रिटेनिंग दीवारों पर निष्क्रिय पृथ्वी दबाव

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निष्क्रिय पृथ्वी दबाव निर्धारित करने की विधियाँ

निष्क्रिय पृथ्वी दबाव केवल उस स्थिति में प्रकट होता है जब जमीन की ओर दीवार का विरूपण जमीन के आंतरिक प्रतिरोध को सक्रिय करने के लिए काफी बड़ा होता है, जो बाहरी बल का विरोध करता है। फ्रांज़ियस ने प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया कि निष्क्रिय पृथ्वी के दबाव को सक्रिय करने के लिए, गीली रेत के मामले में दीवार की गति की आवश्यकता होती है s=30_h_1,5, और पानी के नीचे की रेत के मामले में s=23h2,5 जहां गति s मिमी में है, और h है दीवार की ऊँचाई मी. इसलिए, यदि दीवार की ऊंचाई h=3,0 m है, तो निष्क्रिय दबाव को सक्रिय करने के लिए, गीली रेत के मामले में, दीवार को जमीन की दिशा में हिलाना s=156 mm आवश्यक है। हालाँकि, चूंकि अधिकांश मामलों में दीवार के इतने बड़े आंदोलन की अनुमति नहीं है, इसलिए इसे निम्नलिखित तरीकों में से एक में नियंत्रित किया जाता है:

a) यदि दीवार की ऊंचाई छोटी है, जैसा कि नींव दर CD (अंजीर। 1a) का मामला है, तो निष्क्रिय पृथ्वी दबाव Ep को ध्यान में नहीं रखा जाता है, जब तक कि दर CD के सामने मिट्टी की परत को बाद में खोदा या नष्ट नहीं किया जा सकता है, और दीवार की पूरी ऊंचाई पर सक्रिय पृथ्वी दबाव Ea के साथ ही गणना की जाती है। AB.

b) ऊंची दीवार की ऊंचाई (चित्र 1b) के मामले में, दीवार CD के हिस्से पर निष्क्रिय पृथ्वी दबाव Ep के बजाय, Ea को एक प्रतिरोध के रूप में अपनाया जाता है जो बलों Ea1 और Ea2 का विरोध करता है।

c) स्ट्रट्स के मामले में जिन्हें बड़े क्षैतिज बल प्राप्त करने की आवश्यकता होती है, हमले के बल R का विरोध करने के लिए, दीवार AB की पूरी ऊंचाई पर एक पूर्ण निष्क्रिय दबाव Ep की आवश्यकता होती है (चित्र। 1c)। उस स्थिति में, हाइड्रोलिक क्रेन का उपयोग करके मिट्टी का विरूपण पहले से किया जाता है, और यदि मिट्टी में नरम मिट्टी या समान सामग्री होती है जो लोड के तहत दृढ़ता से विकृत हो जाती है, तो इस सामग्री को आवश्यक चौड़ाई बी पर बजरी सामग्री के साथ बदल दिया जाता है, जिसका आंतरिक घर्षण का कोण बड़ा होता है और जिसे आसानी से कॉम्पैक्ट किया जा सकता है, ताकि संरचना के भार के तहत मिट्टी के बाद के विरूपण को बाहर रखा जा सके।

चित्र। 1. निष्क्रिय पृथ्वी दबाव प्रभाव के मामले

निष्क्रिय पृथ्वी दबाव को निर्धारित करने की कई विधियाँ हैं, जिनमें से सबसे प्रसिद्ध कूलम्ब और रेभन-पोंसलेट की ग्राफिक विधियाँ हैं।

कूलम्ब ग्राफ़िकल विधि

इस विधि के अनुसार, एक वास्तविक स्लाइडिंग सतह को अपनाया जाता है, साथ ही मिट्टी के आंतरिक प्रतिरोध में केवल घर्षण होता है, बिना सामंजस्य के (c=0)। चूँकि निष्क्रिय पृथ्वी का दबाव एक प्रतिरोधक बल के रूप में प्रकट होता है, ये मिट्टी के आंतरिक घर्षण के कोण और बल Ep के सामान्य से विपरीत चिह्न की दीवार तक विचलन के कोण हैं, यानी -δ और -ϕ (चित्र। 2a)।

यदि दीवार की आंतरिक सतह AB है और यदि हम एक मनमानी स्लाइडिंग सतह AC को अपनाते हैं, तो बाहरी बल Ep का विरोध स्लाइडिंग प्रिज्म ABCA के भार W और स्लाइडिंग सतह AC के साथ घर्षण प्रतिरोध Q द्वारा किया जाता है। चूँकि भार W को उसके आकार, दिशा और दिशा से जाना जाता है, जबकि बल Q और Ep को उनकी दिशा और दिशा से जाना जाता है, इसलिए बलों की एक योजना बनाना संभव है (चित्र 2b), जिससे बल Ep का परिमाण निर्धारित होता है।

