3-7-2 نظام الجمعية الأمريكية للطرق لتصنيف التربـة
(AASHTO Soil Classification System)
نشير في البداية إلى أن القارئ قد يصادف مسميات أخرى لهذا النظام، وأكثرها شيوعاً نسبته إلى مكتب الطرق العامة (Bureau of Public Roads- BPR) أو إلى مجلس أبحاث الطرق (Highway Research Board- HRB )، وهما مؤسستان في الولايات المتحدة الأمريكية .ولتوضيح السبب وراء هذه التسميات المختلفة نشير إلى أنه وفي عام 1928، تم إدخال هذا النظام إلى الممارسة العملية للمرة الأولى من قبل مكتب الطرق العامة (BPR) ليستعمله مهندسو الطرق بشكل واسع. وقد تمت مراجعة هذا النظام وتحديثه ثلاثاً: في عام 1945من قبل لجنة تابعة لمجلس أبحاث الطرق (HRB)، وفي عام 1949، وأخيراً في عام 1966 من قبل الجمعية الأمريكية للطرق (AASHTO)، والتي اعتمدت الشكل الحالي لنظام التصنيف هذا، فصار يحمل اسمها.
وأما مضمون هذا النظام واسع الانتشار فيكمن في أنه يقسم التربة إلى مجموعات أساسية (Groups) وأخرى فرعية (Subgroups) حسب التدرج الحبيبي وخصائص السيولة واللدونة لأشكال التربة المختلفة، وذلك كما هو موضح في الجدول الخاص بهذا النظام (جدول3-7).
وكما هو واضح من الجدول المذكور، فإن هذا النظام يقسم التربة غير العضوية (Inorganic soil) إلى سبع مجموعات أساسية (A-1 إلى A-7)، والتي تنقسم بدورها إلى اثنتي عشرة مجموعة فرعية. ويضع النظام التربة العضوية في مجموعة أساسية هي المجموعة (A-8)، وهي غير موجودة في جدول التصنيف (3-7). ويستعمل هذا النظام لتصنيف التربة ما يسمى بـ " دليل المجموعة " (Group Index-GI)، وهو قيمة عددية تساعد في إرجاع التربة إلى المجموعة الأساسية التي تنتمي إليها، وهي قيمة يتم إيجادها للتربة التي تحتوي على نسبة عالية معينة من المواد الناعمة، كما تساعد في الحكم
على التربة من ناحية إمكانية استعمالها كسطح ترابي (Subgrade)، حيث تكون نوعيتها مناسبة أكثر لهذا الغرض كلما كان دليل المجموعة (GI) لها أقل.
جدول (3-7) تصنيف التربة وخليط التربة مع الحصى حسب نظام (AASHTO)
تصنيف عام مواد خشنة (حبيبية)
(35% أو أقل مارة من منخل رقم 200) مواد من الطمي والطين
(أكثر من 35% مارة من منخل 200)
تصنيف المجموعات A-1 A-3 A-2 A-4 A-5 A-6 A-7
A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 A-7-5,
A-7-6
التدرج الحبيبي- نسبة المار من منخل:
50
max
رقم 10
رقم 40 30
max 50
max 51
min - - - - - - - -
رقم 200 15
max 25
max 10
max 35
max 35
max 35
max 35
max 36 min 36 min 36
min 36
min
خصائص اللدونة : - - 40
max 41 min 40
max 41
min 40
max 41
min 40 max 41 min
حد السيولة LL
دليل اللدونة PI 6 max غير لدنة
NP 10
max 10
max 11
min 10
min 10
max 10
max 11
min 11min
دليل المجموعة GI 0 0 0 4 8 12 16 20
أشكال المواد المحتواة أكثر في العينة قطع حجارة حصى رمل رمل ناعم حصى ورمل طميي أو طيني تربة طميية تربة طينية
التقييم العام للمواد كتربة سطح للطرق
(subgrade) ممتازة إلى جيدة متوسطة إلى سيئة
ويمكن إيجاد دليل المجموعة (GI) للتربة بالمعادلة:
GI = 0.2a +0.005ac + 0.01 bd (3-6)
حيث a - النسبة المئوية للمواد المارة من المنخل رقم (200)، وهي أكبر من (35%) وأقل من (75%) معبراً عنها بعدد صحيح موجب (40 a 1).
b- النسبة المئوية للمواد المارة من المنخل رقم (200)، وهي أكبر من (15%) وأقل من (55%) معبراً عنها بعدد صحيح موجب (40 b 1).
c- ذلك الجزء من قيمة حد السيولة (LL) الذي يزيد عن (40) ويقل عن (60)، معبراً عنه بعدد صحيح موجب (20 c 1).
d- ذلك الجزء من دليل اللدونة (PI) الذي يزيد عن (10) ويقل عن (30)، معبراً عنه بعدد صحيح موجب (20 d 1).
مثال – لنفترض أن عينة تنتمي للمجموعة (A-6) بلغت نسبة المار منها عبر المنخل (200) قيمة (65%)، حد السيولة = (32) ودليل اللدونة = (13). أحسب قيم دليل المجموعة GI /12/.
