Lurzoruaren deformazioak izotzaren eraginaren ondorioz
Izoztearen eraginez, emari gabeko ur askea 0°C-tan izozten da, eta, aldi berean, bere bolumenaren 9%-ra hedatzen da. Hala ere, hodi kapilar estuetan dagoen urak ez du 0°C-tan izozten, baizik eta tenperatura baxuagoetan, hau da, -1°C-tik -78°C-ra bitartekoetan. Izozte-tenperatura azken hori Ameriketako laborategiko saiakuntzen bidez zehaztu da. Hodi kapilarra zenbat eta estuagoa izan, orduan eta baxuagoa da izozte-tenperatura.
Lurrean, norabide guztietan elkarrekin lotuta dauden eta kapilar-hodiak osatzen dituzten poroak daude. Harean, poroak handiak dira eta kapilar-hodi zabalak osatzen dituzte; haietan ura 0°C-tan edo apur bat tenperatura baxuagoan izozten da. Ura modu uniformean izozten da, eta poroetan izotz-kristalak sortzen dira; haien bolumen-gehikuntzak 9%-tik ez du lurzoruaren deformazio nabarmenik eragiten. Ale fineko konposizioko lurzoruan, poroak txikiagoak dira eta kapilar-hodi estuak osatzen dituzte, eta haietan ura 0°C-tik beherako tenperaturetan izozten da. Hala ere, gainazaleko geruzan lurzorua beti da solteagoa, poro handiagoekin; haietan ura 0°C-tan izozten da eta izotz-kristalak eratzen ditu. Kristal horiek indar handiz erakartzen dute poro estuetako hoztutako ura, kristalizazio-indarra deiturikoa erabiliz. Horrela erakarria den ura izotz-kristalekin ukitzen denean, bera ere izoztu egiten da, izotz-kristalen bolumena handituz; hauek izotz-lentilak bihurtzen dira, eta haien lodiera 0,1tik 10 mm artekoa izan daiteke. Sortutako izotz-lentilek lurzoruaren deformazio handia eragiten dute izozte-aldian; baldintza bereziki txarretan, 30 eta 50 cm-ra irits daiteke.
Izoztearen eraginez lurzoruan gertatzen den deformazioaren sorrera eta neurria, batez ere, honako 3 faktore hauen menpe daude:
-
Lurpeko uraren maila
-
Izoztearen iraupena.
Ad 1) Ale-tamainari dagokionez, izoztearen eraginik handiena lur ale finean gertatzen da; haren poroak nahikoa txikiak dira kapilar hodi estuak eratzeko, eta, aldi berean, nahikoa iragazkortasun handia du, izoztearen garaian uraren zirkulazio azkarra ahalbidetzeko. Halako lurzorua da izoztearekiko sentikorrena, bai agerpen-abiadurari dagokionez, bai deformazioen neurriari dagokionez. Hauek dira lur hautsatsuak, nagusiki 0,02-0,002 mm tamainako alez osatuak. >0,02 mm tamainako aleek kapilar-gorakada txikia dute, eta < 0,002 mm tamainako aleek, berriz, kapilar-gorakada motela, beraz, bi kasuetan izozteak irauten duen bitartean ur-kantitate txiki bat baino ez da irits daiteke izozte-eraginaren gunera. Buztin-lurrak 25% baino gehiago baditu < 0,002 mm tamainako partikulak, lurzoruaren iragazkortasuna oso txikia da eta poroetako uraren zirkulazioa hain motela da, ezen poroetan lehenago izozten baita, izotz-lenteak erakarri ahal izan baino lehen.
Ad 2) Lurraren osaketa granulometrikoari buruzko baldintzaz gain, beste baldintza bat ere bete behar da lurzoruan izozteak eragindako deformazioak gerta daitezen. Hau da, izoztearen eragin-eremura ura iristeko aukera egon behar duela. Baldintza hori beteko ez balitz, hau da, lurzoruaren kapilarrak ez balira izoztearen garaian haietatik etengabe igaroko den urarekin lotuta egongo, ez lirateke izozte-deformazioak gertatuko, lurraren osaketa granulometrikoa edozein dela ere.
