Deformasi lemah amarga pengaruh es
Nalika kena frost, banyu bebas sing ora mili beku ing 0°C lan ing wektu iku ngembang nganti 9% saka volumehe. Nanging banyu ing pipa kapiler sing sempit ora beku ing 0°C, nanging ing suhu luwih endhek, yaiku saka -1°C nganti -78°C. Suhu beku sing pungkasan iki ditemtokake dening uji laboratorium ing Amerika. Yen pipa kapiler luwih sempit, suhu beku saya endhek.
Ing lemah ana pori-pori sing sesambungan siji lan sijiné ing kabeh arah lan mbentuk pipa kapiler. Ing pasir pori-pori gedhé lan mbentuk pipa kapiler amba, ing endi banyu beku ing 0°C utawa ing suhu sing rada luwih murah. Banyu beku kanthi merata, nalika ing pori-pori kawangun kristal es, sing owah volume nganti 9% ora nyebabake deformasi lemah sing wigati. Ing lemah kanthi komposisi butir alus pori-porine luwih cilik lan mbentuk pipa kapiler sempit ing ngendi banyu beku ing suhu sing luwih endhek tinimbang 0°C. Nanging ing lapisan permukaan lemah mesthi luwih gembur kanthi pori-pori luwih gedhé, ing ngendi banyu beku ing 0°C lan mbentuk kristal es. Kristal-kristal iki narik banyu sing adhem saka pori-pori sempit kanthi gaya gedhé, sing diarani gaya kristalisasi. Nalika banyu sing ka tarik kuwi nyentuh kristal es lan dhewe uga beku, volume kristal es mundhak, dadi lensa es, sing kekandelane bisa watara 0,1 nganti 10 mm. Lensa es sing kawangun nyebabake deformasi lemah sing gedhé nalika kena frost, sing ing kahanan sing banget ora becik bisa nganti 30 lan 50 cm.
Munculé lan gedhéné deformasi lemah amarga pengaruh embun beku utamané gumantung marang telung 3 faktor:
-
Tataran banyu lemah
-
Suwene mréza.
Ad 1) Ing babagan komposisi granulometris, pengaruh beku paling gedhé ana ing lemah butir alus, sing pori-porine cukup cilik kanggo mbentuk pipa kapiler sing sempit, lan ing wektu sing padha nduwèni permeabilitas sing cukup gedhé, sing ngidini sirkulasi banyu kanthi cepet nalika pengaruh beku. Lemah kaya ngono paling sensitif marang beku, baik saka segi kecepatan munculé uga saka segi gedhene deformasi. Kuwi yaiku lemah debuan, sing utamane kasusun saka butir ukuran 0,02-0,002 mm. Butir ukuran >0,02 mm nduwèni dhuwuré kenaikan kapiler sing cilik, dene butir ukuran < 0,002 mm nduwèni kenaikan kapiler sing alon, saéngga ing loro kasus sajroning wektu beku mung bisa tekan jumlah banyu sing luwih cilik menyang zona pengaruh beku. Yen lemah lempungan ngandhut luwih saka 25% partikel ukuran < 0,002 mm, permeabilitas lemah dadi banget cilik lan sirkulasi banyu ing pori-pori dadi alon banget, mula banyu ing pori luwih dhisik beku tinimbang lensa es bisa narik banyu.
Ad 2) Saliyane syarat babagan komposisi granulometri lemah, isih kudu ana siji syarat maneh supaya deformasi lemah amarga beku bisa kedadeyan. Yaiku kudu ana kemungkinan pasokan banyu menyang zona pengaruh beku. Yen syarat iki ora kawujud, yaiku yen kapiler lemah ora sambung karo banyu sing terus mili liwat iku sajrone pengaruh beku, deformasi amarga beku ora bakal kedadeyan, apa wae komposisi granulometri lemah kasebut.