चित्र। 2. कूलम्ब निष्क्रिय पृथ्वी दबाव

हालांकि, चूंकि महत्वपूर्ण स्लाइडिंग सतह AC के अनुरूप सबसे छोटा निष्क्रिय दबाव Ep,min है, जिस पर स्लाइडिंग प्रिज्म बनने की सबसे अधिक संभावना है और बाहरी बल के प्रभाव में इसे सबसे अधिक बाहर धकेला जाएगा, यह निम्नानुसार किया जाता है (चित्र 3)।

चित्र। 3. कूलम्ब द्वारा निष्क्रिय पृथ्वी दबाव ईपी का निर्धारण

कई मनमानी स्लाइडिंग सतहें AC1, AC2, AC3 खींची जाती हैं। . . और प्रत्येक संगत स्लाइडिंग प्रिज्म के लिए वजन निर्धारित करें W1 = AΔABC1 x 1,00 x γ, W2 = AΔABC2 x 1,00 x γ, W3 = AΔABC3 x 1,00 x γ. फिर प्रत्येक प्रिज्म के लिए, बलों की एक उपयुक्त योजना बनाई जाती है और बल EP1, EP2, EP3 निर्धारित किए जाते हैं… इन बलों को EP बल आरेख के उपयुक्त पैमाने पर लागू किया जाता है और भुज अक्ष के समानांतर इस आरेख की स्पर्श रेखा सबसे छोटा मान देती है ईपी, जो महत्वपूर्ण स्लाइडिंग सतह एसी से मेल खाती है। इस पद्धति का नुकसान यह है कि, इसके ग्राफिकल समाधान के कारण, यह एक बल Ep दे सकता है जो वास्तविकता से बहुत अधिक भटकाता है। इसलिए, इस पद्धति का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।

कल्मैन की ग्राफ़िकल विधि

इस विधि के अनुसार, यह माना जाता है कि निष्क्रिय पृथ्वी दबाव Ep बनाए रखने वाली दीवार के सामान्य के साथ एक कोण -δ पर कार्य करता है, कि मिट्टी की प्राकृतिक ढलान की रेखा क्षैतिज के साथ कोण -ϕ को ओवरलैप करती है, और स्थिति रेखा दीवार की रेखा के साथ कोण -(δ+ϕ) को ओवरलैप करती है (चित्र)। 4a). सीमा संतुलन की स्थिति में तीन कार्यशील बल W, Q और Ep एक बिंदु पर प्रतिच्छेद करते हैं। चूँकि बल W को उसकी दिशा, परिमाण और दिशा से जाना जाता है, और बलों Q और Ep को उसकी दिशा और दिशा से जाना जाता है, हम बलों की एक योजना बना सकते हैं (चित्र 4b)। यदि हम बलों के इस त्रिकोण को 90°- ϕ से वामावर्त दिशा में घुमाते हैं, तो बल W जमीन की प्राकृतिक ढलान की रेखा AN की दिशा में गिरेगा, बल Q फिसलने वाली सतह AC की दिशा में, और बल Ea स्थिति रेखा BH की दिशा में गिरेगा, क्योंकि बल W और Q के बीच का कोण α+ϕ है, जबकि कोण Ep और दीवार के अभिलंब δ के बीच, और बल Ep की दिशा स्थिति रेखा BH की दिशा से मेल खाती है (चित्र 4a).

