طبقه بندی خاک

سیستم های طبقه بندی انواع خاک ، یک زبان مشترک برای بیان مشخصات خاک به طور خلاصه به وجود می آورند. اغلب سیستم های طبقه بندی خاک که برای مقاصد مهندسی تدوین یافته اند، بر پایه خواص ساده ای از خاک نظیر دانه بندی و خواص خمیری قرار دارند. انواع طبقه بندی رایج بر حسب اندازه دانه های خاک ، در ادامه بیان می گردد.

سیستم طبقه بندی خاک به روش آشتو

سیستم طبقه بندی خاک AASHTO یا آشتو تحت عنوان سیستم طبقه بندی PRA نیز شناخته می شود. این روش در ابتدا و اولین بار در سال ۱۹۲۰ توسط اداره راه های عمومی ایالات متحده جهت طبقه بندی خاک برای استفاده در بسترسازی بزرگراه ها توسعه داده شد.

سیستم طبقه بندی خاک AASHTO بر اساس اندازه ذرات و خصوصیات پلاستیکی توده خاک طراحی شده است. در نهایت و پس از اصلاحاتی که انجام گرفت، در نهایت این سیستم به نام سیستم طبقه بندی خاک AASHTO در سال ۱۹۴۵ ثبت گردید.

طبق سیستم طبقه‌بندی خاک آشتو ، ﺧﺎک ها ﺑﻪ ﮔﺮوه ﻫﺎی اصلی A1 تا A7‎‏ ﺗﻘﺴﻴﻢ می ﺷﻮﻧﺪ. ﺧﺎک ﻫﺎی گروه A1، A2 و A3 مصالح دانه ای هستند که درصد عبوری آن ها از الک نمره ۲۰۰ کمتر از ۳۵ درصد است. ﺧﺎک ﻫﺎی گروه A4 تا A7 که درصد عبوری آن ها از الک نمره ۲۰۰ بیشتر از ۳۵ درصد است، در گروه قرار می گیرند.در سیستم طبقه بندی خاک آشتو خاک های آلی در گروه A8 قرار می گیرند.

بعضی از گروه های اصلی به زیر گروه های بیشتری نیز تقسیم می شوند. خاکی هایی که دارای بخش های جزیی تری هستند، بر اساس شاخص گروه طبقه بندی می شوند. شاخص گروه توسط معادله زیر تعریف می شود.

طبقه بندی خاک

که در آن

F: درصد ذرات کوچک تر از ۰.۰۷۵ میلی متر

LL: حد مایع

PI: شاخص پلاستیسیته

نکته قابل توجه در سیستم طبقه بندی خاک به روش آشتو این است که هرچه از خاک A1 به سمت خاک A8 می رویم، خاک نامرغوب تر می شود. به عبارت دیگر، خاک A1 مناسب ترین خاک و خاک A8 نامناسب ترین خاک برای راهسازی است.

نحوه نامگذاری خاک های درشت دانه به روش آشتو

برای نامگذاری خاک های درشت دانه درسیستم طبقه بندی خاک آشتو باید به شرح ذیل عمل نمود:

  • اگر خاکی میزان عبوری از الک ۲۰۰ آن کمتر از ۲۵ درصد بوده و میزان عبوری از الک ۴۰ در آن کمتر از ۵۰ درصد باشد، خاک را A1 نام گذاری می کنند.
  • اگر خاکی میزان عبوری از الک ۲۰۰ آن کمتر از ۲۵ درصد بوده و میزان عبوری از الک ۴۰ در آن بیش از ۵۰ درصد باشد، خاک را A3 نام گذاری می کنند.
  • خاک درشت دانه ای که شرایط A1 و A3 را ارضا نکند، A2 می نامند.
نحوه نامگذاری خاک های ریزدانه دانه به روش آشتو

برای نامگذاری خاک های ریزدانه درسیستم طبقه بندی خاک آشتو باید به شرح ذیل عمل نمود:

  • اگر حد روانی خاکی بیش از ۴۰ و نشانه خمیری آن بیش از ۱۰ باشد، خاک را A4 نام گذاری می کنند.
  • اگر حد روانی خاکی کمتر از ۴۰ و نشانه خمیری آن بیش از ۱۰ باشد، خاک را A5 نام گذاری می کنند.
  • اگر حد روانی خاکی بیش از ۴۰ و نشانه خمیری آن کمتر از ۱۰ باشد، خاک را A6 نام گذاری می کنند..
  • اگر حد روانی خاکی کمتر از ۴۰ و نشانه خمیری آن کمتر از ۱۰ باشد، خاک را A7 نام گذاری می کنند.

 

انواع خاک
سیستم طبقه بندی خاک به روش متحد (USGS)

طبقه بندی خاک به روش متحد یا USGS در ابتدا توسط کاسگرند (۱۹۴۸) توسعه داده شد و به عنوان سیستم طبقه بندی فرودگاه ها شناخته شد. سرانجام طبقه بندی USGS با چند اصلاحیه از سوی اداره احیای اراضی ایالات متحده و گروه مهندسین ایالات متحده به تصویب رسید.

سیستم طبقه بندی خاک یونیفاید یا USGS بر اساس اندازه ذرات خاک و خصوصیات پلاستیکی خاک تعریف شده است.

در طبقه بندی خاک متحد که اغلب توسط مهندسان ژئوتکنیک مورد استفاده قرار می گیرد، مبنای جدایی ریزدانه و درشت دانه ها درصد عبوری از الک نمره ۲۰۰ است، بدین صورت که اگر کمتر از ۵۰ درصد دانه ها از الک نمره ۲۰۰ عبور کنند، آنگاه خاک ریزدانه بوده و در غیر این صورت درشت دانه است.