Yen tingkat banyu lemah luwih dhuwur, mula kemungkinan deformasi lemah amarga pengaruh embun beku luwih gedhe. Yen tingkat banyu lemah ana ing jerone sing luwih gedhe tinimbang dhuwuré munggah kapiler banyu ing lemah tartamtu, deformasi amarga pengaruh embun beku ora pati penting.
Ad 3) Yen periode wektu durasi beku sing tanpa pedhot luwih dawa, mula deformasi amarga beku luwih gedhe, amarga kawanguné lensa es sing luwih gedhe lan luwih akeh. Bebek sing kuwat lan sing tahan cepet nyebabake deformasi luwih cilik, amarga ing kasus iki banyu ing pori-pori beku kanthi dadakan lan aliran kapiler banyu putus. Kosok baline, beku sedheng lan sing suwé nyebabake deformasi luwih gedhe amarga kawanguné lensa es sing ora keganggu.
Pengaruh otkravljivanje
Nalika proses thawing, pisanan lensa es ing sisih ndhuwur lemah permukaan mencair, déné langsung ing sangisore isih tetep lapisan beku, mula uga ora tembus. Amarga lensa es sing mencair ngasilake banyu akeh, sing ora bisa nembus liwat lapisan ngisor sing beku, mula banyu sing tambah iki ing lapisan permukaan nglebokake lemah nganti jenuh banget lan ngowahi dadi massa cair, sing ora nduwèni kekuwatan apa-apa, nanging banjur kejepit metu sacara lateral ing sangisore tekanan. Deformasi lemah amarga pengaruh thawing bisa gedhé lan ing kasus tartamtu mbebayani. Deformasi iki kerep kedadeyan ing galian ing jalur sepur lan dalan, nalika ing mangsa semi ana selip sebagian lereng amarga lemah kebak banyu saka lensa es sing mencair, uga ing dalan, nalika perkerasané deformasi amarga lalu lintas ing lemah sing wis kelangan daya dukung amarga kejenuh banyu.
Kriteria kanggo netepake pengaruh frost marang lemah
Saka panaliten babagan pengaruh beku marang macem-macem jinis lemah, disimpulake manawa saka segi prilaku marang beku kudu dibédakaké loro jinis lemah: aman lan mbebayani marang beku.
Lemah sing aman marang beku yaiku lemah sing ora mbentuk lensa es, sanajan suwene wektu beku sangat dawa. Ing jinis lemah iki mung ana pembekuan banyu ing pori-poriné lan pambentukan kristal es, kanthi deformasi cilik nalika kena beku. Klompok iki kalebu krikil, pasir lan lemah sapanunggalané.
Lemah sing mbebayani tumrap es beku yaiku lemah sing mbentuk lensa es, saéngga bisa muncul deformasi sing luwih gedhé. Banyu sing nglumpuk ing lapisan permukaan kanthi wujud lensa es nalika kena beku uga nimbulake efek nglethakaké lemah beku. Ing golongan iki klebu sawetara lemah lempung-bledug lan utamané lemah bledug.
Ana sawetara kritéria kanggo ngevaluasi kestabilan lemah marang beku, ing antarané sing paling misuwur yaiku kritéria Arthur Casagrande lan Rukli, sing bakal diterangake ing kéné.
Kriteria A. Casagrande
Kriteria iki adhedhasar komposisi granulometri lemah lan wujude kaya mangkene:
a) Ing lemah kanthi komposisi seragam, sing tingkat ketidakseragaman U < 5, lemah iku bebaya nalika beku yen ngemot luwih saka 10% butir kanthi ukuran ngisor 0,02 mm.
b) Ing lemah kanthi susunan ora rata, sing derajat ora-ratane U > 15, lemah iku mbebayani marang beku yen ngemot luwih saka 3% butir kanthi ukuran ing ngisor 0,02 mm.
Sanajan kritéria iki wis suwe ditrapake lan tansah menehi asil sing bisa dipercaya, kekurangane yaiku mung adhedhasar granulasi lemah lan ora nimbang faktor liya sing pengaruh marang tumindake embun beku ing lemah. Mula, saiki dianggep yen kritéria iki kakehan ketat lan ora ekonomis.
