मिट्टी संघनन

संग्रहीत पेशेवर सामग्री: लेख भू-तकनीकी अवधारणाओं, सूत्रों और प्रयोगशाला प्रक्रियाओं का एक ऐतिहासिक अवलोकन संरक्षित करता है। यह कोई भू-तकनीकी अध्ययन, तटबंध डिज़ाइन, संघनन विशिष्टता, गुणवत्ता नियंत्रण योजना या वर्तमान मानक का विकल्प नहीं है। मृदा पैरामीटर, उपकरण, संघनन ऊर्जा, स्वीकृति मानदंड और सुरक्षित कार्य पद्धतियां एक अधिकृत भू-तकनीकी इंजीनियर और विशिष्ट मिट्टी और वस्तु के आधार पर एक मान्यता प्राप्त प्रयोगशाला द्वारा निर्धारित की जाती हैं।

Savo Kusić आज लकड़ी की खिड़कियां, लकड़ी-एल्यूमीनियम खिड़कियां, कस्टम खिड़कियां, दरवाजे और उद्धरण के लिए अनुरोध पर ध्यान केंद्रित करता है। यह लेख एक तकनीकी संग्रह के रूप में बना हुआ है और भू-तकनीकी डिजाइन, परीक्षण या मिट्टी के काम के निष्पादन की पेशकश का प्रतिनिधित्व नहीं करता है।

ढीली मिट्टी का संघनन

ढीली मिट्टी का संघनन ठोस कणों के आकार और आकार के साथ-साथ उसकी संरचना पर भी निर्भर करता है। अनबाउंड मिट्टी के मामले में, कुछ निश्चित सीमाएँ होती हैं जिनमें दुर्लभतम और सघनतम संरचना के लिए सरंध्रता n और सरंध्रता गुणांक e के मान चलते हैं।

यदि अनबाउंड सामग्री को सुखाया जाता है और धीरे-धीरे बीकर में डाला जाता है ताकि डालने के दौरान यह संकुचित न हो, तो इसकी दुर्लभ संरचना प्राप्त होती है। यह संरचना सरंध्रता गुणांक emax से मेल खाती है, जिसका मूल पाठ में रेत के लिए मूल्य सीमा के भीतर है:

ईमैक्स =0,7-1,0.

यदि एक ही सामग्री को पतली परतों में एक बीकर में डाला जाता है और प्रत्येक परत को लकड़ी के हथौड़े से तब तक घुमाया जाता है जब तक कि मात्रा स्थिर न हो जाए, यानी जब तक यह टैंपिंग के तहत जमना बंद न कर दे, इसकी सबसे घनी संरचना प्राप्त होती है। यह सरंध्रता गुणांक emin से मेल खाता है, जिसका रेत के लिए मान है:

emin = 0,45–0,65.

अनबाउंड मिट्टी का संघनन सापेक्ष संघनन ID द्वारा व्यक्त किया जाता है, एक गुणांक जो उच्चतम संघनन के संबंध में मिट्टी के संघनन की डिग्री दर्शाता है:

जहाँ e संघनन की प्राकृतिक अवस्था में मिट्टी का सरंध्रता गुणांक है। सापेक्ष घनत्व के अंतिम मान हैं:

• दुर्लभतम संरचना के लिए e = emax; आईडी = 0;
• सघनतम संरचना के लिए e = emin; आईडी = 1.

मूल पाठ में तेरज़ाघी के अनुसार रेतीली मिट्टी के संघनन की कसौटी इस प्रकार है:

• कम सघन रेत: ID = 0–1/3;
• मध्यम सघन रेत: ID = 1/3–2/3;
• सघन रूप से जमा रेत: ID = 2/3–1.

सड़कों और तटबंधों पर तटबंधों के मामले में, पाठ के लिए ID = 2/3–1.

