মাটির ওপর তুষারের প্রভাব

তুষারের প্রভাবে মাটির বিকৃতি

তুষারের প্রভাবে স্থির অবিন্যস্ত পানি 0°C তে জমে এবং এ সময় এর আয়তন 9% বৃদ্ধি পায়। তবে সংকীর্ণ কেশিক নলের পানি 0°C তে জমে না, বরং আরও নিম্ন তাপমাত্রায় জমে, যা -1°C থেকে -78°C পর্যন্ত হয়। এই সর্বনিম্ন হিমাঙ্ক আমেরিকায় পরীক্ষাগার পরীক্ষার মাধ্যমে নির্ধারিত হয়েছে। কেশিক নল যত সরু, হিমাঙ্ক তত কম।

মাটিতে এমন ছিদ্র থাকে যা সব দিকেই পরস্পরের সঙ্গে সংযুক্ত এবং কেশিক নালি গঠন করে। বালিতে এই ছিদ্রগুলো বড় এবং প্রশস্ত কেশিক নালি তৈরি করে, যেখানে পানি 0°C-এ বা তার একটু কম তাপমাত্রায় জমে যায়। পানি সমভাবে জমে, ফলে ছিদ্রে বরফের স্ফটিক তৈরি হয়, যার আয়তন 9% বৃদ্ধি পেলেও মাটির উল্লেখযোগ্য কোনো বিকৃতি ঘটে না। সূক্ষ্ম দানার মাটিতে ছিদ্রগুলো আরও ছোট এবং সরু কেশিক নালি গঠন করে, যেখানে পানি 0°C-এর চেয়ে কম তাপমাত্রায় জমে। তবে পৃষ্ঠস্তরে মাটি সবসময়ই অপেক্ষাকৃত ঢিলা থাকে এবং সেখানে বড় ছিদ্র থাকে, যেখানে পানি 0°C-এ জমে বরফের স্ফটিক তৈরি করে। এই স্ফটিকগুলো স্ফটিকায়ন বল নামে পরিচিত প্রচণ্ড শক্তিতে সরু ছিদ্র থেকে শীতল পানি নিজের দিকে টানে। এভাবে টেনে আনা পানি যখন বরফের স্ফটিকের সংস্পর্শে আসে এবং নিজেও জমে যায়, তখন বরফের স্ফটিকের আয়তন বাড়ে এবং তা বরফ-লেন্সে পরিণত হয়, যার পুরুত্ব প্রায় 0,1 থেকে 10 mm হতে পারে। গঠিত বরফ-লেন্সগুলি তুষারক্রিয়ার সময় মাটির উল্লেখযোগ্য বিকৃতি ঘটায়, যা বিশেষত প্রতিকূল অবস্থায় 30 এবং 50 cm পর্যন্ত যেতে পারে।

তুষারের প্রভাবে মাটির বিকৃতির উদ্ভব ও মাত্রা মূলত নিম্নলিখিত 3টি কারণে নির্ভর করে:

1. মাটির দানার আকারের গঠন

2. ভূগর্ভস্থ জলের স্তর

3. তুষারপাতের স্থায়িত্বকাল।

Ad 1) কণার আকারগত গঠনের দিক থেকে তুষারের সর্বাধিক প্রভাব সূক্ষ্ম দানার মাটিতে দেখা যায়, যার রন্ধ্রগুলো যথেষ্ট ক্ষুদ্র হয়ে সরু কৈশিক নালি তৈরি করে, এবং একই সঙ্গে এতে যথেষ্ট প্রবেশ্যতাও থাকে, যা তুষার প্রভাবে দ্রুত জলের সঞ্চালন সম্ভব করে। এমন মাটি তুষারের প্রতি সবচেয়ে সংবেদনশীল, প্রভাব দেখা দেওয়ার গতি এবং বিকৃতির পরিমাণ—উভয় দিক থেকেই। এগুলো ধূলিকণাযুক্ত মাটি, যা প্রধানত 0,02-0,002 mm আকারের কণা নিয়ে গঠিত। >0,02 mm আকারের কণার কৈশিক উত্থানের উচ্চতা কম, আর < 0,002 mm আকারের কণায় কৈশিক উত্থান ধীর, ফলে উভয় ক্ষেত্রেই তুষারের সময়কালে কেবল অল্প পরিমাণ জল তুষার-প্রভাবের অঞ্চলে পৌঁছাতে পারে। যদি কাদামাটিতে < 25% আকারের কণা 0,002 mm-এর বেশি থাকে, তবে মাটির প্রবেশ্যতা খুব কম হয় এবং রন্ধ্রে জলের সঞ্চালন এত ধীর হয় যে বরফ-লেন্স তাদের আকর্ষণ করতে পারার আগেই তা রন্ধ্রেই জমে যায়।

