unit15 ( ujian kebolehtelapan di makmal )

AIR TANAH DAN KEBOLEHTELAPAN

C3008/15/1

Di akhir pembelajaran , pelajar dapat memahami kaedah-kaedah ujian kebolehtelapan di makmal dan seterusnya dapat menentukan pekali kebolehtelapan tanah.

Di akhir unit ini, pelajar akan dapat :

1. menentukan jenis ujian yang akan dilakukan di makmal mengikut jenis tanah dengan tepat 2. mengira pekali kebolehtelapan tanah dengan kaedah ujian turus tetap dengan tepat. 3. mengira pekali kebolehtelapan tanah dengan kaedah ujian turus berubah dengan tepat.


C3008/15/2

15.0

Pengenalan anda hendak menentukan kebolehtelapan tanah ? Anda boleh

Bagaimana

mengira kebolehtelapan tanah di makmal atau di tapak. Dalam unit ini anda didedahkan dengan ujian kebolehtelapan yang biasa dilakukan di makmal. Ada dua jenis ujikaji di makmal yang boleh digunakan bagi mengukur kebolehtelapan tanah, iaitu; a. Ujian turus tetap b. Ujian turus berubah

15.1

Ujian Turus Tetap

Ujian turus tetap adalah sesuai bagi tanah berbutiran kasar seperti tanah berpasir. Skematik radas untuk ujian turus tetap seperti rajah 15.1. Sampel tanah dimasukkan ke dalam silinder yang mempunyai luas keratan rentas A. Manometer disambungkan ke bahagian sisi selinder untuk mengukur kehilangan turus h, pada jarak sampel tanah L. Air dibiar mengalir menerusi sampel tanah di bawah pengaruh tekanan graviti. Kuantiti air V, dalam tempoh t diperolehi dengan menadah air di dalam sebuah selinder bersenggat dengan mencatat masa yang diambil untuk menadah air tersebut. Dengan ini, pekali kebolehtelapan boleh dikira dengan menggunakan persamaan 14.1, iaitu :VL h At

k

=


C3008/15/3

Air

h L Sampel Tanah A

Rajah:15.1: Lakaran Radas Turus Tetap

k

=

VL h At

Contoh 15.1


C3008/15/4

Satu ujian turus tetap telah dijalankan ke atas sampel tanah pasir. Panjang dan diameter sampel masing-masng ialah 15 cm dan 5.5 cm. Kehilangan turus adalah 50 cm dan kadar aliran ialah 550 ml dalam masa 8 saat. kebolehtelapan tanah tersebut. Penyelesaian Panjang Sampel, L Diameter Sampel, Kehilangan Turus, h Isupadu Air, V Masa, t = = = = = 15 cm 5.5 cm 50 cm 550cc = 550 ml 8 saat. Tentukan pekali

Pekali Kebolehtelapan,

k =

VL h At550 cm 3 x 15 cm

=

(50 cm )

( 5.5) 24

x 8s

= 0.868 cm/s


C3008/15/5

Soalan 1 Satu ujian turus tetap telah dijalankan ke atas sampel tanah pasir. Panjang dan luas keratan rentas sampel masing-masng ialah 300 mm dan 2500 mm2. Kehilangan turus adalah 600 mm dan kadar aliran ialah 280 ml dalam masa 140saat. Tentukan pekali kebolehtelapan tanah tersebut.

Soalan 2 Satu ujian turus tetap dilakukan ke atas tanah pasir, didapati kehilangan turus adalah 500 mm dan kadar aliran ialah 260 ml dalam masa 130 saat. pekali kebolehtelapan tanah tersebut. Panjang sampel ialah 250mm dan luas keratan rentas sampel ialah 2000 mm2. Tentukan

Soalan 3 Dalam satu ujian turus tetap telah dijalan ke atas sampel tanah liat. Keputusannya adalah seperti berikut :Ketinggian turus dalam tiub 1 Ketinggian turus dalam tiub 2 Panjang sampel tanah Diameter sampel tanah Kuantiti air terkumpul Masa untuk mengumpul air sebanyak 300 ml Tentukan nilai pekali kebolehtelapan untuk tanah ini. = = = = = 10 cm 55 cm 12 cm 5 cm 300 ml

= 100 saat


C3008/15/6

Jawapan 1


k ==

VL h At280 x10 3 m 3 x 300 m m m (600 m )( 2500 m 2 )(140 s ) m m

= 0.4 mm/s Jawapan 2


k ==

VL h At260 x10 3 mm 3 x 250 mm (500 mm )( 2000 mm 2 )(130 s )

= 0.5 mm/s

Jawapan 3 Pekali Kebolehtelapan,

k =

VL h At300 cm 3 x 12 cm

=

(55 cm 10 cm )

( 5) 24

x 100 s

= 4.074 x 10-2 cm/s


C3008/15/7

15.2

Ujian Turus Beubah

Ujian turus berubah biasanya dijalankan pada tanah berzarah halus seperti tanah liat. Ujian ini dilakukan untuk menentukan pekali kebolehtelapan tanah. Skematik ujian turus berubah seperti rajah 15.2.

a t h1 Injap Sampel TanahRajah : 15.2 : Radas Turus Berubah

h2

L

A

Di mana ; A a L h1 h2 t -

Luas keratan rentas sampel tanah Luas keratan rentas tiub tegak Panjang sampel tanah Tinggi turus sebelum ujian Tinggi turus pada masa t masa yang dicatat di antara h1 dan h2

-

Apabila injap dibuka, air akan mengalir menerusi sampel dan aras air di dalam saluran paip akan turun. Setelah keadaan mantap diperoleh, bacaan h (iaitu