Lurpeko uraren maila zenbat eta handiagoa izan, orduan eta handiagoa da izoztearen eraginez lurzorua deformatzeko aukera. Lurpeko uraren maila lurzoru jakin horretan uraren kapilar igoeraren altuera baino sakonago badago, izoztearen ondoriozko deformazioak hutsalak dira.
Ad 3) Izozte etenik gabeko aldia zenbat eta luzeagoa izan, orduan eta handiagoak izango dira izozteak eragindako deformazioak, lente handiagoak eta ugariagoak sortzen direlako. Izozte gogor eta laburrak deformazio txikiagoak eragiten ditu, kasu horretan poroetako ura bat-batean izozten delako eta uraren kapilar-jarioa eteten delako. Aldiz, izozte ertain eta luzek deformazio handiagoak eragiten dituzte, izotz-lenteak oztoporik gabe sortzen direlako.
Deskarbonizazioaren eragina
Desizoztean, lehenik azaleko lurzoruaren goiko zatiko izotz-lentsak urtzen dira, eta haren azpian berehala geratzen da geruza izoztua, eta, beraz, iragazgaitza ere bai. Urtutako izotz-lents-ek ur kantitate handia ematen dutenez, zeina ezin baita beheragoko geruza izoztutik iragazi, azaleko geruzako ur-kopuru handitu horrek lurzorua gainasetzen du eta masa likido bihurtzen du; masa horrek ez du sendotasunik, eta presiopean alboetara kanporatzen da. Desizoztearen eraginagatik lurzoruan sortzen diren deformazioak nabarmenak izan daitezke eta zenbait kasutan arriskutsuak. Deformazio hauek ohikoak dira trenbideetako eta errepideetako mozkinetan, non udaberrian malden zati bateko irristatzea gertatzen den lurzorua urtutako izotz-lentsen urarekin gainaseturik egoteagatik, bai eta errepideetan ere, zeinen galtzadak trafikoaren eraginez deformatzen baitira uraren gainasetzeak erresistentzia galdu duen lurzoruan.
Izotzak lurzoruan duen eragina ebaluatzeko irizpidea
Hainbat lur motatan izotzak duen eragina aztertuta, ondorioztatu da izotzarekiko portaerari dagokionez bi lur mota bereizi behar direla: seguruak eta izotzarekiko arriskutsuak.
Izozteen aurrean seguruak diren lurzoruak dira izotz-lentillak eratzen ez direnak, izoztearen iraupena zenbat eta luzeagoa izan ere. Lurzoru mota honetan, bere poroetan dagoen ura izoztu egiten da eta izotz-kristalak sortzen dira, izoztearen eraginez deformazio txikiak baino sortzen ez direlarik. Talde honetan sartzen dira legarra, harea eta antzeko lurzoruak.
Izoztearekiko arriskutsuak diren lurzoruak dira izotz-lentillak eratzen direnak; horren ondorioz, deformazio handiagoak gerta daitezke. Azaleko geruzan pilatutako urak, izotz-lentillen forman, izoztearen eraginez desizozte-efektua ere eragiten du. Talde honetan zenbait lur ilunloitsu-buztintsu eta, bereziki, lur ilunloitsuak sartzen dira.
Lurzoruaren izoztearekiko egonkortasuna ebaluatzeko hainbat irizpide daude, eta horien artean ezagunenak Arthur Casagrande eta Rukliaren irizpideak dira; hemen azalduko ditugu.
A. Casagranderen irizpidea
Irizpide hau lurzoruaren konposizio granulometrikoan oinarritzen da, eta honela dio:
a) Konposizio uniformea duen lurrean, zeinetan ez-uniformetasun maila U < 5 den, lurra izoztearen aurrean arriskutsua da 10% baino gehiago baditu 0,02 mm azpiko tamainako aleak.
b) Osaera irregularreko lurzoruan, non irregulartasun-maila U > 15 den, lurzorua izoztearen aurrean arriskutsua da, 3% baino gehiagoko aleak baditu 0,02 mm azpitik.
Irizpide hau luzaroan aplikatu izan eta beti emaitza fidagarriak eman izan arren, bere eragozpena da lurzoruaren granulazioan soilik oinarritzen dela eta ez dituela kontuan hartzen lurzoruan izotzaren eraginean eragiten duten beste faktoreak. Horregatik, gaur egun irizpide hau gehiegi zorrotza eta ez-ekonomikoa dela uste da.
