मृदा के विरूपण की समेकन प्रक्रिया

जब भी किसी मिट्टी के द्रव्यमान पर जोर दिया जाता है, तो यह विकृत हो जाता है। विरूपण या तो विकृति के रूप में हो सकता है या मिट्टी के द्रव्यमान की मात्रा में बदलाव हो सकता है। प्राकृतिक जमा के रूप में मिट्टी का द्रव्यमान सभी पक्षों पर सीमित होता है इसलिए आकार में परिवर्तन अर्थात मिट्टी का विरूपण संभव नहीं है। एकमात्र संभावना है कि मिट्टी का परिवर्तन अर्थात आयतन।

लोड होने पर, एक मिट्टी के कारण संकुचित:

(i) ठोस अनाजों का संपीडन

(ii) ताजे पानी और हवा का संपीड़न

(iii) मृदा द्रव्यमान के शून्य से जल और वायु का निष्कासन। विशिष्ट इंजीनियरिंग भार के तहत, मिट्टी के ठोस का संपीड़न और नगण्य में पानी डालना।

इसलिए, वायु के लिए संपीड़न और voids से हवा और पानी का निष्कासन लोड की गई मिट्टी के आयतन परिवर्तन में सबसे अधिक योगदान देता है। ये मात्रा परिवर्तन दो अलग-अलग प्रक्रियाओं द्वारा सामने लाए जा सकते हैं। संघनन और समेकन।

संघनन:

संघनन वह प्रक्रिया है जिसमें मिट्टी के कणों को यांत्रिक तरीकों से एक साथ अधिक बारीकी से पैक किया जाता है, अर्थात गतिशील लोडिंग जैसे रोलिंग, टैंपिंग और कंपन आदि। इसे वायु शून्य की कमी के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। पानी की मात्रा में कम या कोई कमी नहीं है।

समेकन:

समेकन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें मिट्टी के कणों को निरंतर दबाव के आवेदन के तहत समय की अवधि के साथ अधिक निकटता से पैक किया जाता है, अर्थात स्थैतिक लोड हो रहा है। यह मुख्य रूप से मिट्टी के छिद्रों से पानी के क्रमिक जल निकासी द्वारा प्राप्त किया जाता है। समेकन संतृप्त या लगभग संतृप्त मिट्टी या कम पारगम्यता के अन्य मिट्टी के साथ होता है।

समेकन परीक्षण:

मिट्टी में समेकन निपटान की भविष्यवाणी करने के लिए, हमें मिट्टी के तनाव-तनाव गुणों (यानी, प्रभावी दबाव और शून्य अनुपात के बीच संबंध) को जानने की आवश्यकता है। इसमें सामान्य रूप से प्रयोगशाला में मिट्टी के नमूने को लोड की एक श्रृंखला में लोड करना और संबंधित बस्तियों को मापना शामिल है। इस परीक्षण को समेकन परीक्षण के रूप में जाना जाता है। परीक्षण उपकरण को समेकन किलोमीटर कहा जाता है।

चित्र 6.1 (ए) और (बी) निश्चित रिंग प्रकार और फ्लोटिंग रिंग प्रकार समेकित किलोमीटर दिखाते हैं। निश्चित रिंग प्रकार में, केवल शीर्ष झरझरा पत्थर को नीचे की ओर जाने की अनुमति दी जाती है जबकि फ्लोटिंग रिंग प्रकार में ऊपर और नीचे दोनों छिद्र वाले पत्थर हिलने के लिए स्वतंत्र होते हैं। लोडिंग के किसी भी स्तर पर नमूने की पारगम्यता को केवल निर्धारित रिंग प्रकार में मापा जा सकता है। नमूना के संपीड़न को लोडिंग कैप पर फिट किए गए डायल गेज के माध्यम से मापा जाता है। नमूना को ऊर्ध्वाधर दबाव की संख्या में वृद्धि जैसे कि 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 4, 8 और 10 किग्रा / सेमी ^{2 के} तहत समेकित करने की अनुमति है।