पिछले फॉर्म के बजाय, वॉल्यूम अनुपात का उपयोग किया जा सकता है:

जहां V अबाधित मिट्टी के नमूने का आयतन है, Vmax न्यूनतम संघनन की स्थिति में मिट्टी की समान मात्रा का आयतन है, और Vmin अधिकतम संघनन की स्थिति में मिट्टी की समान मात्रा का आयतन है।

आवेदन की सीमा: ऐतिहासिक वर्गीकरण और शर्तों को सीधे परियोजना या निर्माण स्थल पर स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है। मिट्टी का प्रकार, नमूना लेने की विधि, नमूना स्थिति, लागू मानक और परियोजना की आवश्यकता विधि और मानदंड को बदल सकती है।

बंधी हुई मिट्टी का संघनन

बंधी हुई मिट्टी के साथ, संघनन न केवल ठोस अवयवों के आकार और उसकी संरचना पर निर्भर करता है, बल्कि सामंजस्य पर भी निर्भर करता है। सामंजस्य के कारण, ठोस कण एक साथ चिपक जाते हैं, इसलिए संघनन के दौरान छिद्रों से पानी को बाहर निकालना अनबाउंड मिट्टी की तुलना में अधिक कठिन होता है, जिसके कण भार के तहत अधिक आसानी से चलते हैं।

बंधी हुई मिट्टी को संकुचित करते समय, पानी की मात्रा का बहुत महत्व होता है। टैंपिंग से, पानी छिद्रों से बाहर निकल जाता है और पानी की फिल्म की मोटाई कम हो जाती है; सरंध्रता कम हो जाती है, और कतरनी ताकत और थोक घनत्व बढ़ जाता है। घनत्व जितना अधिक होगा, प्रति इकाई आयतन में उतने ही अधिक ठोस और कम छिद्र होंगे। इस अनुपात को बंधी हुई मिट्टी के संघनन के मूल्यांकन के आधार के रूप में अपनाया गया था। पाठ में संघनन नियंत्रण शुष्क आयतन भार का उपयोग करके किया जाता है:

γd = Wd / V [N/cm3]

जहां Wd N में पूरी तरह से सूखे मिट्टी के नमूने का वजन है, और V सूखने से पहले संपीड़ित अवस्था में उसी नमूने का आयतन है, सेमी में3.

प्रॉक्टर का परीक्षण

प्रॉक्टर परीक्षण मिट्टी में पानी की मात्रा और उसके संघनन के बीच संबंध निर्धारित करने का कार्य करता है। यह इष्टतम आर्द्रता निर्धारित करता है, अर्थात वह आर्द्रता जिस पर सघन मिट्टी किसी दिए गए संघनन ऊर्जा के लिए अधिकतम शुष्क आयतन भार देती है।

ऐतिहासिक रूप से वर्णित प्रॉक्टर उपकरण (चित्र 1) में आंतरिक व्यास Ø = 10 cm, ऊंचाई 12 cm (चित्र 1_a_) के साथ एक धातु सिलेंडर होता है, जो समान व्यास और ऊंचाई 10 cm (चित्र) के सिलेंडर का विस्तार है 1_b_) और 5 cm के व्यास के साथ धातु रैमर, वजन 2,5 N, थोड़े बड़े व्यास के साथ एक बेलनाकार गाइड में। गाइड निचले सिरे पर खुला है और ऊपरी सिरे पर बंद है, जिसमें रैम हैंडल के गुजरने के लिए थोड़ा चौड़ा उद्घाटन है (चित्र 1_c_)। सिलेंडर के निचले सिरे को एक बड़ी धातु की प्लेट पर रखा जाता है और टैंपिंग के दौरान ठीक किया जाता है।

नमूने को मूल प्रक्रिया के अनुसार सुखाया जाता है और बड़े दानों के प्रभाव से बचने के लिए एक छलनी के छेद 5 mm से छान लिया जाता है। फिर इसे पानी की मात्रा के साथ मिलाया जाता है जो इतनी अधिक नहीं होनी चाहिए कि नमूना गूदेदार हो जाए, और न ही इतनी छोटी कि नमूना संसाधित नहीं किया जा सके। सबसे पहले, लगभग 8 cm ऊंचाई की एक परत को सिलेंडर में एक विस्तार के साथ एक असम्बद्ध अवस्था में रखा जाता है और सतह पर समान रूप से वितरित 25 वार के साथ संकुचित किया जाता है। प्रभाव 30 cm की ऊंचाई से मैलेट के मुक्त रूप से गिरने से होता है। मोटाई 8 cm की एक नई परत लगाई जाती है, नए 25 पंचों से घुमाया जाता है और प्रक्रिया तीसरी परत के साथ दोहराई जाती है। पूरा होने के बाद, एक्सटेंशन हटा दिया जाता है, नमूने की सतह को निचले सिलेंडर के किनारे के साथ जोड़ दिया जाता है, और अतिरिक्त मिट्टी हटा दी जाती है। फिर सघन मिट्टी का एक नमूना निकाला जाता है और उसका सूखा थोक घनत्व γd और नमी की मात्रा w निर्धारित की जाती है।