Ad 2) মাটির দানাদার গঠনের শর্ত ছাড়াও, মাটিতে হিমজনিত বিকৃতি ঘটার জন্য আরও একটি শর্ত পূরণ হতে হয়। সেটি হলো হিমক্রিয়ার অঞ্চলে পানি সরবরাহ হতে পারার সম্ভাবনা থাকা। যদি এই শর্ত পূরণ না হয়, অর্থাৎ হিমক্রিয়ার সময় মাটির কেশিকাগুলি যদি এমন পানির সঙ্গে সংযুক্ত না থাকে যা তাদের মধ্য দিয়ে ক্রমাগত প্রবাহিত হবে, তবে মাটির দানাদার গঠন যেমনই হোক না কেন, হিমে কোনো বিকৃতি ঘটবে না।

ভূগর্ভস্থ জলের স্তর যত উঁচু, ততই তুষারের প্রভাবে মাটির বিকৃতির সম্ভাবনা বেশি। যদি ভূগর্ভস্থ জলের স্তর, প্রদত্ত মাটিতে জলের কৈশিক উপরে ওঠার উচ্চতার চেয়ে বেশি গভীরে থাকে, তবে তুষারের প্রভাবে বিকৃতি নগণ্য।

Ad 3) যদি তুষার-দীর্ঘস্থায়ী সময়কাল বেশি হয়, তবে বৃহত্তর ও বহু সংখ্যক লেন্স গঠনের কারণে হিমের ফলে বিকৃতিও বেশি হয়। তীব্র ও স্বল্পস্থায়ী তুষারপাতে কম বিকৃতি ঘটে, কারণ সেক্ষেত্রে ছিদ্রে থাকা জল দ্রুত জমে যায় এবং জলের কেশিক প্রবাহ বন্ধ হয়ে যায়। বিপরীতে, মাঝারি এবং দীর্ঘস্থায়ী তুষারপাত অবাধে বরফের লেন্স গঠনের কারণে বেশি বিকৃতি ঘটায়।

পশুচর্ম মুক্ত করার প্রভাব

গলন শুরু হলে প্রথমে পৃষ্ঠস্থ মাটির উপরের অংশের বরফের লেন্সগুলো গলে যায়, আর তার ঠিক নিচে জমাট, অর্থাৎ অপ্রবেশ্য স্তরটি থেকে যায়। গলে যাওয়া বরফের লেন্স থেকে প্রচুর পানি উৎপন্ন হয়, যা নিচের জমাট স্তর ভেদ করে প্রবেশ করতে পারে না; ফলে পৃষ্ঠস্তরে এই অতিরিক্ত পানি মাটিকে অতিসন্তৃপ্ত করে এবং তাকে একটি তরল ভরে পরিণত করে, যার কোনো দৃঢ়তা নেই, বরং চাপের ফলে পার্শ্বদিকে সরে যায়। গলনের প্রভাবে মাটির বিকৃতি উল্লেখযোগ্য হতে পারে এবং কিছু ক্ষেত্রে বিপজ্জনকও হতে পারে। এ ধরনের বিকৃতি রেলপথ ও সড়কের কাটিংয়ে সাধারণ, যেখানে বসন্তকালে গলে যাওয়া বরফের লেন্স থেকে সৃষ্ট পানিতে মাটি অতিসন্তৃপ্ত হওয়ার কারণে ঢালের আংশিক স্লাইডিং ঘটে, এবং সেসব সড়কেও দেখা যায়, য deren pavement যানবাহনের প্রভাবে এমন মাটিতে বিকৃত হয় যা জলসন্তৃপ্তির কারণে বহনক্ষমতা হারিয়েছে।

মাটির ওপর তুষারপ্রবাহের প্রভাব মূল্যায়নের মানদণ্ড

বিভিন্ন ধরনের মাটির ওপর তুষারের প্রভাব নিয়ে গবেষণা করে এই সিদ্ধান্তে আসা হয়েছে যে তুষারের আচরণের দিক থেকে দুই ধরনের মাটি আলাদা করে দেখা উচিত: নিরাপদ এবং তুষার-সংবেদনশীল।

