0.002 mm
*Kallas också lermineral.
Binder vattenmolekyler på ytan.
Kap 8. Jords strukturella uppbyggnad
Jordpartiklarnas interaktion med varandra
Grovkorniga jordar (”friktionsjord”):
ƒ Direkt kontakt mellan partiklarna
partiklarna.
ƒ Kraftöverföring via normalkrafter och friktionskrafter i
kontaktpunkterna. Kraftväxelverkan karaktäriseras av friktion.
Lera (”kohesionsjord”):
ƒ Kontakt via vattenfilm bunden på partiklarnas yta
yta.
ƒ Kraftöverföring via vätebindning mm på molekylnivå.
Kraftväxelverkan karaktäriseras kohesion (sammanhållning).
7