चित्र। 4. कूलम्ब द्वारा निष्क्रिय पृथ्वी दबाव का निर्धारण

निष्क्रिय पृथ्वी दबाव निर्धारित करने की प्रक्रिया इस प्रकार है (चित्र)। 4सी)। दीवार A के पैर से हम कई मनमानी स्लाइडिंग सतहें AC खींचते हैं1, एसी2, एसी3… इनमें से प्रत्येक सतह एक स्लाइडिंग प्रिज्म ABC से मेल खाती है1, एबीसी2, एबीसी3…, जिसकी लंबाई ड्राफ्ट के लंबवत हम एकता के बराबर मानते हैं। यदि इन मिट्टी के प्रिज्मों का वजन W है1 = AΔABC1 एक्स1,00एक्स γ, डब्ल्यू2 = AΔABC2 एक्स1,00एक्स γ, डब्ल्यू3 = AΔABC3 एक्स1,00x γ, जहां γ मिट्टी का आयतन भार है, मिट्टी के प्राकृतिक ढलान की रेखा AN पर लागू किया जाता है, हमें बिंदु I, II, III मिलेंगे… इन बिंदुओं से स्थिति रेखा के समानांतर रेखाएं खींचने पर, हमें प्रतिच्छेदन बिंदु R मिलते हैं1, आर2, आर3…त्रिकोण A_I_R1, ए_द्वितीय_आर2, ए_III_आर3 संबंधित स्लाइडिंग सतहों के लिए बल तल W, Q और Ep हैं। बिंदुओं को जोड़कर R1, आर2, आर3… हमें निष्क्रिय पृथ्वी दबावों की कुल्मन रेखा मिलती है, तथाकथित कुल्मन की ईपी लाइन। जमीन की प्राकृतिक ढलान की रेखा के समानांतर इस रेखा की स्पर्श रेखा सबसे छोटी लंबाई KK’ देती है, जो बलों W के अनुपात में निष्क्रिय पृथ्वी दबाव Ep देती है।

यदि हम दिशा AK को भूभाग रेखा के साथ चौराहे तक बढ़ाते हैं, तो हमें कम से कम प्रतिरोध AC की स्लाइडिंग सतह मिलती है।

रेभन-पोंसलेट विधि

इस विधि के अनुसार, प्रक्रिया सक्रिय पृथ्वी के दबाव को निर्धारित करने के समान है, अंतर यह है कि बल Q स्लाइडिंग सतह के सामान्य के साथ -ϕ कोण पर कार्य करता है, और बल Ep दीवार रेखा के सामान्य के साथ -δ कोण पर कार्य करता है। रेभन के अनुसार, AΔABC = AΔACD (चित्र।5ए)। निष्क्रिय पृथ्वी दबाव निर्धारित करने की प्रक्रिया इस प्रकार है:

क्र.सं.5. रेभन-पोंसलेट के अनुसार निष्क्रिय पृथ्वी दबाव का निर्धारण

दीवार A के निचले भाग से हम क्षैतिज के साथ -ϕ कोण पर जमीन के प्राकृतिक ढलान की रेखा खींचते हैं।

दीवार के शीर्ष से B हम कोण -(δ+ϕ) पर स्थिति रेखा BH खींचते हैं। स्थिति के चौराहे के बिंदु M और जमीन के प्राकृतिक ढलान पर, सामान्य को व्यास के रूप में AN के ऊपर एक अर्धवृत्त के साथ चौराहे L तक बढ़ाया जाता है।

कम्पास AL को खोलने के साथ हम बिंदु L को D (AL=AD) में स्थानांतरित करते हैं।

स्थिति रेखा के समानांतर बिंदु D से भू-भाग रेखा के साथ प्रतिच्छेदन C तक खींचने पर, हमें पृथ्वी दबाव त्रिकोण का एक पक्ष DC = e मिलता है। बिंदु C को F (DC= DF) में स्थानांतरित करने और सामान्य CK को मिट्टी की प्राकृतिक ढलान की रेखा तक कम करने पर, हमें पृथ्वी दबाव त्रिकोण DCF मिलता है, जिससे हमें Ep=1/2_γ_ ef, मिलता है, जहां γ मिट्टी का आयतन भार है।

लाइन AC स्लाइडिंग सतह का प्रतिनिधित्व करती है। निष्क्रिय पृथ्वी दबाव आरेख ba है (चित्र 5b)। यह फॉर्म

Ep = xh/2, जहां से x = 2_Ep_/h

बल Ep का आक्रमण बिंदु त्रिभुज abc के गुरुत्वाकर्षण केंद्र की ऊंचाई पर है। बल Ep सहायक दीवार के अभिलंब के साथ -δ कोण पर कार्य करता है।

बताई गई विधियाँ, इकाइयाँ, सूत्र और मान एक ऐतिहासिक स्रोत से स्थानांतरित किए गए हैं और भू-तकनीकी अध्ययन, स्थैतिक गणना, रिटेनिंग वॉल प्रोजेक्ट या निष्पादन योजना का विकल्प नहीं हैं। निष्क्रिय प्रतिरोध जुटाने की संभावना अनुमत विरूपण, वास्तविक मापदंडों और मिट्टी की परत, भूमिगत और सतही जल, जल निकासी, अतिरिक्त भार, भूकंपीय प्रभाव, कटाव, उत्खनन, निर्माण चरणों और पड़ोसी इमारतों पर निर्भर करती है। किसी विशिष्ट भूभाग का समाधान वर्तमान नियमों के अनुसार उचित अनुसंधान और अधिकृत भू-तकनीकी और निर्माण विशेषज्ञों द्वारा निर्धारित किया जाना चाहिए।