मिट्टी की संपीड्यता का निर्धारण

अधिक जानकारी प्राप्त करने के लिए: एक शैक्षिक शिक्षा प्राप्त करने के लिए जो आपको विस्तृत रूप से प्रदान करती है, प्रयोगशाला मानक का उपयोग करती है, और एक वर्ष से अधिक समय तक काम नहीं करती है। मूल नियम, प्रक्रियाएं, माप की इकाइयां, मूल्य, वर्गीकरण और “हमारे नियमों” के संदर्भ लागू मानकों और नियमों के अनुपालन की जांच किए बिना स्थानांतरित किए गए थे। मृदा परीक्षण, विधि का चुनाव, परिणामों की व्याख्या और डिजाइन निर्णय अधिकृत भू-तकनीकी विशेषज्ञों और एक विशिष्ट सुविधा और स्थान के लिए उपयुक्त प्रयोगशाला द्वारा किए जाने चाहिए।

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ओडोमीटर परीक्षण का आधार

मिट्टी की संपीडनशीलता को पार्श्व विस्तार को रोकने के साथ एक संपीड़न परीक्षण द्वारा निर्धारित किया जाता है, जिसे ओडोमीटर परीक्षण या समेकन परीक्षण भी कहा जाता है।

परीक्षण अविक्षुब्ध नमूनों के साथ किया जाता है, और कुछ मामलों में अशांत नमूनों के साथ किया जाता है। पहले मामले में, परीक्षण का नमूना धातु के छल्ले को दबाकर एक बड़े, अबाधित नमूने में लिया जाता है, जिसे अतिरिक्त नमूने को काटने और सिलेंडर के किनारों के साथ इसकी सतहों को समतल करने के बाद रिंग के साथ उपकरण में डाला जाता है। दूसरे मामले में, रिंग को उपज बिंदु पर स्थिरता की स्थिति में एक नमूने से भर दिया जाता है और उस स्थिति में इसे ओडोमीटर में पेश किया जाता है।

परीक्षण उस उपकरण का उपयोग करके किया जाता है जिसका निर्माण सबसे पहले टेरज़ाघी ने किया था और जिसे ओडोमीटर कहा जाता है। आज, इस उपकरण के कई अलग-अलग निर्माण हैं, लेकिन वे सभी एक ही सिद्धांत पर आधारित हैं, जिसमें पार्श्व विस्तार को रोकने के साथ लोड के तहत मिट्टी के नमूने के संपीड़न का परीक्षण किया जाता है।

ओडोमीटर: डिवाइस विवरण

चित्र। 1. ओडोमीटर

ओडोमीटर में एक धातु सिलेंडर होता है जिसमें नमूना दो फिल्टर पत्थरों के बीच स्थित होता है (चित्र)।1). नमूना को व्यास की एक धातु की अंगूठी में उपकरण में पेश किया जाता है7-10 cm, ऊंचाई1-4 cm. लोड P को ऊपरी फिल्टर स्टोन के माध्यम से नमूने में स्थानांतरित किया जाता है। निचले फिल्टर पत्थर के नीचे, नमूने से केशिका ट्यूब में पानी निकालने के साथ-साथ पानी की आपूर्ति के लिए सिलेंडर के निचले भाग में चैनल होते हैं। चूंकि नमूने का संपीड़न छिद्रों की कीमत पर किया जाता है, क्योंकि छिद्रों में ठोस मिट्टी के कण और पानी व्यावहारिक रूप से असम्पीडित होते हैं, परीक्षण के दौरान नमूने से पानी के बहिर्वाह को सुनिश्चित करना आवश्यक होता है, जो एक फिल्टर पत्थर, एक चैनल और एक केशिका ट्यूब के माध्यम से संभव होता है।

डिवाइस के बाईं ओर सिलेंडर के सामने एक नल के साथ एक जल आपूर्ति पाइप है, जबकि दाईं ओर एक केशिका ट्यूब है, जिसमें सिलेंडर के पीछे एक नल है। केशिका ट्यूब मिट्टी के पारगम्यता गुणांक k को निर्धारित करने का भी कार्य करती है।