ऊर्ध्वाधर दबाव का विकल्प मुख्य रूप से अपेक्षित साइट दबाव पर निर्भर करता है, जिसमें ओवरबर्डन दबाव भी शामिल है। पारंपरिक परीक्षण में एकता का भार वृद्धि अनुपात (LIR) का उपयोग किया जाता है। एकता के LIR का मतलब है कि हर बार लोड दोगुना हो जाता है। प्रत्येक दबाव वृद्धि 24 घंटे की अवधि के लिए बनाए रखी जाती है। नमूना ऊपर और नीचे के चेहरों से होने वाली नि: शुल्क जल निकासी के साथ समेकित करता है। डायल गेज रीडिंग 30 सेकंड, 1, 2, 4, 8, 15, 30 मिनट, 1 घंटा, 2, 4, 8 और 24 घंटे में नोट की जाती हैं।

जब अंतिम दबाव के तहत समेकन पूरा हो जाता है, तो नमूना उतार दिया जाता है और सूज जाता है। परिणाम एक अर्ध लॉग ग्राफ पेपर में प्रस्तुत किया जाता है, जिसमें फरसा पर लॉग स्केल पर लागू दबाव और रैखिक पैमाने पर तालमेल के अनुसार शून्य अनुपात होता है। प्रत्येक लागू LIR के अनुरूप शून्य अनुपात को परिभाषित किया जाता है क्योंकि दबाव की गणना डायल गेज रीडिंग से की जा सकती है और परीक्षण के अंत में नमूने का सूखा वजन लिया जाता है।

सूखी वजन विधि द्वारा शून्य अनुपात का निर्धारण:

यह विधि संतृप्त और आंशिक रूप से संतृप्त नमूनों दोनों पर लागू होती है।

बता दें कि परीक्षण के अंत में नमूना का द्रव्यमान शुष्क है

ए = नमूने का क्षेत्र

जी = सपा। मिट्टी का गुरुत्वाकर्षण

फिर मिट्टी ठोस 'एच _एस ' की समतुल्य मोटाई की गणना निम्नानुसार की जाती है:

संपीड़न घटता जो एक मिट्टी के नमूने पर किए गए समेकन परीक्षण से प्राप्त किया जा सकता है, आकृति 6.3 में दिखाया गया है।

दबाव बिंदु क्यू तक नमूना को मजबूत करने के बाद, दबाव घटने से नमूना का विस्तार करने की अनुमति है। विस्तार के दौरान, कुछ स्थायी संपीड़न के कारण नमूना अपने मूल वॉल्यूम पर कभी नहीं लौटता है। पुनः लोड करने पर, रीकंप्रेस वक्र आरएस प्राप्त होता है।

जब बिंदु 0 के पिछले दबाव पर पहुँच जाता है, तो पुनरावर्तन वक्र में थोड़ा कम शून्य अनुपात होता है। परीक्षण को आगे दबाव बढ़ाकर जारी रखा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप वक्र प्रारंभिक भाग PQ का विस्तार कम या ज्यादा होता है। चित्रा 6.3 (बी) सेमी लॉग ग्राफ पेपर पर प्रभावी दबाव बनाम शून्य अनुपात की साजिश को दर्शाता है। O _{1 के} दोनों ओर सीधे भाग P ₁ Q ₁ और S ₁ T ₁ को कुंवारी संपीड़न वक्र कहा जाता है।

संपीड़न का गुणांक:

दबाव में प्रति यूनिट वृद्धि में शून्य अनुपात में कमी के रूप में संपीड़ितता 'ए _वी ' के गुणांक को परिभाषित किया गया है।

जहां ई ₀ और ई दबाव वृद्धि के अंत में समेकन की शुरुआत और अंत में शून्य अनुपात हैं। नकारात्मक संकेत इंगित करता है कि जैसे-जैसे e बढ़ता है ई घटता जाता है।

मात्रा संपीड़न (एम _वी ) के गुणांक

[मात्रा परिवर्तन की क्षमता]

मात्रा परिवर्तन का गुणांक एक मिट्टी के आयतन में प्रति इकाई प्रारंभिक मात्रा में वृद्धि के दबाव में परिवर्तन है। M _v की इकाई _{v के} समान है