चित्र 1 — प्रॉक्टर का प्रयोग

अनुभव दोहराया जाता है5को6_γd_ और w के लिए अलग-अलग मान प्राप्त करने के लिए, हमेशा एक ही नमूने से ताजा, अनुपचारित सामग्री के साथ, लेकिन पानी की विभिन्न मात्रा के साथ। मिट्टी की नमी w को आरेख के भुज पर आलेखित किया जाता है, और शुष्क आयतन भार γd को कोटि पर आलेखित किया जाता है (चित्र)।2). जुड़े हुए बिंदु एक वक्र देते हैं जो दर्शाता है कि शुष्क थोक घनत्व पहले नमी के साथ अधिकतम तक बढ़ता है और फिर घट जाता है। अधिकतम शुष्क थोक घनत्व max γd के अनुरूप आर्द्रता wopt को इष्टतम आर्द्रता कहा जाता है। पाठ में, यह स्वीकार किया गया है कि इस आर्द्रता पर, किसी दी गई संघनन ऊर्जा के लिए उच्चतम संघनन प्राप्त होता है। इस प्रकार किये गये प्रयोग को मानक प्रॉक्टर प्रयोग कहा जाता है।

चित्र2— प्रॉक्टर का आरेख.

प्रयोगशाला सुरक्षा और मानक: उपकरण आयाम, रैमर द्रव्यमान और ड्रॉप, परतों और प्रभावों की संख्या, और नमूना तैयार करना यहां ऐतिहासिक रूप से प्रसारित डेटा है, स्वतंत्र मार्गदर्शन नहीं। एक वैध प्रक्रिया को उचित मानक और प्रयोगशाला योजना को परिभाषित करना चाहिए। सुखाने, छानने और दबाने से धूल, उड़ने वाले कणों, चुभने और प्रभाव से चोट लगने का खतरा रहता है; उचित उपकरण, सुरक्षा और एक प्रशिक्षित ऑपरेटर की आवश्यकता है।

अनाज के आकार का प्रभाव ख़त्म5 mm

मूल पाठ में यह कहा गया है कि आकार के दाने खत्म हो गए हैं5 mmयदि वे बनाते हैं तो उनका कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ता है25%कुल द्रव्यमान। यदि इससे अधिक हैं25%, आनुपातिकता विधि या संशोधित प्रॉक्टर परीक्षण का उपयोग करके मिश्रण के शुष्क वॉल्यूमेट्रिक वजन की गणना करके उनके प्रभाव को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

आनुपातिकता की विधि से गणना

इस विधि के अनुसार, मिट्टी सामग्री मिश्रण के सूखे वॉल्यूमेट्रिक वजन γdm की गणना बड़े और छोटे आकार के अनाज के आनुपातिक प्रतिनिधित्व के आधार पर की जाती है5 mm:

कहाँ है:

• γd - छलनी के छेद से गुजरने वाली सामग्री का सूखा आयतन भार5 mm;
• γsc - छलनी के छेद पर बचे ठोस कणों का आयतन भार5 mm;
• एम - छलनी के उद्घाटन पर शेष सामग्री का वजन प्रतिशत5 mmसंपूर्ण द्रव्यमान के संबंध में.