परीक्षण

जब नमूना सिलेंडर में रखा जाता है और उपकरण इकट्ठा हो जाता है, तो पानी की आपूर्ति करने वाले बाएं नल को बंद कर दें और दाएं नल को खोल दें, ताकि पानी केशिका ट्यूब में प्रवाहित हो सके। फिर नमूने का भार आता है, जिसे धीरे-धीरे लागू किया जाता है। निम्नलिखित भार आमतौर पर लागू होते हैं:0,50;1,00;2,00;4,00;6,00केपी/सेमी2और भवन के नीचे अपेक्षित अधिकतम मिट्टी भार तक, आम तौर पर तक10केपी/सेमी2, और बांधों के साथ यह और भी अधिक हो सकता है20केपी/सेमी2. लोड के प्रत्येक स्तर पर, उसके अनुप्रयोग के समय, एक स्टॉपवॉच शुरू की जाती है और निश्चित समय अंतराल पर15“,30“,1’,2’,5’,15’,45’,2एच5एच24ज, फिर हर आगे24एच, लोड के उस स्तर के तहत नमूने के समेकन तक, एक मिलीमीटर के हजारवें हिस्से में संबंधित निपटान तुलनित्र पर पढ़ा जाता है और रिकॉर्ड में दर्ज किया जाता है। यह माना जाता है कि यदि नमूने का निपटान Δh ≤ है तो समेकन प्राप्त हो गया है0,02 mmके समय के लिए24घंटा। समेकन प्राप्त होने के बाद, लोड का अगला स्तर लागू किया जाता है और पूरी प्रक्रिया को उसी तरह से दोहराया जाता है और इसी तरह लोड के अंतिम स्तर तक दोहराया जाता है।

मिट्टी के लोचदार गुणों को निर्धारित करने के लिए, रोकने वाले पार्श्व विस्तार के साथ समेकन परीक्षण लोडिंग और अनलोडिंग के साथ किया जाता है। नमूना को एक निश्चित सीमा तक लोड करने के बाद, हम इसे उसी क्रमिकता के साथ उतारते हैं जैसे हमने इसे लोड किया था। Relief is usually done afterwards2,0केपी/सेमी2,4,0केपी/सेमी2और6,0केपी/सेमी2.

एक नियम के रूप में, परीक्षण पानी के नीचे नमूने के साथ किया जाता है, जो उपकरण में नमूने की ऊपरी सतह की ऊंचाई पर बाईं ग्लास ट्यूब पर रखा जाता है। पानी की उपस्थिति में नमूने की संपीडनशीलता का परीक्षण इस कारण से किया जाता है, क्योंकि परीक्षण में लंबा समय लगता है और उस दौरान नमूना सूख जाता है, जिसके परिणामस्वरूप नमूने की संपीड्यता उसकी प्राकृतिक नमी अवस्था में मिट्टी की वास्तविक संपीड्यता से कम होगी। इसके अलावा, प्राकृतिक मिट्टी की नमी नमूना लेने के समय की तुलना में अधिक हो सकती है, खासकर जब भूजल स्तर बढ़ता है, जिससे उच्च जल स्तर की समय अवधि के दौरान मिट्टी की वास्तविक संपीड़न क्षमता से महत्वपूर्ण विचलन हो सकता है।

परीक्षण के परिणाम तीन प्रकार के आरेखों पर लागू होते हैं, अर्थात् सापेक्ष संपीड़न आरेख, सरंध्रता गुणांक परिवर्तन आरेख और समय निपटान आरेख।

सापेक्ष संपीड़न आरेख

Ovaj dijagram se dobija kada se na osovinu apscisa nese nationalni pritisak na uzorak σ = P/A, gde je P opterećenje koje preko gornjeg filterskog kamena deluje na uzorak u kp/cm2, A एक दूसरे से संपर्क करने के बाद, समेकन के दौरान एक समग्र सापेक्ष समग्रता Δh/h gde je Δh सेलेगंजे उज़ोर्का पॉड ऑप्टेरेसेन्जेम Δσ समेकन के दौरान, h लोड करने से पहले नमूना ऊंचाई (चित्र)। 2).