जब मिट्टी बाद में सीमित हो जाती है, तो आयतन में परिवर्तन मोटाई isH में बदलने के लिए आनुपातिक होता है और प्रारंभिक मात्रा प्रारंभिक मोटाई H _{0 के} समानुपाती होती है। इसलिए eqn। (i) बन जाता है

mv = ∆σH / H ₀ - 1 / ∆

मोटाई में परिवर्तन, दबाव बढ़ने के कारण inH द्वारा दिया जाता है

∆H = - m _v H _o m

संपीड़न सूचकांक (c _c )

यह ई बनाम लॉग is वक्र के रैखिक भाग का ढलान है और आयाम रहित है।

वक्र के रैखिक भाग के लिए:

समेकन का गुणांक:

यह पारगम्यता के गुणांक और पानी के यूनिट वजन के साथ मात्रा परिवर्तन के गुणांक के उत्पाद के बीच का अनुपात है। इसे cv = K / m _{v। W के} रूप में दर्शाया जाता है

जहाँ K = पारगम्यता का गुणांक

γw = पानी का इकाई भार

सी _v = समेकन का गुणांक

एम _वी = मात्रा परिवर्तन का गुणांक

समेकन का गुणांक मात्रा परिवर्तन की दर पर मिट्टी की संपीड़ितता और पारगम्यता के संयुक्त प्रभाव का संकेत है।

समेकन के गुणांक की गणना नीचे दिए गए संबंध से भी की जा सकती है।

टीवी = सी _वी ^टी / डी ^२

जहां T _v = समय कारक जो समेकन की डिग्री का एक कार्य है

t = समेकन के लिए लिया गया समय

d = ड्रेनेज मार्ग, डबल ड्रेनेज स्थिति के लिए d = H / 2

चूँकि Tv समेकन की दी गई डिग्री के लिए स्थिर है और समस्या के विचाराधीन सीमा शर्तों को ध्यान में रखते हुए, समेकन 'U' की एक निश्चित डिग्री प्राप्त करने के लिए आवश्यक समय इसके जल निकासी पथ के वर्ग के लिए सीधे आनुपातिक है और गुणांक के विपरीत आनुपातिक है। समेकन। किसी दिए गए शून्य अनुपात में किसी मिट्टी के लिए, समेकन दबाव के बढ़ते परिमाण के साथ c _v बढ़ता है।

मिट्टी के तेल की समेकन:

समेकन के इतिहास के आधार पर, मिट्टी जमा को तीन वर्गों में विभाजित किया जा सकता है:

(i) पूर्व समेकन मिट्टी या समेकन मिट्टी पर।

(ii) सामान्य रूप से समेकित मिट्टी।

(iii) समेकित मिट्टी के अंतर्गत।

(1) पूर्व समेकित मिट्टी:

एक मिट्टी को पूर्व-समेकित कहा जाता है यदि इसे हमेशा वर्तमान ओवरबर्डन दबाव से अधिक दबाव के अधीन किया गया हो।

एक मिट्टी को संरचनात्मक भार से पहले से समेकित किया जा सकता है जो अब मौजूद नहीं है या बर्फ की चादर के वजन से जो पिघल गई है।

(ii) सामान्य रूप से समेकित मिट्टी:

वर्तमान ओवरबर्डन के दबाव से अधिक प्रभावी मिट्टी के अधीन कभी नहीं होने वाली मिट्टी को सामान्य रूप से समेकित मिट्टी कहा जाता है। मौजूदा ओवरबर्डन दबाव द्वारा मिट्टी को पूरी तरह से समेकित किया जाता है।

(iii) समेकित मिट्टी के तहत:

वर्तमान ओवरबर्डन दबाव द्वारा जो मिट्टी पूरी तरह से समेकित नहीं होती है, उसे समेकित मिट्टी कहा जाता है।

समेकन अनुपात (ओसीआर) से अधिक:

यह वर्तमान प्रभावी ओवरबर्डन दबाव के लिए पूर्व-समेकन दबाव का अनुपात है।

ओसीआर = पूर्व-समेकन दबाव / वर्तमान ओवरबर्डन दबाव

ओसीआर> 1, एक सामान्य रूप से समेकित मिट्टी को इंगित करता है।

और ओसीआर> 1, एक समेकित मिट्टी पर इंगित करता है

समेकन को प्रभावित करने वाले कारक:

