برآورد حدود پایداری خاک با استفاده از ویژگی‌های زودیافت خاک

حدود پایداری آتربرگ خاک از ویژگی‌‌های مکانیکی مهم خاک می‌‌باشند. که در طبقه‌بندی خاکهای چسبنده برای اهداف مهندسی بکار می‌روند و همبستگی بالایی با سایر ویژگیهای پایداری خاک دارند. این خصوصیات در برآورد سایر شاخص‌های مهندسی خاک مانند مقاومت برشی، توان بارپذیری، تراکم‌پذیری، آماس پذیری و سطح ویژه کاربرد دارند. در کشاورزی نیز این ویژگی‌ها کاربرد دارند، به عنوان مثال در رابطه با رطوبت مناسب برای خاک‌ورزی استفاده می‌شوند. با توجه به اهمیت حدود پایداری و نظر به وقت‌گیر بودن و نیاز به تجربه کافی برای اندازه‌گیری آنها، لازم است که این خصوصیات با استفاده از سایر خصوصیات زودیافت خاک با دقتی قابل قبول برآورد شوند. هدف از این پژوهش بررسی امکان استفاده از خصوصیات زودیافت خاک برای برآورد حدود پایداری خاک (حدروانی، حد خمیرایی و شاخص خمیرایی) و در نهایت ارایه مدلی برای آنها بوده است. برای انجام این کار از خاک‌های منطقه کرج تعداد 37 نمونه خاک با بافت متوسط به روش نمونه‌برداری کاملاً تصادفی و مرکب از عمق 200 سانتی‌متری برداشت شد. تعداد 30 نمونه برای ایجاد توابع و 7 نمونه برای ارزیابی اعتبار توابع مورد استفاده قرار گرفت. فراونی نسبی ذرات خاک به روش هیدرومتری، ظرفیت تبادل کاتیونی به روش استات آمونیوم، چگالی ظاهری به روش کلوخه، درصد کربن آلی به روش والکلی و بلک، حد روانی نمونه‌ها با استفاده از دستگاه کاساگراند و حد خمیری خاک با روش تهیه فتیله اندازه‌گیری شدند. پس از بررسی همبستگی بین متغیرهای مستقل (ویژگیهای زودیافت خاک)، با استفاده از نرم افزار 11minitab با روش رگرسیون گام به گام، مناسبترین ترکیب از متغیرهای مستقل برای برآورد حد روانی، حد خمیرایی و شاخص خمیرایی انتخاب و معادلات رگرسیونی چند متغیره ارائه شد. نتایج نشان داد از بین متغیرهای مستقل، حد روانی همبستگی معنی‌داری با متغیرهای ظرفیت تبادل کاتیونی، چگالی ظاهری و رطوبت اشباع خاک (0.77 = r2adj )، حد خمیرایی همبستگی معنی‌داری با متغیرهای ظرفیت تبادل کاتیونی، چگالی ظاهری، درصد رس و رطوبت اشباع خاک (0.72 = r2adj ) و شاخص خمیرایی همبستگی معنی‌داری با متغیرهای چگالی ظاهری، درصد رس و کربن آلی خاک (0.625 = r2adj ) داشتند و بین مقادیر اندازه‌گیری شده و برآورد شده همبستگی معنی‌داری وجود داشت. این همبستگی برای توابع برآورد کننده حد روانی، حد خمیری و شاخص خمیرایی در سطح 0.1 درصد معنی‌دار بودند. تجزیه‌های آماری برای ارزیابی توابع انتقالی نشان داد که مقادیر میانگین هندسی نسبت خطا (gmer) برای توابع برآوردکننده حدروانی، حد خمیرایی و شاخص خمیرایی به ترتیب  0.99، 0.99 و 1.06 و مقادیر انحراف معیار هندسی نسبت خطا (gsder) نیز به ترتیب  1.03، 1.04 و 1.32 بوده است که نشان دهنده اعتبار بالای توابع ارائه شده برای حد روانی و حد خمیرایی می‌باشد.

Predicting the Soil Consistency (Atterberg) Limits by Using Some Easily Available Soil Properties

The (Atterberg) consistency limits of soil are important for soil mechanical properties the are used primarily in classifying cohesive soil materials for engineering purposes and are strongly correlated to other fundamental soil properties. They are also used for estimation of there useful indices for soil engineering interpretations, such as shear strength and bearing capacity, compressibility, swelling potential and specific surface. Whereas the direct measurement of there  are time consuming and require enough experiment, it is required that predict them indirectly by using some soil easily available properties with reasonable accuracy. The objective of this study was to predict soil liquid limit (LL), plastic limit (PL) and plasticity index (PI) indirectly from some easily available soil physical and chemical properties. In this research 37 loamy soil samples were randomly collected from karaj area 30 samples were used for model development and 7 samples were used for validation. Particle size distribution, bulk density, and cation exchange capacity were determined by the hydrometry, cold, and with ammonium acetate methods, respectively. Liquid limit were obtained using casagrande. The optimum combination of independent variables for estimation of LL, PL and PI were selected by using stepwise regression method. The regression equations were obtained using multiple linear regression method. The results indicated that there was a significant correlation between measured and predicted values. The correlation were significant at 0.1% for presented functions of liquid limit (R2 adj = 0.77), plastic limit (R2 adj = 0.72) and plasticity index (R2 adj = 0.62). Statistical analysis for the evaluation of PTFs indicated that Geometric mean error ratio (GMER) values were close to 1 (0.991.06) and Geometric standard deviation of the error ratio (GSDER) values were small (1.03 – 1.32). The results indicated that presented functions were valid.