चित्र। 2. Relative compression diagram

लोडिंग के दौरान, प्राथमिक संपीड़न का आरेख a.

अनलोडिंग के दौरान, यदि पानी का निर्बाध सेवन सक्षम है, ताकि अनलोडिंग के दौरान नमूना पानी के नीचे रहे, तो यह अपनी मूल स्थिति में वापस आ जाता है, यानी सूजन। हालाँकि, नमूना अपनी प्रारंभिक अवस्था में वापस नहीं आता है, जिसका अर्थ है कि इसमें लोचदार के अलावा प्लास्टिक (स्थायी) विरूपण भी आया है। इसलिए, इस मामले में, अनलोडिंग के दौरान सूजन आरेख बी प्राप्त होता है। हालाँकि, यदि परीक्षण पानी प्राप्त किए बिना किया गया था, तो सूजन आरेख के बजाय, तथाकथित लोच का आरेख।

यदि नमूना उतारने के बाद दोबारा लोड किया जाता है, तो द्वितीयक संपीड़न आरेख c प्राप्त होता है। सूजन आरेख और द्वितीयक संपीड़न आरेख c उनके बीच एक हिस्टैरिसीस लूप बनाते हैं। मिट्टी में, हिस्टैरिसीस लूप महत्वपूर्ण होते हैं और इसलिए सूजन और माध्यमिक संपीड़न (आरेख बी और सी) के क्षेत्र में विरूपण को लोचदार नहीं माना जाता है, लेकिन प्रतिवर्ती माना जाता है, क्योंकि वे हुक के नियम के अनुसार भार के आनुपातिक नहीं हैं। प्राथमिक संपीड़न के क्षेत्र में विकृतियाँ (आरेख ए) उस हिस्से में जहां वे वापस नहीं लौटे थे, स्थायी (अपरिवर्तनीय) हैं।

मृदा संपीड़न मॉड्यूल

सापेक्ष संपीड़न के आरेख से, हम एक लोचदार सामग्री के लिए जंग के लोच के मापांक E के अनुरूप हुक के नियम के अनुसार मिट्टी का संपीड़न मापांक Ms

Ms = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],

जहाँ Δσ लोड वृद्धि है, Δh/h संबंधित सापेक्ष संपीड़न है, जो प्राथमिक संपीड़न आरेख a (चित्र। 2) से लिया गया है।

मिट्टी का संपीड़न मापांक Ms एक लोचदार सामग्री के लोच के मापांक E से भिन्न होता है, क्योंकि Ms एक और एक ही सामग्री के लिए स्थिर नहीं है, बल्कि परिवर्तनशील है और सामान्य भार σ के साथ बढ़ता है। इसलिए, संपीड्यता मापांक Ms का एक विशिष्ट मान केवल सामान्य मिट्टी भार Δσ के एक संकीर्ण अंतराल के लिए दिया जा सकता है। If the value of the module Ms is higher, the compressibility of the soil is lower and vice versa. हमारे फाउंडेशन नियमों के अनुसार, मिट्टी की प्राकृतिक अवस्था में संपीड़न क्षमता मापांक के लिए निम्नलिखित मानदंड अपनाया जाता है:

नीचे दिया गया वर्गीकरण मूल पाठ से लिया गया है, जिसमें दोहराया अंतराल 100-400 kp/cm2 शामिल है। इसकी जांच नहीं की गई है या मौजूदा नियमों के साथ सामंजस्य नहीं बिठाया गया है।

Ms = 0 - 20 kp/cm2 अत्यंत संपीड़ित मिट्टी

Ms = 20 - 50 kp/cm2 बहुत संपीड़ित मिट्टी

Ms = 50 - 100 kp/cm2 मध्यम संपीड़ित मिट्टी

Ms = 100 - 400 kp/cm2 कम संपीड़ित मिट्टी

Ms = 100 - 400 kp/cm2 थोड़ी संपीड़ित मिट्टी

Ms = 400 - 1000 kp/cm2 slightly compressible soil

Ms > 1000       kp/cm2 बहुत कम संपीड़ित मिट्टी।

मृदा लोच मॉड्यूल

इसी तरह, हमें मिट्टी की लोच का मापांक E:

E = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],

जहां संबंधित सामान्य दबाव वृद्धि के लिए मिट्टी की लोच आरेख से सापेक्ष संपीड़न वृद्धि Δh/h ली जाती है Δσ.