समेकन को प्रभावित करने वाले कारक हैं:

(a) मिट्टी की परत की मोटाई

(b) जल निकासी पथ की संख्या

(c) पारगम्यता का गुणांक

(d) समेकन का गुणांक

(ई) परत की मोटाई के पार समेकित दबाव और इसके वितरण के तरीके का परिमाण।

(च) समय कारक

(ए) मिट्टी की परत की मोटाई:

यदि मोटाई अधिक है तो परत का जमाव स्व-पर दबाव के कारण अधिक होगा।

(बी) जल निकासी पथ की संख्या:

जल निकासी पथ अधिकतम दूरी का प्रतिनिधित्व करता है जो पानी के कणों को मुक्त जल निकासी परत तक पहुंचने के लिए यात्रा करना है। यदि जल निकासी पथ पानी के कणों की यात्रा की दूरी से अधिक है, तो आनुपातिकता कम हो जाती है और बदले में पानी मिट्टी की परत से बाहर आ जाएगा जो समेकन का कारण बनता है। इसलिए जल निकासी पथ, और अधिक समेकन होगा।

(c) पारगम्यता का गुणांक:

यदि मिट्टी की पारगम्यता का गुणांक अधिक है, तो पानी मिट्टी के छिद्रों से अधिक आसानी से बाहर आ जाएगा और इसलिए समेकन अधिक होगा।

(डी) समेकन का गुणांक:

समेकन का गुणांक समेकन की डिग्री के लिए सीधे आनुपातिक है और इसलिए यदि समेकन का गुणांक अधिक है तो मिट्टी का समेकन अधिक होगा।

(() समेकित दबाव और उसके वितरण का परिमाण:

समेकित दबाव और इसके वितरण से मिट्टी का समेकन बहुत प्रभावित होता है। यदि समेकन का दबाव अधिक है और इसे क्षेत्र में समान रूप से वितरित किया जाता है, तो समेकन अधिक होगा।

(च) समय कारक:

समेकन के समीकरण अर्थात, Tv = C _v t / d _{2 से} स्पष्ट होता है कि समेकन (Cv) का गुणांक समय कारक (T _V ) के सीधे आनुपातिक है। यदि समय कारक अधिक समेकन होगा तो अधिक होगा।

कुल निपटान:

स्थैतिक भार के तहत लंबे समय तक संतृप्त मिट्टी की परत का कुल संपीड़न कुल निपटान कहा जाता है। यह एस द्वारा चिह्नित है।

S = S _i + S _c + S _s

S _i = तत्काल निपटारा

Sc = समेकन निपटान या प्राथमिक निपटान

एस एस = माध्यमिक निपटान

तत्काल निपटान:

यह निपटान का हिस्सा है जो भार के आवेदन के तुरंत बाद होता है। यह मुख्य रूप से अप्रशिक्षित स्थिति के तहत मिट्टी की परत के तत्काल संपीड़न के कारण है। प्राथमिक निपटान की तुलना में तत्काल निपटान बहुत छोटा है।

समेकन निपटान सेशन प्राथमिक निपटान:

यह उस बस्ती का हिस्सा है जिसमें मिट्टी के पानी से खारे पानी का निष्कासन होता है। यह प्रक्रिया voids की मात्रा में कमी का कारण बनती है।

समेकन निपटान एससी की गणना निम्नलिखित विधियों में से किसी से की जा सकती है:

(i) मात्रा परिवर्तन के गुणांक के आधार पर, m _v

समेकित परत की सतह के नीचे की ओर की गति को समेकन निपटान कहा जाता है। यह आंदोलन लागू भार के तहत एक संतृप्त मिट्टी के द्रव्यमान की मात्रा में कमी के कारण है।

द्वितीयक निपटान:

यह कणों के पुनर्संयोजन, रेंगने और कार्बनिक पदार्थों के अपघटन के कारण है। इसमें ताजे पानी के निष्कासन की आवश्यकता नहीं होती है। रेत और बजरी में माध्यमिक निपटान नगण्य है, लेकिन अत्यधिक प्लास्टिक की मिट्टी, जैविक मिट्टी और सैनिटरी स्तर के भरने में महत्वपूर्ण हो सकता है।

