تراکم پذیری و تحکیم خاک
«تراکم پذیری خاک» (Soil Compressibility) یا تحکیم پذیری خاک، توانایی خاک در کاهش حجم، هنگام اعمال بارهای فشاری است. «تحکیم خاک» (Soil Consolidation)، تراکم خاک اشباع تحت فشار ثابت است. تراکم پذیری و تحکیم، از ویژگی‌های بسیار مهم خاک در طراحی سازه‌های عمرانی هستند. در طراحی سازه‌ها، معمولا از نرخ تحکیم و میزان تحکیم کل استفاده می‌شود.
از دلایل تحکیم خاک بر اثر فشار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تراکم ذرات و آب درون حفره‌ها
- تراکم ذرات و خروج هوا از درون حفره‌ها
- خروج آب از درون حفره‌ها
نرخ تحکیم به نفوذپذیری خاک‌ها بستگی دارد. تحکیم اغلب برای ارزیابی خاک‌های ریزدانه مانند رس و لای مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته خاک‌های درشت‌دانه مانند شن و ماسه نیز متراکم می‌شوند. با این وجود، به دلیل نفوذپذیری بالای این خاک‌ها، تحکیم آن‌ها با نرخ بالایی رخ می‌دهد. در طرف مقابل، به دلیل نفوذپذیری پایین رس اشباع، تحکیم آن با نرخ بسیار پایینی صورت می‌گیرد.
در اغلب موارد، فرآیند تحکیم با تراکم اشتباه گرفته می‌شود. تراکم، چگالی خاک اشباع‌نشده را با کاهش حجم هوای موجود در حفره‌ها افزایش می‌دهد. در حالی که تحکیم، با خروج مقداری از آب موجود در حفره‌ها، باعث افزایش چگالی خاک اشباع می‌شود. تحکیم دارای سه مرحله زیر است:
- «شروع تحکیم» (Initial Consolidation): کاهش حجم ناشی از تراکم ذرات، تراکم هوا و خروج هوا در لحظه اعمال فشار است. در خاک‌های اشباع، این کاهش حجم فقط به دلیل تراکم ذرات جامد رخ می‌دهد.
- «تحکیم اولیه» (Primary Consolidation): کاهش حجم ناشی از خروج آب است. در خاک‌های اشباع، فشار آب منفذی در برابر بارگذاری اولیه مقاومت می‌کند. سپس، به دلیل تغییر در شیب هیدرولیکی (مطابق با قانون دارسی)، آب به سمت بیرون حفره‌ها جریان می‌یابد.
- «تحکیم ثانویه» (Secoundary Consolidation): کاهش حجم نهایی خاک، پس از به صفر رسیدن فشار هیدرواستاتیک اضافی و تکمیل تحکیم اولیه است. تحکیم ثانویه با نرخ بسیار پایینی رخ می‌دهد.
تحکیم ثانویه، پارامتر مهمی برای ارزیابی خاک‌های خاصی نظیر تورب (پوده) و رس‌های نرم زیستی است.