सामान्य समेकित और अत्यधिक समेकित मिट्टी

चित्र। 3. अशांत मिट्टी के नमूने के सरंध्रता गुणांक में परिवर्तन का आरेख

यदि हम एक परेशान नमूने के साथ एक ओडोमीटर परीक्षण करते हैं, जिसे हमने उपज बिंदु पर उपकरण में दर्ज किया है, और हम दबाव σ (चित्र। 3) के आधार पर सरंध्रता गुणांक e में परिवर्तन के आरेख पर परीक्षण के परिणामों को प्लॉट करते हैं, तो समेकन प्रवाह को प्राथमिक भार के लिए 1 आरेखों द्वारा दर्शाया जाता है। 2 अनलोडिंग के लिए, 3 प्राथमिक लोड एक्सटेंशन σa की सीमा a तक सेकेंडरी लोड के लिए और 4 उस सीमा से अधिक के लिए।

अनलोडिंग आरेख 2 और द्वितीयक संपीड़न आरेख 3 एक हिस्टैरिसीस लूप बनाते हैं जिसके पीछे आरेख 4 आरेख 1 के विस्तार में बिना किसी रुकावट के जारी रहता है, जैसे कि कोई अनलोडिंग और पुनः लोडिंग नहीं थी।

चित्र। 4. अविक्षोभित मिट्टी के नमूने के सरंध्रता गुणांक के परिवर्तन का आरेख

हालाँकि, यदि हम पहले की तरह मिट्टी की एक निश्चित गहराई से लिए गए अबाधित नमूने के साथ ओडोमीटर परीक्षण करते हैं (चित्र। 4), तो द्वितीयक लोड आरेख 3 एक निश्चित भार पर बिंदु b पर σb ब्रेक दिखाएगा, जिसके बाद आरेख 4 में अधिक ढलान होगा। यह फ्रैक्चर इसलिए हुआ क्योंकि जिस मिट्टी से नमूना लिया गया था वह ओडोमीटर में नमूने के भार σ से अधिक भार p=γt के अधीन थी। उच्च भार पी मौजूदा ऊपरी मिट्टी की परतों के वजन से इलाके की सतह तक उत्पन्न होता है, जिसे हम मिट्टी का दबाव कहते हैं, या पहले की मिट्टी की परतों के भार से कटाव या मोराइन मिट्टी या बर्फ से समय के साथ दूर हो जाते हैं, जिसे हम प्रीलोड कहते हैं। अतिसंेकन की उपस्थिति विशेष रूप से मिट्टी की विशेषता है, जहां हम सामान्य रूप से समेकित और अतिसंकेतन मिट्टी के बीच अंतर करते हैं।

सामान्य रूप से समेकित मिट्टी

आम तौर पर समेकित मिट्टी जमीन की सतह के नीचे उथली गहराई पर होती है, जो पहले प्रीलोड के संपर्क में नहीं थी। ऊपरी “मिट्टी के दबाव” परतों के वजन से अधिक भार के साथ ओडोमीटर में भरी हुई इस मिट्टी का एक नमूना, सापेक्ष संपीड़न आरेख या सरंध्रता गुणांक परिवर्तन आरेख में रुकावट के बिना, समेकन का एक निरंतर प्रवाह दिखाता है। वस्तु के भार के तहत इस मिट्टी का निपटान सामान्य है, यानी एक निश्चित भार के तहत, समय के साथ निपटान कम हो जाता है।