হিম-নিরাপদ মাটি হলো সেসব মাটি, যেখানে বরফের লেন্স তৈরি হয় না, তুষারপাতের সময় যত দীর্ঘই হোক না কেন। এ ধরনের মাটিতে কেবল এর ছিদ্রের ভেতর পানির জমাট বাঁধা এবং বরফ স্ফটিকের সৃষ্টি ঘটে, যা হিমের প্রভাবে সামান্য বিকৃতি ঘটায়। এই গোষ্ঠীতে নুড়ি, বালি এবং অনুরূপ মাটি অন্তর্ভুক্ত।

তুষার-ঝুঁকিপূর্ণ মাটি হলো সেগুলি, যেখানে বরফের লেন্স গঠিত হয়, যার ফলে বড় ধরনের বিকৃতি ঘটতে পারে। পৃষ্ঠস্তরে সঞ্চিত পানি, বরফের লেন্স আকারে, তুষারের প্রভাবে গলন-প্রভাবও সৃষ্টি করে। এই শ্রেণিতে কিছু পলিময়-মাটিযুক্ত এবং বিশেষ করে পলিমাটিও অন্তর্ভুক্ত।

মাটি হিম-প্রতিরোধের মূল্যায়নের জন্য একাধিক মানদণ্ড রয়েছে, যার মধ্যে আর্থার ক্যাসাগ্রান্ডে এবং রুকলির মানদণ্ড সর্বাধিক পরিচিত; এখানে আমরা সেগুলি বর্ণনা করব।

A. Casagrande-এর মানদণ্ড

এই মানদণ্ড মাটির দানাগত সংযোজনে ভিত্তি করে এবং বলে:

a) সমজাতীয় গঠনের মাটির ক্ষেত্রে, যার অ-সমতা মাত্রা U < 5, মাটিতে তুষার-ঝুঁকি থাকে যদি এতে 10%-এর বেশি কণা থাকে, যাদের আকার 0,02 mm-এর নিচে।

b) অসমজাতীয় গঠনের মাটির ক্ষেত্রে, যার অসমতার মাত্রা U > 15, এবং যদি এতে 3%-এর বেশি, 0,02 mm-এর নিচের আকারের দানা থাকে, তবে মাটি তুষারপাতে বিপজ্জনক।

যদিও এই মানদণ্ড দীর্ঘদিন ধরে প্রয়োগ করা হয়েছে এবং সবসময় নির্ভরযোগ্য ফল দিয়েছে, এর দুর্বলতা হলো এটি কেবল মাটির দানাদার গঠনের উপর ভিত্তি করে এবং মাটিতে তুষারের প্রভাবের অন্যান্য প্রভাবশালী বিষয়গুলো বিবেচনায় নেয় না। তাই আজ এটি অতিরিক্ত কঠোর ও অনার্থিক বলে গণ্য করা হয়।

Rukliev মানদণ্ড

এই পদ্ধতি অনুযায়ী কঠিন কণার দৃঢ়তার ভিত্তিতে মাটিকে দুই ভাগে ভাগ করা হয়, যথা বড় দানার ভগ্নাংশ, য deren দানা ব্যাস d > 2 mm এবং সূক্ষ্ম দানার ভগ্নাংশ, দানা ব্যাস d < 2 mm। মাটির তুষার-প্রতিরোধিতা মূল্যায়নের জন্য সূক্ষ্ম দানার ভগ্নাংশের পরিমাণের সঙ্গে বড় দানার ভগ্নাংশের পরিমাণের নির্ভরতা স্থাপন করা হয়, এবং এই নির্ভরতা নিম্ন ও ঊর্ধ্ব সীমা দ্বারা প্রদত্ত (চিত্র 1).

নিম্নসীমা হলো কঠিন কণার ব্যাস d < 0,02 mm-এর সর্বাধিক অনুমোদিত শতাংশ, যা পূরণের শুষ্ক ওজনের হিসেবে, অর্থাৎ 0-2 mm ভগ্নাংশ; এই সীমার মধ্যে এমন পরিস্থিতিতে, যেমন ভূগর্ভস্থ জলের উচ্চ স্তর, প্রতিকূল জলবায়ুগত অবস্থা (দীর্ঘস্থায়ী তুষারপাত) এবং মাটির উচ্চ প্রাকৃতিক আর্দ্রতা, তুষারের কারণে কার্যত কোনো ক্ষতি হয় না।

