قد يبدو نوعان من الطين متشابهين في الموقع ثم يسلكان سلوكًا مختلفًا تمامًا عندما يبتلّان. وأبسط مقياس مخبري لهذا الفرق هو حدود أتربرغ (حد السيولة وحد اللدونة) ومؤشر اللدونة المحسوب منهما. وتُستخدم هذه القيم لتصنيف الترب الناعمة، وللدلالة على قابلية الانتفاخ، ولمطابقة مواد الردم مع المواصفات. نشرح أدناه كيف نحددها في مختبر التربة لدينا وكيف تُقرأ نتائجها. وقد تناولت أطروحة الدكتوراه للمسؤول الفني لدينا النمذجة الإحصائية للدونة الترب الطينية القبرصية.

ماذا تعني LL وPL وPI

عندما تجف التربة الناعمة تنتقل من الحالة السائلة إلى الحالة اللدنة التي يمكن فيها تشكيلها دون تشقق، ثم تصبح شبه صلبة فصلبة. وحدود أتربرغ هي قيم المحتوى المائي عند هذه الحدود الفاصلة.

المصطلح	التعريف	ما يدل عليه
حد السيولة (LL)	المحتوى المائي عند الانتقال من الحالة اللدنة إلى السائلة	مقدار الماء الذي تحتفظ به المواد الناعمة قبل أن تسيل
حد اللدونة (PL)	المحتوى المائي الذي يتفتت دونه الخيط المفتول من التربة	الحد الأدنى للسلوك اللدن
مؤشر اللدونة، PI = LL − PL	مدى المحتوى المائي الذي تبقى فيه التربة لدنة	قيمة التصنيف الرئيسية
مؤشر القوام، Ic = (LL − w)/PI	موقع المحتوى المائي الطبيعي w بين الحدين	Ic ≥ 1: قيمة w عند PL أو دونه، تربة متماسكة القوام؛ Ic قرب الصفر: w قريب من LL، تربة طرية جدًا
مؤشر السيولة، IL = (w − PL)/PI	الموقع نفسه مقيسًا من PL	IL = 1 − Ic

يعرّف المعيار TS EN ISO 14688-2:2018 المؤشرين بهذه الصيغة. وهما يعتمدان على المحتوى المائي الطبيعي، لذا يجب أن تصلنا العينة محكمة الإغلاق ودون أن تجف؛ ونشرح طريقة تعبئتها في دليل اختبارات بروكتور وCBR والمحتوى المائي.

كيف نحدد الحدود

نعمل وفق TS EN ISO 17892-12:2018+A2:2022 ونختبر الجزء الأنعم من نحو 0.4 mm (ويستخدم ASTM D4318-26 لهذا الغرض المنخل 425 µm):

حد السيولة: يسمح المعيار بطريقة المخروط الساقط، حيث يغوص مخروط قياسي في عجينة التربة إلى عمق محدد، وبطريقة كازاغراندي، حيث ينغلق أخدود في التربة داخل كأس نحاسية بعد 25 ضربة. ونستخدم جهاز كازاغراندي ونحدد LL من عدة نقاط عند محتويات مائية مختلفة.
حد اللدونة: تُفتل التربة باليد على لوح زجاجي إلى خيط حتى يتفتت عند قطر يقارب 3 mm؛ ويُكرر التحديد ويؤخذ المتوسط.
التقرير: قيم LL وPL وPI، والطريقة، وطريقة تحضير العينة، ونسبة الجزء الأنعم من 0.4 mm.

لا تعطي الطريقتان نتائج متطابقة، ويقرّ المعيار نفسه بأن الاختبار يعتمد على تقدير القائم به وأن قدرًا من التباين أمر وارد.

تحضير العينة: لماذا يهم التجفيف

نبدأ قدر الإمكان من المحتوى المائي الطبيعي، فننقع التربة حتى تتجانس. والتجفيف المسبق أسرع، لكنه قد يغيّر الحدود في بعض الترب: إذ يعتمد ASTM D4318-26 التحضير الرطب افتراضيًا، وينبّه ASTM إلى أن التجفيف في الفرن يخفض حد السيولة في الترب العضوية بشدة. وتتطلب مادتان في قبرص عناية خاصة:

المارل الغني بالكربونات: تُفكَّك كتله بالنقع والعجن اللطيف؛ فالطحن الشديد قد يسحق حبيبات الكربونات الضعيفة إلى مواد ناعمة مصطنعة.
المواد المتجوية أو المختلطة: المارل وشرائط الطين والقطع المتصلبة في كيس واحد تعطي حدودًا لا تنتمي إلى أي طبقة. خذوا عينة كل طبقة وعبئوها على حدة.