संशोधित प्रॉक्टर परीक्षण

मूल पाठ में उद्धृत यूएस ब्यूरो ऑफ रिक्लेमेशन के अनुभवों के अनुसार, यदि अनाज इससे बड़ा है5 mmबनाना1/3को2/3मिट्टी के कुल द्रव्यमान का परीक्षण कुल द्रव्यमान के साथ किया जाना चाहिए। चूँकि व्यास वाले बेलन में यह कार्य सफलतापूर्वक करना संभव नहीं है10 cm, तथाकथित संशोधित प्रॉक्टर परीक्षण में एक बड़े व्यास वाले सिलेंडर का उपयोग किया जाता है। पाठ व्यास के एक सिलेंडर का वर्णन करता है15,2 cmऔर ऊंचाई23,2 cm, जिसमें नमूना मात्रा5,5केपी, पीओ से लगभग तीन बराबर परतों को भरता है50भारी हथौड़े से मारता है4,53केपी और ड्रॉप ऊंचाई45,7 cm. यदि नमूने में तक के अनाज हैं20 mm, परीक्षण अबाधित सामग्री के साथ किया जाता है। यदि इसमें इससे बड़े दाने हों20 mm, की राशि5,5नमूने के केपी को छलनी से छान लिया जाता है20 mm, और छलनी पर बाकी को उसी आकार की सामग्री से बदल देता है5-20 mm.

इस प्रकार वर्णित प्रक्रिया के अलावा, पाठ में प्रदर्शन की कोई भी विधि जो मानक से भिन्न होती है उसे संशोधित प्रॉक्टर परीक्षण भी कहा जाता है।

संघनन ऊर्जा

प्रॉक्टर सिलेंडर में नमूने की संघनन ऊर्जा को समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है, जहां N हथौड़े के वार की संख्या है, h हथौड़े की ऊंचाई m में, W हथौड़े का वजन Mp (मेगापॉन्ड) में, और V नमूने की मात्रा m3.

संघनन ऊर्जा में वृद्धि के साथ, नमूने का अधिक संघनन प्राप्त होता है, इसकी सरंध्रता, यानी मिट्टी में पानी की मात्रा कम हो जाती है, और शुष्क मात्रा का वजन बढ़ जाता है। संघनन ऊर्जा E1, E2, E3 और E4 के लिए संबंधित प्रॉक्टर आरेख चित्र 3 में प्राप्त किए गए हैं। सभी आरेख स्पर्शोन्मुख रूप से संतृप्ति आरेख का अनुमान लगाते हैं, जिसे 0% वायु छिद्रों का आरेख भी कहा जाता है जब सभी छिद्र पानी से भरे होते हैं, या 5% वायु छिद्र जब 95% छिद्र पानी से भरे होते हैं।

चित्र 3 — विभिन्न संघनन ऊर्जाओं के लिए प्रॉक्टर आरेख।

संतृप्ति आरेख का निर्माण किया जा सकता है यदि w = wz = n / γs(1-n) को एब्सिस्सा पर लागू किया जाता है, और γd = γs(1-n) कोर्डिनेट पर लगाया जाता है, जहां n मिट्टी की सरंध्रता है और γs है दी गई मिट्टी के ठोस कणों का आयतन भार। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि वांछित संघनन प्राप्त करने के लिए संघनन ऊर्जा को समायोजित किया जा सकता है। प्राकृतिक मिट्टी या संकुचित तटबंध के संघनन को नियंत्रित करने के लिए, संघनन सूचकांक Iz को अक्सर पाठ में अपनाया जाता है, दी गई मिट्टी या तटबंध के सूखे आयतन भार का अनुपात γd और प्रॉक्टर द्वारा प्राप्त आयतन भार का अनुपात γp:

Iz = γd / γp.

क्षेत्र में डिजाइन और नियंत्रण: अकेले प्रयोगशाला वक्र व्युत्पन्न परत की गुणवत्ता की पुष्टि नहीं करता है। नमूनाकरण, परत की मोटाई, मशीन पास का प्रकार और संख्या, आर्द्रता, क्षेत्र माप, असर क्षमता, जल निकासी, आसन्न संरचनाएं और भूमिगत स्थापनाएं डिजाइन और नियंत्रण योजना में शामिल होनी चाहिए। व्यवस्थित सिग्नलिंग और पहुंच नियंत्रण के बिना रोलर या अन्य मशीनरी के कार्य क्षेत्र में न जाएं।