Kriteria Rukliev
Miturut cara iki lemah dipérang dadi rong fraksi miturut kekandelan/kekakuan partikel padhet, yaiku fraksi butiran kasar, butiran kanthi diameter d > 2 mm lan fraksi butiran alus, butiran kanthi diameter d < 2 mm. Kanggo netepake tahané lemah marang beku, ditetepaké gumantungé jumlah fraksi butiran alus marang jumlah fraksi butiran kasar, lan gumantung iki diwènèhaké dening wates ngisor lan wates ndhuwur (gambar 1).
Wates ngisor nuduhake persentase maksimum sing diidinaké saka partikel padhet kanthi diameter d < 0,02 mm saka bobot garing timbunan, yaiku fraksi 0-2 mm, ing ngendi sakbenere ora ana karusakan amarga beku ing kahanan sing ora becik, kayata tingkat banyu lemah sing dhuwur, kahanan iklim sing ora becik (embun beku suwe) lan kelembapan alami lemah sing gedhé.
Wates ndhuwur nuduhaké persentase paling gedhé sing diidinaké saka partikel d < 0,02 mm saka bobot garing fraksi butiran alus, ing ngendi sacara praktis ora muncul karusakan amarga beku sanajan kahanan becik, kayata tingkat banyu lemah sing endhek, kahanan iklim sing apik (beku cekak), lan kelembapan alamiah lemah sing cilik.
Gbr. 1 Wates ngisor lan ndhuwur kanggo penilaian bebaya lemah marang beku miturut kritéria Ruklie
Perlindungan marang pengaruh beku ing lemah
Ambane pengaruh beku ing lemah gumantung marang kahanan iklim wilayahé. Ing negara kita, umumé ana ing kisaran 0,8 nganti 1,0 m ing ngisor permukaan lemah. Mula, konstruksi sing pondhasiné ana ing ambane padha utawa luwih saka 1,0 m ora bakal kena pengaruh beku.
Konstruksi sing pondasiné cethek kayata perkerasan dalan kena pengaruh beku, sing bisa nyebabake deformasi lan karusakan luwih gedhé ing perkerasan, nalika beku uga nalika mencair. Mula, nalika nggawe perkerasan dalan lan landasan pacu ing bandara, lemah perlu diuji babagan pengaruh beku lan yen lemah pondasi bebaya marang beku, kudu ditindakake tindakan pangayoman. Ing perkerasan dalan lan bandara, langkah sing paling efektif yaiku nggawe lapisan bantalan, sing kekandelané ditemtokake supaya kekandelan total perkerasan lan lapisan bantalan dadi 0,80 m kanggo lalu lintas abot nganti 0,60 m kanggo lalu lintas entheng. Biasane, kekandelan lapisan bantalan 0,30 m ing sangisoré perkerasan cukup kanggo nglindhungi saka pengaruh beku.
Bahan kanggo nggawe lapisan tampon biasane pasir utawa kerikil berpasir, sing kudu nyukupi syarat-syarat ing ngisor iki:
Indeks plastisitas IP < 5
Isi fraksi d < 0,02 mm luwih cilik tinimbang 3%
Tingkat ketidakseragaman U > 7.
Bagean ndhuwur lapisan bantalan kanthi kekandelan 20 cm ora kena awujud pasir sing seragam lan butiran alus amarga pemadatan sing ora cukup lan daya dukung sing winates. Ing bagean iki, lapisan bantalan kudu awujud krikil pasir kanthi 30-70% butir ukuran 2-30 mm. Butir sing luwih gedhé tinimbang 30 mm ora dianjuraké.
Tembok pager sing pondasiné cendhèk uga kena pengaruh embun beku ing lemah, sing ndadèkaké tembok miring lan, amarga pengaruh embun beku bola-bali saka wektu ke wektu, bisa ambruk lan tumbang. Mula tembok iki kudu dipondasi ing jeroné 1,0 m, yèn lemah kuwat kena embun beku.