الحل :
– نحسب قيم معادلات المعادلة (3-6):
a = 65-35 = 30
b= 55-15 = 40 (تم استبدال 65بـ55 لأن مجال B هو 15-55).
c= صفر (لأن حد السيولة أقل من 40).
d= 13-10 = 3
وبالتعويض،
GI= 0.2×30+0.01×40×3 = 7.2
وبما أن التعبير عن دليل المجموعة يكون بعدد صحيح موجب، نعتبر أن دليل المجموعة GI=7، وتصنيف التربة على أنها (7) A-6.
ويعتبر دليل المجموعة مساوياً صفراً إذا كانت قيمة حسب المعادلة (3-6) سالبة.
ونشير إلى أن المخطط المبيّن في الشكل (3-8)، وهو منحنى العلاقة بين دليل المجموعة (GI) ونسبة المواد المارة من المنخل رقم (200)، هو عبارة عن تمثيل بياني للمعادلة (3-6)، حيث يلاحظ أن الجزء العلوي من المخطط هو تعبير عن الجزء (0.01bd) من المعادلة، بينما يمثل الجزء السفلي من نفس المخطط الجزء (0.2a + 0.005 ac) من المعادلة. ولهذا فإن معامل المجموعة هو مجموع القيم المستحصلة من جزئي المخطط المذكور مقربة إلى أقرب عدد صحيح.
وأما المخطط المبيّن في الشكل (3-9)، فيربط بين دليل اللدونة (PI) وحد السيولة (LL) للمجموعات الأساسية (A-4)، (A-5)، (A-6)، (A-7).
شكل (3-8)- معامل المجموعة للتربة (المرجع /12/)
شكل (3-9)- حد السيولة ودليل اللدونة لمجموعات التربة
ولرسم صورة واضحة لنظام تصنيف التربة (AASHTO) وآلية استخدامه، نورد المثال التالي لتصنيف ثلاثة أشكال من التربة /8/.
مثـال توضيحـي
مطلوب تصنيف عينات التربة (أ، ب، ج) حسب نظام الجمعية الأمريكية للطرق (AASHTO)، علماً بأن نتائج التدرج الحبيبي لها وخصائص اللدونة هي كما في الجدول أدناه.
رقم
المنخل النسبة المئوية للمار (%)
أ ب ج
4 - - 69.3
10 68.5 79.5 59.1
20 - - 48.3
40 36.1 69.0 38.5
60 - - 28.4
100 - - 19.8
200 21.9 54.3 5.1
حد السيولة 34.1 53.5 غير لدنة
حد اللدونة 16.5 31.6 -
الحــل:
(1) تصنيف التربة (أ):
أ. نحسب دليل اللدونة PI = 34.1-16.5 = 17.6 <11
ب. بما أن نسبة المار من المنخل رقم 200 = 21.9%، فإن التربة (أ) تنتمي للمجموعة الأساسية (A-2)، وأما المجموعة الفرعية فيتم تحديدها حسب حد السيولة ودليل اللدونة.
ت. مروراً بالجدول (3-7) من اليمين إلى اليسار، نجد أن أول مجموعة تتطابق مع خصائص التربة (أ) هي المجموعة (A-2-6) (LL = 34.1> 40، PI= 17.6<11).
ث. نحسب دليل المجموعة (GI) بالمعادلة (3-6):
a = صفر (لأن نسبة المار من منخل رقم أقل من 35%).
b = 21.9-15.0 =6.9
c = صفر (لأن حد السيولة >40).
d= 17.6-10= 7.6.
GI = (0.2× صفر) + (0.005× صفر × 6.9) + (0.01×6.9×7.6) = 0.52 وبالتقريب لأقرب عدد صحيح GI= 1.
ومن المخطط (شكل 3-8) نجد قيمة GIمن الجزء العلوي مساوية لـِ (1.2) وهي تقرب أيضاً إلى (1)، ومن الجزء السفلي مساوية لصفر.
إذن GI = 1 + صفر = 1.
وعليه، يكون التصنيف النهائي للتربة (أ) هو (1)A-2-6 .
(2) تصنيف التربة (ب):
أ. تحسب دليل اللدونة PI= 53.3-31.6=21.9<10
ب. نسبة المار من المنخل رقم (200) هي اكبر من 35% (54.3< 35) وعليه فإن التربة تنتمي لإحدى المجموعات (A-4)، (A-5)، (A-6) أو (A-7).
ت. بما أن LL= 53.5 % و PI = 21.9 %، فإن التربة تنتمي للمجموعة (A-7)، ولكن علينا أن نحدد ما إذا كانت (A-7-5) أو (A-7-6)، وهو ما نجده من المخطط (شكل 3-9)، والذي يبين أن تصنيف التربة هو (A-7-5).
ث. نجد دليل المجموعة (GI) من المخطط (شكل 3-8)، حيث نحصل من الجزء العلوي على القيمة (4.3) ومن الجزء السفلي على القيمة (5.2)، أي أن (GI= 4.3+5.2 = 9.5). نستعمل (GI=10)، وعليه يكون التصنيف النهائي للتربة (ب) هو (10) A-7-5.
(3) تصنيف التربة (ج):
يمكن أن نجد، وبعد الشطب السريع أن التربة هي (A-1) أو (A-3)، وبنسبة المار من المنخل رقم (40)= 38.5%، ومن الجدول (3-7) نجد أن التربة هي (A-1-B). وبما أنها تربة غير لدنه، فلا دليل مجموعة لها (GI= صفر)، وعليه، يكون التصنيف النهائي للتربة (ج) هو (0) A-1-B .
الدردشة|منتديات
المبشر العلمية