Ruklieven irizpidea
Metodo honen arabera, lurzorua bi frakziotan banatzen da partikula solidoen gogortasunaren arabera: ale lodiko frakzioan, d > 2 mm diametroko aleak, eta ale fineko frakzioan, d < 2 mm diametroko aleak. Lurraren izotzarekiko egonkortasuna ebaluatzeko, ale fineko frakzioaren kantitatearen eta ale lodiko frakzioaren kantitatearen arteko mendekotasuna ezartzen da, eta mendekotasun hori beheko eta goiko mugaz ematen da (ikus 1).
Beheko mugak adierazten du zein den onartutako gehieneko ehunekoa d < 0,02 mm diametroko partikula solidoena betelanean dagoen lehortutako pisuaren aldean, hau da, 0-2 mm frakzioarena; horren azpitik, izozteagatik ia ez da kalterik gertatzen baldintza txarretan, hala nola lurpeko uren maila altua, klima-baldintza txarrak (izozte luzeak) eta lurzoruaren hezetasun natural handia.
Goiko muga, baldintza egokietan — hala nola lurpeko uren maila baxua, klimaren aldeko baldintzak (izoztze laburrak) eta lurzoruaren hezetasun naturala txikia — izotzagatik ia inolako kalterik gertatzen ez denean, zati d < 0,02 mm-ren ehuneko baimendu handiena da, frakzio finaren pisu lehorrarekin alderatuta.
Irud. 1 Ruklieven irizpidearen arabera lurzoruak izoztearekiko duen arriskuaren ebaluaziorako beheko eta goiko muga
Lurrean izotzaren eraginaren aurkako babesa
Lurrean izotzak duen eragin-sakonera eskualdeko baldintza klimatikoen araberakoa da. Gure herrialdean, gehienbat 0,8 eta 1,0 m artean dago lur azaleratik behera. Horren arabera, 1,0 m sakoneran edo handiagoan oinarritutako egiturak ez dira izotzaren eraginpean egongo.
Azaleko zimendua duten egiturak, hala nola errepideetako zoladurak, izotzaren eraginpean egoten dira, eta horrek zoladuran deformazio eta kalte handiagoak eragin ditzake, bai izoztean bai desizoztean. Horregatik, errepideetako eta aireportuetako pista-zoladurak egitean, lurzorua aztertu behar da izotzaren eraginari dagokionez, eta zimendu-lurzorua izotzarentzat arriskutsua bada, babes-neurriak hartu behar dira. Errepideetako eta aireportuetako zoladuretan neurririk eraginkorrena tampon-geruza egitea da; haren lodiera hala zehazten da, nola zoladuraren eta tampon-geruzaren lodiera osoa 0,80 m izan dadin trafiko astunerako eta 0,60 m trafiko arinerako. Gehienetan, zoladuraren azpian 0,30 m-ko tampon-geruzaren lodiera nahikoa babesa izaten da izotzaren eraginaren aurka.
Tampon-geruza egiteko materiala, normalean, harea edo legar hareatsua izaten da, eta honako baldintza hauek bete behar ditu:
Plastikotasun-indizea IP < 5
d frakzioaren edukia 0,02 mm baino txikiagoa 3% baino
Desberdintasun-maila U > 7.
Buffer-geruzaren goiko zatia, 20 cm-ko lodieran, ezin da harea uniformea eta ale finekoa izan, behar besteko trinkotze-falta eta karga-ahalmen mugatua direla eta. Zati honetan, buffer-geruzak harea-legarra izan behar du, 30-70% tamainako aleen 2-30 mm-rekin. 30 mm baino handiagoak diren aleak ez dira gomendagarriak.
Sakonera txikian zimendatutako itxitura-hormak ere lurzoruko izotzaren eraginpean daude; horren ondorioz, makurtu egiten dira, eta izotzaren behin eta berrizko eraginarekin, denborarekin irauli eta erori egiten dira. Horregatik, horma hauek 1,0 m sakoneran zimendu behar dira, lurzorua izozte-arriskukoa bada.