উপরের সীমা হলো সূক্ষ্ম দানাদার ভগ্নাংশের শুষ্ক ওজনের তুলনায় d < 0,02 mm কণার সর্বাধিক অনুমোদিত শতাংশ, যেখানে অনুকূল পরিস্থিতিতে—যেমন ভূগর্ভস্থ জলের নিম্নস্তর, অনুকূল জলবায়ুগত অবস্থা (স্বল্পস্থায়ী তুষারপাত) এবং মাটির কম প্রাকৃতিক আর্দ্রতা—প্রায় কোনো তুষারজনিত ক্ষতি ঘটে না।

চিত্র 1 রুক্লি মানদণ্ড অনুযায়ী মাটির তুষার-ঝুঁকির মূল্যায়নের নিম্ন ও ঊর্ধ্ব সীমা

মাটিতে তুষারের প্রভাবের বিরুদ্ধে সুরক্ষা

মাটিতে তুষার-প্রভাবের গভীরতা এলাকার জলবায়ুগত অবস্থার ওপর নির্ভর করে। আমাদের দেশে এটি প্রধানত 0,8 থেকে 1,0 m মিটার ভূমি-পৃষ্ঠের নিচে থাকে। অতএব, 1,0 m-এর সমান বা তার চেয়ে বেশি গভীরতায় ভিত্তিস্থাপিত কাঠামো তুষার-প্রভাবের অধীন হবে না।

অগভীর ভিত্তিযুক্ত কাঠামো, যেমন সড়কের পেভমেন্ট, তুষারের প্রভাবে আক্রান্ত হয়, যা জমাট বাঁধার সময় এবং গলনের সময় উভয় ক্ষেত্রেই পেভমেন্টে বড় বিকৃতি ও ক্ষতি সৃষ্টি করতে পারে। তাই সড়ক ও বিমানবন্দরের উড্ডয়ন-অবতরণ রানওয়ের পেভমেন্ট নির্মাণের সময় তুষারের প্রভাবের দৃষ্টিকোণ থেকে মাটি পরীক্ষা করা প্রয়োজন, এবং যদি ভিত্তিমাটি তুষারপ্রবণ হয়, তবে সুরক্ষামূলক ব্যবস্থা নিতে হবে। সড়ক ও বিমানবন্দরের পেভমেন্টের ক্ষেত্রে সবচেয়ে কার্যকর ব্যবস্থা হলো একটি বাফার স্তর তৈরি করা, যার পুরুত্ব এমনভাবে নির্ধারণ করা হয় যাতে পেভমেন্ট ও বাফার স্তরের মোট পুরুত্ব 0,80 m ভারী যানবাহনের জন্য থেকে 0,60 m হালকা যানবাহনের জন্য হয়। সাধারণত পেভমেন্টের নিচে 0,30 m পুরু বাফার স্তরই তুষারের প্রভাবের বিরুদ্ধে যথেষ্ট সুরক্ষা দেয়।

বাফার স্তর তৈরির উপাদান সাধারণত বালি বা বালুময় নুড়ি, যা নিম্নলিখিত শর্তগুলো পূরণ করতে হবে:

প্লাস্টিসিটি সূচক IP < 5

ভগ্নাংশ d < 0,02 mm-এর পরিমাণ 3%-এর চেয়ে কম

অসমতার মাত্রা U > 7.

20 cm পুরুত্বের উপরের বাফার স্তরটি সমজাতীয় ও সূক্ষ্ম দানার বালু হতে পারবে না, কারণ এর ঘনত্ব অপর্যাপ্ত এবং ভারবহন ক্ষমতা সীমিত। এই অংশে বাফার স্তরটি 30-70% আকারের দানা সহ বালুময় শিলাখণ্ড হওয়া উচিত 2-30 mm। 30 mm-এর চেয়ে বড় দানা সুপারিশ করা হয় না।

অগভীর ভিত্তিযুক্ত বেড়ার দেয়ালগুলোও মাটির তুষারপ্রভাবে ক্ষতিগ্রস্ত হয়, ফলে সেগুলো হেলে পড়ে এবং বারবার তুষারপ্রভাবে সময়ের সঙ্গে সঙ্গে উল্টে যাওয়া ও ধসে পড়ার কারণ হয়। তাই, মাটি যদি তুষারঝুঁকিপূর্ণ হয়, তবে এই দেয়ালগুলোকে 1,0 m গভীরতায় ভিত্তি দিতে হবে।