यूनिफ़ॉर्म सेटलमेंट:

यदि एक संरचना के नीचे मिट्टी का द्रव्यमान समान रूप से संपीड़ित होता है, तो संरचना का निपटान एक समान है। इसे यूनिफॉर्म सेटलमेंट कहा जाता है। फर्म लाइन आरेख (छवि 6.6) निपटान से पहले संरचना की स्थिति को दर्शाता है और निपटान के बाद बिंदीदार रेखा स्थिति दिखाती है।

यदि किसी संरचना की कठोर नींव है, तो यह एक समान निपटान से गुजरती है।

विभेदक निपटान:

चित्रा 6.8 चौड़ाई के पूरी तरह से लचीले, लोड किए गए क्षेत्र का दबाव बल्ब दिखाता है। लोड किए गए क्षेत्र की केंद्र रेखा के नीचे प्रेरित ऊर्ध्वाधर तनाव का मूल्य हमेशा लोड किए गए क्षेत्र के किनारे के नीचे एक ही गहराई पर इसके मूल्य से अधिक होता है। प्रेरित तनाव के इस अंतर के कारण, किनारे पर केंद्र की तुलना में निपटान अधिक है।

चूंकि समझौता असमान है, इसलिए इसे अंतर निपटान कहा जाता है। विभेदक निपटान दो नींव के बीच या एक ही नींव के दो बिंदुओं के बीच निपटान में अंतर है। यह मुख्य रूप से मिट्टी में गैर-एकरूपता, संरचनात्मक भार में अंतर आदि के कारण है।

निपटान की दर:

निपटान की दर वह समय है जिसमें कुल निपटान का कुछ प्रतिशत होता है।

निपटान की दर निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है:

(i) मिट्टी की परत की मोटाई

(ii) मिट्टी की पारगम्यता

(iii) जल निकासी चेहरों की संख्या

(iv) लागू भार का चुंबकत्व।

सूत्र का उपयोग करके निपटान की दर की गणना की जा सकती है

(i) टी = सी _वी ^टी / एच ²

जहां टी = समय कारक

सी _v = समेकन का गुणांक

h = सबसे लंबे जल निकासी पथ की लंबाई

निर्माण कार्यों और जल तालिका के कम होने के कारण निपटान:

मिट्टी का उत्खनन उत्खनन की दिशा में आसपास की मिट्टी की गति को प्रेरित करता है जिसके कारण खुदाई से सटे जमीन की सतह का निपटान होता है। खुली खुदाई के आसपास खुदाई की गहराई लगभग दोगुनी हो सकती है। सुरंग के दौरान, सुरंग के ऊपर जमीन की सतह का निपटान हो सकता है। प्रभावित क्षेत्र में मौजूद संरचनाओं की नींव हिल सकती है जिसके परिणामस्वरूप संरचनाओं के झुकाव या संरचनाओं में दरारें बन सकती हैं।

आसन्न संरचनाओं को नुकसान को कम करने के लिए, जियोटेक्टोनिक इंजीनियर प्रभारी खुदाई की एक विधि का चयन करता है जो मिट्टी के आंदोलन को कम करता है। टनलिंग से पहले, जमीन के ग्राउटिंग के रूप में नींव की सुरक्षा के उपाय किए जाते हैं जो टनलिंग के दौरान मिट्टी की आवक को कम करता है और सतह के निपटान को कम करता है।

ढीली, संतृप्त और मोटे अनाज वाली मिट्टी निर्माण कार्यों के दौरान उत्पन्न कंपन से संकुचित हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप जमीन की सतह का प्रशंसनीय उप-विभाजन होता है। निर्माण कंपन का मुख्य स्रोत ढेर ड्राइविंग, मैकेनिकल ट्रेंचिंग, विस्फोटक विध्वंस आदि हैं। हाल ही में, स्रोत से दूरी के साथ कंपन प्रेरित शिखर कण वेग और इसके क्षय पर सुरक्षा उपाय आधारित थे। अब अधिक तर्कसंगत दिशानिर्देश विकसित किए जा रहे हैं।