خاک های درشت دانه درسیستم طبقه بندی خاک USGS ، خاک هایی هستند که بیش از ۵۰ درصد مواد تشکیل دهنده آن ها درشت تر از ۰.۰۷۵ میلی متر است. خاک های درشت دانه به دسته های جزیی تری، نظیر شن (G) و ماسه (S) طبقه بندی می شوند. شن ها و ماسه ها نیز به چهار گروه دیگر به ترتیب برحسب محتوی سیلت و رس آن ها، تقسیم می شوند.

همچنین خاک های ریزدانه در سیستم طبقه بندی خاک یونیفاید ، به خاک هایی اطلاق می شود که بیش از ۵۰ درصد آن کوچک تر از ۰.۰۷۵ میلی متر است. خاک های ریزدانه به سه زیرگروه تقسیم می شوند که عبارت اند از:

  • سیلت (M)
  • رس (C)
  • نمک های آلی و رس (O)

علاوه بر این خاک های ریزدانه بر اساس طبیعت پلاستیکی که دارند، با نمادهای L ، M و H برای نشان دادن پلاستیسیته پایین، پلاستیسیته متوسط و پلاستیسیته بالا مشخص می گردند.

وجه اشتراک سیستم طبقه بندی خاک USGS و آشتو در این است که هر دو با الک شماره ۲۰۰ خاک ریزدانه و درشت دانه را از هم متمایز می نمایند اما مقدار عبوری از الک ها در هر روش متفاوت بوده و این عدد در روش یونیفاید ، ۵۰ درصد و در روش آشتو ۳۵ درصد است.

انواع نمونه خاک

سیستم طبقه بندی خاک BS

سیستم طبقه بندی خاک BS که بر اساس آیین نامه انگلستان تنظیم شده است، شباهت های زیادی به روش طبقه بندی USGS دارد و تفاوت اصلی آن ها در این است که در سیستم طبقه بندی BS ممکن است از چند حرف فرعی برای تشریح خاک ها استفاده شود. از دیگر تفاوت ها این است که اگر خاک مقدار زیادی قلوه سنگ و تخته سنگ بزرگ داشته باشد، در ابتدا آن ها را جدا کرده و باقی مانده خاک دانه بندی می گردد. برای نامگذاری خاک ها در سیستم طبقه بندی خاک BS لازم است دو حرف اصلی و فرعی را با توجه به خصوصیات خاک کنار هم قرار دهیم.

حروف اصلی در سیستم طبقه بندی خاک BS به شرح زیر است.

نمادنام
Gشن
Sماسه
Fریزدانه
Mلای
Cرس
Pخاک نباتی

حروف فرعی در سیستم طبقه بندی خاک BS که پس از حروف اصلی قرار می گیرند به شرح زیر است.

Wخاک با دانه بندی خوب
Pخاک با دانه بندی بد
Puخاک با دانه بندی بد و یکنواخت
Pgخاک با دانه بندی بد و گسسته
Lخاک با الاستیسیته کم
Iخاک با بلاستیسیته متوسط
Hخاک با پلاستیسیته زیاد
Vخاک با بلاستیسیته خیلی زیاد
Eخاک با پلاستیسیته شدیدا زیاد
Uخاک با پلاستیسیته بالا
Oخاک آلی
ﻃﺒﻘﻪ ﺑﻨﺪی خاک به روش ﺳﺎزﻣﺎن کشاورزی آﻣﺮیکا (‏USDA‏)

از نقطه نظر عمومی، بافت خاک به ظاهر سطحی آن نسبت داده می شود. بافت خاک تحت تاثیر اندازه ذرات موجود در آن قرار دارد. در اغلب حالات، خاک های طبیعی ترکیبی از گروه ها با اندازه های مختلف می باشند. در طبقه بندی های بافت خاک ، ابتدا نام گروه اصلی و بعد نام گروه فرعی به صورت صفت ذکر می شود.

در طبقه بندی خاک به روش مثلث بافت خاک اگر مقادیر سه گروه اصلی تشکیل دهنده خاک را که شامل شن (درشت و ریز)، سیلت و رس است، با تجزیه مکانیکی اندازه گیری شود، در این صورت با روش قراردادی و پیشنهادی وزارت کشاوزری آمریکا (USDA) ، براساس مثلث بافت خاک که در نمودار زیر نشان داده شده است، بافت خاک طبقه بندی می گردد.

مثلث طبقه بندی خاک

برای این کار ابتدا درصدهای رس، سیلت و شن خاک مشخص گردیده و نقاط مربوط به هر کدام از آن ها بر روی اضلاع مربوطه در مثلث بافت خاک تعیین می گردد. سپس از هر نقطه، خطی به موازات یکی از اضلاع مثلث به طرف داخل مثلث رسم می گردد. این کار باید به شکلی انجام گیرد که از نقطه مربوط به سیلت، این خط به موازات ضلع رس، در مورد رس به موازات ضلع شن و در مورد شن به موازات ضلع سیلت باشد. این خطوط یکدیگر را در محلی که در داخل یکی محدوده های بافتی خاک قرار دارد، قطع می کنند. بدین ترتیب نوع بافت خاک بر اساس اسم محدوده موردنظر تعیین می گردد. در داخل مثلث بافت خاک ۱۲ منطقه مشخص شده است و لذا در تقسیم بندی سازمان حفاظت خاک آمریکا عملا ۱۲ نوع بافت خاک وجود دارد.

توجه شود که در مثلث بافت خاک ، لوم خاکی متشکل از ماسه ، سیلت و رس به نسبت های تقریبا ۴۰ درصد ماسه ، ۴۰ درصد سیلت و ۲۰ درصد رس، است.