مخطط اللدونة والتصنيف

تُسمّى التربة الناعمة بإسقاط PI مقابل LL على المخطط. ويفصل الخط A، PI = 0.73 (LL − 20)، بين الطين الواقع فوقه والطمي الواقع تحته. ويصنّف TS EN ISO 14688-2:2018 الترب الناعمة وفق لدونتها، فيما تستخدم المواصفات غالبًا النظام الموحد لتصنيف التربة وفق ASTM D2487-17(2025)، الذي يقسم المخطط عند LL = 50:

الرمز	الموقع على المخطط	التربة
CL	LL < 50، PI > 7، على الخط A أو فوقه	طين منخفض اللدونة
CL-ML	PI بين 4 و7، على الخط A أو فوقه	طين طمييّ
ML	LL < 50، PI < 4 أو تحت الخط A	طمي
CH	LL ≥ 50، على الخط A أو فوقه	طين عالي اللدونة
MH	LL ≥ 50، تحت الخط A	طمي مرن

لكن التدرج يأتي أولًا: فاللدونة تسمّي المواد الناعمة، أما كميتها فتحدد ما إذا كانت التربة ناعمة الحبيبات أو خشنتها. ووفق هذا النظام تكون التربة ناعمة الحبيبات إذا مرّ 50% منها أو أكثر من 75 µm؛ والرمل أو الحصى الذي تزيد مواده الناعمة على 12% يأخذ اسمها، مثل SC (رمل طيني)، وبين 5% و12% يُستخدم رمز مزدوج. وفي ISO يقع حد المواد الناعمة عند 0.063 mm. ونغسل الترب الطينية عند تحديد التدرج وفق TS EN ISO 17892-4:2016، لأن النخل الجاف يترك الطين ملتصقًا بالحبيبات الخشنة.

اللدونة والانتفاخ: مؤشرات لا قياسات

يجمع الطين الغني بالسمكتيت بين ارتفاع LL وPI وتغيرات حجمية كبيرة؛ انظروا التربة في قبرص: المارل والطين الانتفاخي. وتربط مراجع كلاسيكية بين القيم الدلالية والانتفاخ:

ربط هولتز وغيبس (Holtz & Gibbs، 1956، Transactions of the ASCE، المجلد 121) الانتفاخ بمحتوى الغرويات ومؤشر اللدونة وحد الانكماش: PI أقل من 18 منخفض، و15–28 متوسط، و25–41 مرتفع، وأكثر من 35 مرتفع جدًا. والمجالات متداخلة؛ فمؤشر اللدونة وحده لا يحسم الفئة.
وربط سيد ووودوارد ولوندغرين (Seed, Woodward & Lundgren، 1962، Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division، ASCE، المجلد 88) انتفاخ الطين المدموك عند المحتوى المائي الأمثل لبروكتور القياسي، تحت حمل إضافي قدره 1 psi (6.9 kPa)، بنسبة الطين ونشاطيته.
ويقيس الانكماش الخطي وفق BS 1377-2:2022 مقدار قِصَر قضيب من التربة مُحضَّر قرب حد السيولة عند جفافه؛ وكثيرًا ما نضيفه في الطين.
ولأن الحدود لا تصف إلا الجزء الأنعم من 0.4 mm، تضرب إرشادات الإسكان البريطانية (NHBC Standards، الفصل 4.2) مؤشر اللدونة في نسبة المار من 425 µm للحصول على «مؤشر اللدونة المعدّل».

وقد استُنبطت هذه الطرق من ترب معينة وظروف اختبار معينة؛ فلا يصلح أي منها في كل مكان، ولا يقيس أي منها مقدار الانتفاخ أو ضغطه. وفي الردم المدموك يُعد الانتفاخ المسجل في اختبار CBR المغمور (TS EN 13286-47:2021) قياسًا مباشرًا؛ أما الحاجة إلى اختبارات انتفاخ للطين الطبيعي تحت الأساسات فيقررها المهندس الجيوتقني.

