मृदा नमूने (soil sample) के घनत्व का सही घटता हुआ क्रम कौन सा है?

Question

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C: संतृप्त (Saturated), स्थूल (bulk), शुष्क (dry), निमज्जित (submerged)

Explanation & Concepts:
एक मृदा नमूने के लिए घनत्व का उच्चतम से निम्नतम क्रम इस प्रकार है: संतृप्त घनत्व ($\gamma_{sat}$), स्थूल घनत्व ($\gamma_{bulk}$), शुष्क घनत्व ($\gamma_d$), और निमज्जित घनत्व ($\gamma'_{sub}$)। यह क्रम मृदा कणों पर कार्य करने वाले जल की मात्रा और उत्प्लावन प्रभाव (buoyancy effect) पर निर्भर करता है।

Working Principle: संतृप्त घनत्व अधिकतम होता है क्योंकि सभी रिक्तियाँ (voids) जल से भरी होती हैं और जल आयतन बढ़ाए बिना वजन जोड़ता है। स्थूल घनत्व संतृप्त से कम होता है क्योंकि संतृप्ति की डिग्री 100% से कम होती है। शुष्क घनत्व स्थूल से कम होता है क्योंकि जल का वजन हटा दिया जाता है। निमज्जित घनत्व सबसे कम होता है क्योंकि इसे संतृप्त इकाई भार में से जल के इकाई भार को घटाकर परिभाषित किया जाता है ($\gamma_{sat} - \gamma_w$), जो पानी के नीचे की स्थितियों में ऊपर की ओर लगने वाले उत्प्लावन बल को दर्शाता है।

Key Formulas: $\gamma_{sat} = \frac{(G+e)\gamma_w}{1+e}$ — संतृप्त इकाई भार; $\gamma_d = \frac{G\gamma_w}{1+e}$ — शुष्क इकाई भार; $\gamma' = \gamma_{sat} - \gamma_w$ — निमज्जित (प्रभावी) इकाई भार

Key Points: अधिकांश मृदा के लिए, $G \approx 2.65$ और $e$ भिन्न होता है, लेकिन असमिका $\gamma_{sat} > \gamma_{bulk} > \gamma_d > \gamma'$ सार्वभौमिक रूप से सत्य है।; निमज्जित इकाई भार प्रभावी रूप से संतृप्त इकाई भार का लगभग 50% होता है।; शुष्क घनत्व का उपयोग मृदा संघनन के माप के रूप में किया जाता है, जबकि निमज्जित घनत्व का उपयोग जलमग्न मृदा स्तरों में प्रभावी तनाव की गणना के लिए किया जाता है।

Advantages: मृदा प्रावस्था संबंधों के लिए एक स्पष्ट पदानुक्रम प्रदान करता है।; जियोटेक्निकल इंजीनियरिंग में ओवरबर्डन और प्रभावी तनाव की गणना के लिए महत्वपूर्ण है।

Disadvantages: तुलना के लिए स्थिर रिक्त अनुपात (void ratio) मानता है, जो अलग-अलग भार स्थितियों के तहत भिन्न हो सकता है।

Applications: मिट्टी के बांध की स्थिरता का विश्लेषण।; जलमग्न मृदा में नींव के धंसाव की गणना।

Additional Info: विकल्प A गलत है क्योंकि यह बताता है कि स्थूल घनत्व निमज्जित से अधिक है लेकिन शुष्क के विरुद्ध तार्किक क्रम में विफल रहता है।. विकल्प B गलत है क्योंकि किसी भी गैर-संतृप्त मृदा के लिए स्थूल घनत्व हमेशा निमज्जित घनत्व से अधिक होता है।. विकल्प D गलत है क्योंकि यह स्थूल घनत्व को संतृप्त घनत्व से ऊपर रखता है, जो भौतिक रूप से असंभव है क्योंकि संतृप्त घनत्व एक निश्चित रिक्त अनुपात पर अधिकतम संभव स्थूल घनत्व का प्रतिनिधित्व करता है।

Answer: C सही है — संतृप्त घनत्व मृदा की उच्चतम घनत्व अवस्था है, जिसके बाद स्थूल घनत्व, शुष्क घनत्व और अंत में उत्प्लावन के कारण निमज्जित घनत्व आता है।

Exam Tip: याद रखें कि $\gamma_{sat} > \gamma_{bulk} > \gamma_d$ और हमेशा ध्यान में रखें कि $\gamma' = \gamma_{sat} - \gamma_w$, जो इसे प्रभावी रूप से सबसे छोटा मान बनाता है।

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Option A: संतृप्त (Saturated), निमज्जित (submerged), स्थूल (bulk), शुष्क (dry)

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Option B: संतृप्त (Saturated), स्थूल (bulk), निमज्जित (submerged), शुष्क (dry)

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Option D: स्थूल (bulk), संतृप्त (Saturated), निमज्जित (submerged), शुष्क (dry)

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