تصلّب التربة
تصلّب التربة (بالإنجليزية: Consolidation of Soils) هو زيادة تماسك وترابط التربة بسبب زيادة الإجهاد الواقع عليها -مثل بناء بعض المباني أو الهياكل- مؤديًا ذلك إلى زيادة ضغط الماء المسامي؛ مما يتسبب بتصريف الماء الموجود في التربة عبر فراغات التربة.[١]
ومن الجدير ذكره أنّ نفاذيّة التربة تؤثّر في سرعة تصلّبها، إذ تؤدي النفاذيّة المرتفعة للتربة الرمليّة بتصريف المياه الموجودة فيها بسرعة أكبر لدى تعرّضها لأيّ ضغط، مما يتسبب في تغيّر حجم التربة، وبالتالي تصلّبها، بينما يكون تصريف المياه من مسامات التربة الطينيّة أبطأ عند تعرّضها للإجهاد؛ بسبب النفاذيّة المنخفضة للتربة الطينيّة بشكل عام.[١]
ويجدر التنويه لكون عمليّة تصلّب التربة تقتصر على انخفاض المحتوى المائي للتربة، دون استبدال الهواء بالماء الموجود بين المسامات، وبالتالي تكون التربة المُتصلّبة ذات جزيئات أكثر اقترابًا، أي تتجمع جزيئات التربة معًا بشكل أكثر إحكامًا مع بعضها البعض، وبالتالي يقل حجمها.[٢]
مراحل تصلّب التربة
تمر عملية تصلّب التربة بمرحلتين، هما على النحو الآتي:
التصلب الابتدائي
يحدث التصلّب الابتدائي (بالإنجليزية: Initial Consolidation) في حال تطبيق إجهاد أو ضغط على تربة مُشبعة جزئيًّا، فيبدأ الانخفاض في الحجم؛ بسبب طرد الهواء الموجود في الفراغات؛ مؤديًا ذلك إلى انخفاض بسيط في حجم التربة؛ بسبب ضغط الجسيمات الصلبة لبعضها البعض، يليه مزيد من الانخفاض في الحجم بسبب طرد المياه الموجودة في الفراغات، أمّا بالنسبة للتربة المشبعة في هذه المرحلة، فيتمّ ضغط الجزيئات الخشنة من التربة بشكل أساسي.[٣]
التصلّب الأولي
يحدث التصلب الأولي بسبب طرد الهواء الموجود في مسامات التربة، ويعتمد الوقت المُستغرق في التصلّب على نفاذيّة التربة، وتُسمّى المرحلة الأولى من التصلّب أيضًا بالتصلّب المرن، أو الفوري، والذي غالبًا ما يحدث فور تطبيق الإجهاد على التربة، مما يؤثر في شكل التربة، مع احتفاظها بحجم ثابت، على الرغم من وجود تدفق بسيط جدًا للماء من التربة، والذي يُمكن تجاهله، كما قد يكون تدفّق الماء من التربة بوتيرة سريعة مع الاحتفاظ بحجم ثابت لها أيضًا.[٢]
ويُمكن تحديد التدفّق باستخدام نظريّة المرونة، والذي يعود إلى طرد المياه الموجودة في فراغات التربة المُشبعة، إذ تُؤثّر نفاذيّة التربة في سرعة تدفّق الماء من المسامات، إلى جانب ضغط الماء الموجود في المسامات، ومع مرور الوقت يقل ضغط الماء الموجود في المسامات، ويقل بالتالي معدل تدفق الماء منها، إلى أن يتوقّف، عمومًا، تستمر المرحلة الأولى من تصلّب التربة بدءًا من بداية خروج الماء من المسامات، إلى حين توقّف خروجه منها بشكل كامل.[٢]
التصلّب الثانوي
يحدث التصلب الثانوي (بالإنجليزية: Secondary Consolidation) عند اكتمال عمليّة التصلب الأولي، وطرد جميع الماء الموجود في مسامات التربة، فيحدث بعدها مزيد من الانخفاض في حجم التربة ذات الحُبيبات الناعمة الدقيقة؛ نتيجة إعادة ترتيب جزيئات التربة أسفل الإجهاد المُستمر؛ بسبب التشوه البلاستيكي في جزيئات التربة.[٢]
عادة يتمّ حجم التربة قبل التصلّب الثانوي وبعده؛ لأنّه يكون صغيرًا، إذ يقل معدّل التصلّب مع مرور الوقت، إذ الوقت المُستغرق في التصلّب الثانوي أطول بكثير مقارنة مع وقت التصلّب الأولي،[٢] ويُعدّ التصلّب الثانوي مُهمًا لعدة أنواع من التربة، مثل: الخث، والطين العضوي الناعم.[٣]
الفرق بين انضغاطيّة التربة وتصلّب التربة
غالبًا ما يختلط الأمر بين كل من عمليتي انضغاطية التربة، وتصلّبها، وفيما يأتي الفرق بينهما:[٣]
تُعرَف انضغاطية التربة (بالإنجليزية: Compressibility of Soil) بأنّها قدرة التربة على التقليل من حجمها عند تعرضها لأحمال ميكانيكيّة أو قوى ضاغطة، ويُمكن أن يحدث ذلك نتيجة انضغاط الجسيمات الصلبة للتربة والمياه الموجودة في الفراغات، أو بسبب طرد وانضغاط الهواء الموجود في الفراغات، أو بسبب طرد الماء الموجود في الفراغات، وتتميّز انضغاطيّة التربة بأنّها ترفع من كثافة التربة غير المُشبعة، وتقلل من حجمها عبر تقليل الهواء الموجود في الفراغات.[٣]
أمّا تصلّب التربة (بالإنجليزيّة: Consolidation) فهو تعرّض التربة المُشبعة بالماء لإجهاد ثابت ومُستمر يتسبب في طرد الماء الموجود في جميع فراغات التربة، ويرتبط تصلّب التربة ارتباطًا وثيقًا بالتربة ذات الحُبيبات الناعمة كالطين والطمي، إلى جانب تصلّب التربة ذات الحبيبات الخشنة كالحصى والرمال، والتي تخضع للتصلّب بمعدلات أسرع؛ نتيجة نفاذيتها العالية مقارنة مع نفاذيّة الطين المنخفضة والتي تتصلّب بمعدلات أبطأ بكثير.[٣]
يُعدّ كل من انضغاطيّة التربة وتصلّبها من المعايير والعوامل المهمة التي تؤثّر في مختلف أمور التصميم؛ إذ إنّها تساعد على وضع الاحتياطات اللازمة للحفاظ على صلاحية الهياكل والمنشآت المُشيّدة على تربة قابلة للانضغاط أو التصلّب؛ وذلك لضمان بقاء المباني ضمن الحد المسموح به لكل من الانضغاطية والتصلب للتربة، والحفاظ على العمر الافتراضي للهيكل أو المُنشأة ضمن الوضع المُعتاد.[٣]
المراجع
- ^ أ ب "CONSOLIDATION", people.eng.unimelb, Retrieved 24-7-2021. Edited.
- ^ أ ب ت ث ج Ing. Jaafar Mohammed, "Consolidation of Soils Testing and Evaluation", researchgate, Retrieved 25-7-2021. Edited.
- ^ أ ب ت ث ج ح "What are the Compressibility and Consolidation of Soil?", theconstructor, Retrieved 25-7-2021. Edited.