الطين القبرصي متغير: مجالات بدل قيمة واحدة

تتغير الوحدات الطينية والمارلية في قبرص خلال مسافات قصيرة في محتوى الطين والكربونات وفي التجوية، لذا فإن حد سيولة واحدًا يصف عينة لا طبقة. ونوصي بعدة اختبارات لكل طبقة من نقاط وأعماق مختلفة، ونعرض:

كل نتيجة مع عمقها ووصفها،
لكل طبقة: عدد الاختبارات والقيمة الدنيا والعليا والمتوسط، والانحراف المعياري إذا سمح العدد،
جميع النتائج على مخطط لدونة واحد لتظهر الطبقات المختلفة والقيم الشاذة؛ وتُفحص القيم الشاذة ويُعاد اختبارها إذا بقيت مادة.

وثمة نقطتان إحصائيتان مهمتان. فمؤشر اللدونة هو الفرق بين قياسين، ولذلك يكون عدم اليقين النسبي فيه أكبر منه في LL. كما أن الارتباطات المنشورة، ومنها الإقليمية، لا تصح إلا للترب ومجال البيانات التي استُنبطت منها. واختيار القيمة المميزة أو التصميمية تقدير هندسي يعود إلى المهندس الجيوتقني للمشروع؛ ويقدم له تقريرنا مجموعة البيانات كاملة.

نتائج NP وأزرق الميثيلين وحدود المواصفات

إذا تعذّر تحديد حد اللدونة، أو كان مساويًا لحد السيولة أو أكبر منه، تُسجَّل التربة غير لدنة (NP)، كما في ASTM D4318-26. وNP نتيجة صحيحة، شائعة في المواد الناعمة الرملية وناعم الحجر المكسر.

ومع ذلك قد تعطي المواد الناعمة غير اللدنة قيمة مرتفعة لأزرق الميثيلين (TS EN 933-9:2022؛ انظروا اختبار الركام في قبرص: التدرج ولوس أنجلوس). فالحدود تبيّن سلوك المواد الناعمة مع الماء ككل، بينما يستجيب أزرق الميثيلين، على الجزء 0/2 mm، لمعادن الطين ولو بكميات صغيرة. لذا تشير قيمة MB المرتفعة مع NP إلى قدر من الطين، كغلاف على الحبيبات أو حشوة في الصخر، ويحسن اختبار عينة جديدة من موضع آخر في المصدر.

أما حدود LL أو PI لمواد الردم وطبقات الأساس فتحددها مواصفات المشروع لا معيار الاختبار. أخبرونا بالمواصفات السارية، وسنعرض النتائج مقابلها.

كيف يمكننا المساعدة

نحدد حدود أتربرغ والانكماش الخطي والمحتوى المائي والتدرج والتصنيف في مختبر التربة لدينا، على عينات تحضرونها أو نأخذها أثناء فحص التربة والحفر الجيوتقني. ويكفي عادةً للتدرج وحدود أتربرغ معًا 3–5 kg من التربة الناعمة، أو 10–15 kg إذا كانت حصوية. أرسلوا إلينا المواصفات عبر صفحة التواصل، وسنتفق معكم على البرنامج.

الأسئلة الشائعة

هل ارتفاع مؤشر اللدونة نتيجة سيئة؟

ليس بحد ذاته؛ فالأمر يتوقف على الاستخدام. فتحت المباني الخفيفة والبلاطات، وفي الردم وطبقات ما تحت الأساس، يستدعي ارتفاع اللدونة عادةً الانتباه. ويقرر القبول المواصفات ومهندس المشروع.

لماذا أعطى مختبران حد سيولة مختلفًا؟

قارنوا أولًا الطريقة (المخروط الساقط أو كازاغراندي) والتحضير (طبيعي أو مجفف) في التقريرين. كما تؤدي فروق العينات وتقدير القائم بالاختبار دورًا في ذلك.

هل يخبرني مؤشر اللدونة بمقدار انتفاخ التربة؟

لا. فمؤشر اللدونة والانكماش الخطي ونسبة المواد الناعمة تدل على القابلية فقط. أما الانتفاخ الفعلي فيعتمد أيضًا على المحتوى المائي أثناء الإنشاء والحمل وظروف المياه في الموقع، ويجب قياسه إذا احتاج إليه المهندس.