अधिक समेकित मिट्टी

अति समेकित मिट्टी अधिक गहराई पर है या पहले प्रीलोड के संपर्क में थी। मिट्टी के दबाव या प्रीलोड से अधिक दबाव के साथ ओडोमीटर में लोड की गई इस मिट्टी का एक नमूना सापेक्ष संपीड़न आरेख या छिद्र गुणांक परिवर्तन आरेख, तथाकथित पर एक फ्रैक्चर दिखाता है। भूवैज्ञानिक फ्रैक्चर जी, दिशा में एक मजबूत बदलाव के साथ (चित्र। 5a)। संरचना के नीचे इस मिट्टी का जमाव मिट्टी के दबाव या प्रीलोड σ1 से नीचे के भार के लिए छोटा है, लेकिन σ1 से ऊपर के भार के लिए काफी बड़ा हो जाता है।

यदि भूवैज्ञानिक विच्छेद स्पष्ट रूप से परिभाषित नहीं है, तो यह आरेख के स्पर्शरेखा का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है (चित्र। 5b)।

चित्र। 5. अतिसंकेंद्रित मिट्टी के सरंध्रता गुणांक में परिवर्तन का आरेख

समय निपटान आरेख

यह आरेख, जिसे समेकन आरेख भी कहा जाता है, तब प्राप्त होता है जब ओडोमीटर में नमूने की लोडिंग की प्रत्येक डिग्री के लिए, घंटों में समय t को एब्सिस्सा अक्ष पर लागू किया जाता है, और मिमी में निपटान (चित्र। 6a) या कुल निपटान के% में (चित्र। 6b) को कोर्डिनेट पर लागू किया जाता है अक्ष.

चित्र। 6. समय निपटान आरेख

अनबाउंड और बाउंड मिट्टी भार के तहत अलग-अलग व्यवहार करती है। ढीली मिट्टी, जैसे कि रेत, में बड़े छिद्र होते हैं, जिनमें से पानी लोड के तहत जल्दी से निचोड़ा जाता है, ताकि मिट्टी जल्दी से बैठ जाए, सबसे बड़ा निपटान लोड की शुरुआत में होता है और अपेक्षाकृत कम समय अंतराल में दिए गए लोड पर अंतिम निपटान तक पहुंचता है। चिकनी मिट्टी जैसी एकजुट मिट्टी में छोटे-छोटे छिद्र होते हैं, जिनमें से पानी को भार के तहत बाहर निकालना मुश्किल होता है। सघन मृदा निपटान की समय प्रक्रिया में दो चरण होते हैं। पहले चरण में, मिट्टी पर भार लगाने के तुरंत बाद, चूंकि पानी छिद्रों से बाहर नहीं निकल पाता है, इसलिए यह तनावग्रस्त हो जाता है और पूरे लागू भार को प्राप्त कर लेता है। दूसरे चरण में, तनावग्रस्त छिद्रित पानी भार के कारण अपने स्वयं के तनाव के कारण बाहर निकलना शुरू हो जाता है, जो धीरे-धीरे ठोस मिट्टी के कणों में स्थानांतरित हो जाता है। इस दूसरे चरण में, कण एक साथ आते हैं और छिद्र सिकुड़ जाते हैं। धंसने की प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक दबाव वाला पानी छिद्रों से बाहर नहीं निकल जाता, यानी जब तक छिद्रों में पानी की तनावग्रस्त स्थिति समाप्त नहीं हो जाती। इसलिए, मृदा समेकन मुख्य रूप से एक हाइड्रोडायनामिक समस्या है, जो मिट्टी की पारगम्यता और सरंध्रता पर निर्भर करती है। मिट्टी के मामले में, जिसकी पारगम्यता कम है, समेकन प्रक्रिया में बहुत लंबा समय लग सकता है, और इसके अलावा, रेत के मामले की तुलना में उच्च समग्र सरंध्रता के कारण निपटान काफी अधिक हो सकता है। समेकन परीक्षण के आधार पर, समेकन की पूरी अवधि और व्यक्तिगत चरणों में निपटान समय पाठ्यक्रम की गणना की जा सकती है।