بررسی محدودیت های کاربردی توابع توانی در توصیف توزیع اندازه ذرات اولیه خاک

توابع توانی به خصوص مدل­های فرکتالی جرم- پایه، به وفور در توصیف و کمی کردن توزیع اندازه ذرات خاک مورد استفاده قرار گرفته­اند. محققین بسیاری نشان داده­اند که با فرض یکسان بودن جرم مخصوص ذرات در تمام بخش­های اندازه­ای، نسبت جرم تجمعی ذرات به قطر آنها با مقیاس ثابتی که آن را بعد فرکتالی (D) می­نامند، تغییر می­کند. اما برخی از گزارشات موجود نیز نشان می­دهند که استفاده از این مدل­ها در توصیف توزیع اندازه ذرات خاک دارای محدودیت­هایی می­باشد. مطالعه حاضر با هدف بررسی محدودیت­ها و ارزیابی دامنه اندازه­ای قابل کاربرد توابع توانی (دو مدل فرکتالی جرم-پایه) در توصیف توزیع اندازه ذرات خاک انجام شده است. توزیع اندازه ذرات اولیه خاک با روش هیدرومتری در ۳۲ نمونه خاک در ۸ کلاس مختلف بافتی تعیین گردید. نتایج برازش مدل­ها بر داده­های توزیع اندازه ذرات نشان داد که این مدل­ها دارای توانایی مطلوبی در توصیف کمی تمام دامنه ذرات کوچکتر از ۲۰۰۰ میکرون نیستند (۷۴۶۱/۰= R۲)، و بهترین محدوده کاربردی آنها در دامنه ذرات کوچکتر از ۵۴ میکرون می­باشد (۹۷۱۶/۰= R۲). این شرایط می­تواند کاربرد توابع توانی در توصیف منحنی توزیع اندازه ذرات خاک­های شنی را محدود نماید. بررسی­ها همچنین نشان دادند که کاربرد مدل­های فرکتالی در خاک­های رسی در محدوده ذرات کوچکتر از ۲۴ میکرون از دقت قابل قبولی برخوردار می­باشد. نتایج این پژوهش نشان داد که بیش از ۷۰% تغییرات بعد فرکتالی ذرات به وسیله نسبت مقدار سیلت به رس نمونه­ها، قابل توجیه است.

کلیدواژه ها:

محدوده قابل کاربرد ، توزیع اندازه ذرات ، مدل های فرکتالی