पानी की मेज को कम करने से मूल रूप से पानी की मेज के नीचे मिट्टी का प्रभावी इकाई भार बढ़ जाता है, जिससे ओस वाले क्षेत्र में और नीचे की मिट्टी में पर्याप्त निपटान हो सकता है। प्रभावी दबाव में यह वृद्धि ढीली रेत में निपटान का कारण बनती है। मिट्टी की मिट्टी में, प्रभावी दबाव में वृद्धि बड़े निपटान का कारण बनेगी क्योंकि मिट्टी अत्यधिक संकुचित होती है।

heaving:

मिट्टी के ऊपर की ओर उठने को हींग कहते हैं। भारी समस्या तब पैदा होती है जब मिट्टी को दबाव में कमी या जल सामग्री में वृद्धि के कारण फैलता है। विस्तार की उच्च डिग्री विस्तारवादी मिट्टी में देखी जाती है। विशेष रूप से शुष्क क्षेत्रों में सामान्य समस्या है। ऐसे क्षेत्रों में शुष्क मौसम के दौरान मिट्टी सूख जाती है और नमी के उपलब्ध हो जाने पर फैल जाती है।

जिन क्षेत्रों में मिट्टी जमने के अधीन होती है, वहाँ भूमिगत बर्फ बनने के कारण जमीन में ऊपर की ओर गति होती है और इस घटना को फ्रॉस्ट टीव कहा जाता है।

फ्रॉस्ट हीव मुख्य रूप से निम्नलिखित कारणों से होता है:

(i) जब मिट्टी जम जाती है, तो पानी 9% मात्रा में फैलता है और मिट्टी 4% मात्रा में फैलती है। इस तरह के ढेर काफी समान होते हैं और अपेक्षाकृत कम नुकसान पहुंचाते हैं।

(ii) यदि भूजल तालिका अधिक है, तो केशिका क्रिया जमे हुए क्षेत्र में पानी ऊपर खींच सकती है जहां यह बर्फ रेखा बनाती है जैसा कि चित्र 6.11 में दिखाया गया है। यह तंत्र बड़ी मात्रा में पानी ले जा सकता है और 12 इंच या उससे अधिक जमीन की सतह का उत्पादन करने में सक्षम हो सकता है। इस तरह के ढेर बहुत अनियमित हैं और सिविल इंजीनियरिंग कार्यों के लिए व्यापक नुकसान पहुंचा सकते हैं।

हीव की समस्याएं आमतौर पर हल्की संरचनाओं जैसे छोटी इमारतों, सड़क के फुटपाथ, बांध, स्पिलवेज आदि से जुड़ी होती हैं।

क्रीप:

रेंगना खड़ी ढलानों में मिट्टी की धीमी और दीर्घकालिक गति है। आंदोलन आम तौर पर प्रति वर्ष मिलीमीटर के आदेश पर होता है। यह गुरुत्वाकर्षण के कारण ढलान कतरनी तनाव, ठंढ की क्रिया, विस्तार और संकुचन के संकुचन के कारण होता है। यदि मिट्टी में कतरनी का तनाव कतरनी ताकत के लगभग 70% से अधिक हो जाता है, तो धीमी गति से कतरनी की गति या रेंगना होने लगता है।

यदि कतरनी तनाव कतरनी ताकत के लगभग 50% से अधिक हो तो कुछ धारियाँ महत्वपूर्ण रेंगती हैं। जमीन की सतह पर होने वाले अधिकतम विस्थापन के साथ रेंगना 0.3 से 3 मीटर की गहराई तक फैलता है। अल्पावधि में संरचनाओं में रेंगना का प्रभाव नगण्य है, लेकिन लंबी अवधि में रेंगना ऐसी मिट्टी पर स्थापित संरचनाओं में महत्वपूर्ण विकृतियों का उत्पादन कर सकता है। रेंगने के कारण मिट्टी नीचे की ओर खिसकती है, जिससे एक ऐसी सामग्री बनती है जो मूल मिट्टी से हीन होती है। यह रेंगना व्यवहार एक कारण है कि मिट्टी के मृदा में सुरक्षा के उच्च कारक की आवश्यकता होती है।