C3008/15/8

bacaan di antara h1 dan h2) akan diambil pada masa t. melalui sampel dalam masa dt ialah V = adh. Menurut Hukum Darcy, q = Aki

Pada sebarang

pertambahan masa dt, perubahan turus adalah dh dan kuantiti air yang mengalir

- a dh/dt = A k h/L

h2

h1

al dh = Akh

t2

t1

dt

aL h 2 1 dh = Ak h1 h

t2 t1

t2

t2

dt

al h ln h h2 = 1 Ak

[

]

[t]

di mana, t1 = 0 dan t2 = t

al ln h2 ln h1 Akal ln 1 h1 / h2 = t Ak

[

]

= t

[

]

k =

aL At

ln(h1 / h2 )

(15.1)

Contoh 15.2


C3008/15/9

Untuk mendapatkan pekali kebolehtelapan tanah liat, ujian turus berubah dijalankan menggunakan sampel tanah yang mempunyai diameter 10cm. Di awal ujian, paras turus air dalam paip tegak ialah 45 cm. Selepas 3 minit , didapati turus air jatuh ke paras 30 cm. Panjang sampel tanah yang diuji ialah 15 cm dan diameter paip tegak ialah 1.9 cm. Tentukan pekali kebolehtelapan tanah liat dalam unit m/hari.

Penyelesaian: D = 10 cm L = 15 cm d = 1.9 cm A = h1 = 45 cm hn = 30 cm t = 3.25 minit2 = (10 ) / 4

2 / 4 D

= =

7 .5 cm 2 8 4

a = d2 /4

= (1.9 ) 2 / 4

2.8 cm 2 4

k =

2.84 ( 1.5 ) 78.54 ( 3.25 )

(

ln 45 / 30 )

=

42 .6 255 .255

(

0.405 )

= 0.068 cm/minit x 1m/100cm x 1440 minit/1 hari = 0.9728/hari.


C3008/15/10

Soalan 1 Semasa melakukan ujian kebolehtelapan ke atas sampel tanah di makmal, data berikut di perolehi. Tentukan purata pekali kebolehtelapan tanah tersebut. Diameter tiup = 9.0 mm Diameter sampel = 10 mm Panjang sampel, L = 150 mmAras air dalam tiup

h1 1300 950 750

h2 950 750 400

Masa, t (saat) 160 145 350

Soalan 2 Anda dikehendaki menjalankan ujian di makmal dengan menggunakan kaedah turus berubah. Data berikut telah diperolehi. Kirakan nilai pekali kebolehtelapan tanah dalam cm/s Masa permulaan ujian Masa akhir ujian Panjang sampel tanah Diameter manometer Diameter sampel tanah Tinggi turus awal ujian Tinggi turus akhir ujian = = = = = 0 saat 300 saat 15 cm 0.6 cm 10 cm

= 250 cm = 100 cm.


C3008/15/11

Jawapan 12 Luas keratan sampel , A = 1002 x 4 = 7,853 mm 2 Luas keratan buret , a = 92 x 4 = 63.6 mm

Daripada persamaan ,aL ( ln h1 / h2 ) At

k =

k1

=

63 .6 x 150 7,853 x 160

x (ln 1,300 / 950 )

= 7.521 x 10-3 x (0.3137) = 2.831 x 10-3 mm/s63 .6 x 150 7,853 x 145 950 xln 750

k2

=

= 8.37808x10-3 x (0.2364) = 1.981 x 10-3mm/s63 .6 x 150 7,853 x 350 750 x ln 400

k3

=

= 2.182 x 10-3 mm/s


C3008/15/12

Purata pekali kebolehtelapan, k = 2.381 + 1.981 + 2.182 3 x 10 3 mm / s

= 2.181 x 10-3 mm/s = 2.181 x 10-6 m/s

Jawapan : 2 t = 300 saat l = 15 cm d = 0.6 D = 10 cm h2 = 100 cm h1 = 250 cm a = (0.6 )2/4 = 0.2827 cm2 A0.2827 cm 2 x15 cm2

= (10 )2/4 = 78.5398 cm2

k =

250 ln 78 .5398 cm x 300 saat 100

= 1.6475 x 10-4 cm/s


C3008/15/13

Ujikan kefahaman anda berkenaan pelajaran dalam unit ini dengan menjawab soalan-soalan berikut. Soalan 1 Ujian turus berubah telah dijalankan ke atas satu sampel tanah. Tinggi turus awal ialah 163 cm dan tinggi turus akhir ialah 145.5 cm. Masa diambil di antara dua turus ialah 200 saat. Luas keratan rentas tiub tegak ialah 180 mm 2. Panjang dan diameter sampel tanah masing-masing ialah 180 mm dan 40 mm. Tentukan pekali kebolehtelapan tanah tersebut. Soalan 2 Satu ujian turus berubah dijalankan ke atas sampel tanah liat berkelodak dan keputusannya adalah seperti berikut :Panjang sampel tanah Diameter sampel tanah Tinggi turus awal Tinggi turus akhir Diameter paip tegak = 150 mm = = = 100 mm 400 mm 8 minit 5 mm = 1200 mm

Masa untuk kehilangan turus =

Tentukan pekali kebolehtelapan tanah tersebut.

Bandingkan jawapan anda dengan pensyarah anda. Jika sama, anda boleh meneruskan unit berikutnya. Selamat Maju Jaya.!!


C3008/15/14

Jawapan 1 k Jawapan 2 k = 5.15 x 10-2 mm/minit = 8.38 x 10 3 mm/s.

unit15 ( ujian kebolehtelapan di makmal )

Documents