الكثافة الجافة الحقلية والكثافة الكلية للتربة إعداد التدريسية م.م. لينا حسين علي قسم الهندسة المدنية – جامعة المستقبل المقدمة تخبر فحوصات الكثافة الحقلية المهندس ما إذا كانت التربة المدموكة قد حققت فعلاً الكثافة التي افترضها التصميم. فعدم كفاية الدمك يؤدي إلى حدوث هبوط وتشوهات، ولذلك يجب قياس الكثافة لا افتراضها [2]. تعرّف هذه المقالة الكثافة الكلية (الرطبة) والكثافة الجافة الحقلية، وتوضّح كيفية قياسهما في الموقع، وسبب وجوب تقييم المحتوى الرطوبي دائماً مع الكثافة. الكثافة الكلية والكثافة الجافة تشمل الكثافة الكلية (الرطبة) كلاً من حبيبات التربة الصلبة وماء المسام، بينما تستثني الكثافة الجافة الحقلية كتلة الماء. وتُحسب كلتاهما بالاعتماد على الحجم الكلي الأصلي للتربة بما في ذلك الفراغات، ولذلك تختلفان عن كثافة حبيبات التربة نفسها [1، 2]. ρ = (Ms + Mw) / V ρd = Ms / V = ρ / (1 + w) حيث Ms وMw كتلتا المواد الصلبة والماء، وV الحجم الحقلي، وw = Mw/Ms نسبة المحتوى المائي (10% = 0.10). وتُقاس الكثافة بوحدة كغم/م³ أو غم/سم³، ووزن الوحدة بوحدة كيلونيوتن/م³ [1]. قياس الكثافة في الحقل تُستخدم طريقتان قياسيتان: اختبار المخروط الرملي (ASTM D1556/D1556M) والطرائق النووية (ASTM D6938) [3]. في اختبار المخروط الرملي تُحفر حفرة ويُستخرج كامل الترب منها، ثم تُملأ بالرمل الجاف المعايَر ويُحسب حجمها من كتلة الرمل اللازمة، بعد طرح الرمل الذي يملأ المخروط والصفيحة القاعدية [3]. أما الطرائق النووية فتقيس الكثافة والرطوبة معاً دون حفر حفرة [3]. الدمك النسبي ومعايير القبول يقارن الدمك النسبي (RC) الكثافة الجافة الحقلية بالكثافة الجافة العظمى للمادة نفسها المستخرجة من فحص بروكتر المختبري (ASTM D698 أو D1557 بحسب ما يحدده المشروع) [2، 4]. RC = (ρd,field / ρd,max,lab) × 100% وتُحدَّد حدود القبول للكثافة والرطوبة، ومنها أي اشتراط بنسبة 95%، بحسب مواصفات كل مشروع [3، 4]. الممارسات الجيدة في الفحص إجراء الفحص في مواقع ممثِّلة في كل طبقة. استخدام أجهزة معايَرة. استرجاع كامل التربة المحفورة وإحكام غلق عينات الرطوبة. طرح رمل المخروط والصفيحة القاعدية. تجنّب الحفر غير المستقرة أو التي يتسرب إليها الماء. تجفيف عينات الرطوبة إلى كتلة ثابتة وفق ASTM D2216، عادةً عند 110 ± 5 °م، مع مراعاة الاستثناءات الخاصة ببعض المواد. تطبيق تصحيحات الأحجام الكبيرة وفق ASTM D4718/D4718M عند الحاجة [3، 4]. فالأخطاء في المحتوى الرطوبي أو حجم الحفرة قد تجعل التربة ضعيفة الدمك تبدو مطابقة للمواصفات [3، 4]. لماذا تهم الرطوبة بقدر الكثافة ربط سيد وتشان بين بنية الطينات المدموكة وطريقة الدمك من جهة، ومقاومتها وتشوهاتها من جهة أخرى [5]. وبيّن دانيال وبنسون أن معايير قبول بطانات التربة المدموكة ينبغي أن تربط الكثافة والمحتوى الرطوبي بالتوصيلية الهيدروليكية [6]. ولذلك فإن قراءة الكثافة دون محتواها الرطوبي قد تخفي نتيجة سيئة. الخاتمة تتضمن الكثافة الكلية الماء ولا تتضمنه الكثافة الجافة، لكن كلتيهما تعتمدان على الحجم الكلي نفسه بما فيه الفراغات. وتُعدّ الكثافة الجافة الحقلية، مقارنةً بالقيمة العظمى المختبرية بوصفها دمكاً نسبياً، المقياس العملي لجودة الدمك. ودقة أخذ العينات وتحديد الحجم والرطوبة تحفظ موثوقية هذا المقياس، ويجب دائماً تقييم الرطوبة مع الكثافة. المصادر [1] A. Verruijt, Soil Mechanics, TU Delft, 2010, ch. 3, pp. 19–25. [2] B. M. Das and K. Sobhan, Principles of Geotechnical Engineering, 9th ed., Cengage, 2018, chs. 3 and 6. [3] ASTM International: D1556/D1556M-24 (sand cone); D6938-23 (nuclear density and moisture). [4] ASTM International: D2216-19 (moisture); D698-12(2021) and D1557-12(2021) (Proctor); D4718/D4718M-15(2023) (oversize corrections). [5] H. B. Seed and C. K. Chan, "Structure and Strength Characteristics of Compacted Clays," J. Soil Mech. Found. Div., 85(5), 87–128, 1959. [6] D. E. Daniel and C. H. Benson, "Water Content-Density Criteria for Compacted Soil Liners," J. Geotech. Eng., 116(12), 1811–1830, 1990.