Күрттүн таасиринен келип чыккан топурактын деформациялары
Муздун таасиринде агымы жок эркин суу 0°C тоңот жана ошол учурда өз көлөмүнүн 9% кеңейет. Бирок тар капилляр түтүктөрдөгү суу 0°C тоңбойт, ал эми төмөнкү температураларда, -1°Cдөн -78°Cгө чейин тоңот. Бул акыркы тоңуу температурасы Америкада лабораториялык сыноолор менен аныкталган. Капилляр түтүк канчалык тар болсо, тоңуу температурасы ошончолук төмөн болот.
Топуракта бири-бири менен бардык багытта байланышкан көңдөйлөр болуп, капилляр түтүкчөлөрдү түзөт. Кумда көңдөйлөр ири болуп, кең капилляр түтүкчөлөрдү түзөт, анда суу 0°C же андан бир аз төмөн температурада тоңот. Суу бир калыпта тоңуп, көңдөйлөрдө муз кристаллдары түзүлөт; алардын көлөмүнүн 9% га өсүшү топурактын олуттуу деформациясын жаратпайт. Майда бүртүкчөлүү курамдагы топуракта көңдөйлөр майдараак болуп, тар капилляр түтүкчөлөрдү түзөт, анда суу 0°C дан төмөн температураларда тоңот. Бирок бетки катмарда топурак дайыма бошураак болуп, көңдөйлөрү ири болот, аларда суу 0°C да тоңуп, муз кристаллдарын түзөт. Бул кристаллдар өзүнө тар көңдөйлөрдөн муздаган сууну чоң күч менен, т.а. кристаллдашуу күчү менен тартат. Ошентип тартылган суу муз кристаллдары менен тийишип, өзү да тоңуп, муз кристаллдарынын көлөмүн чоңойтот; алар муз линзаларына айланат, алардын калыңдыгы болжол менен 0,1 ден 10 mm ге чейин болушу мүмкүн. Түзүлгөн муз линзалары үшүк учурунда топурактын олуттуу деформациясын пайда кылат, ал өзгөчө жагымсыз шарттарда 30 жана 50 cm ге чейин жетиши мүмкүн.
Муздун таасиринен топурак деформациясынын пайда болушу жана көлөмү негизинен төмөнкү 3 факторлорго көз каранды:
-
Жер астындагы суунун деңгээли
-
Аяздын узактыгы.
Ad 1) Гранулометриялык курамы жагынан аяздын эң күчтүү таасири майда бүртүкчөлүү топуракта байкалат, анын көзөнөктөрү тар капилляр түтүкчөлөрдү түзүүгө жетиштүү майда болуп, ошол эле учурда аяз таасири учурунда суунун тез айланышын камсыз кылган жетиштүү жогорку өткөрүмдүүлүккө ээ. Мындай топурак аязга эң сезимтал болуп, бул да көрүнүү ылдамдыгы жагынан да, деформациялардын көлөмү жагынан да тиешелүү. Бул негизинен 0,02-0,002 mm өлчөмүндөгү бүртүкчөлөрдөн турган чаңдак топурактар. 0,02 mm дан чоң бүртүкчөлөрдүн капиллярдык көтөрүлүү бийиктиги аз болот, ал эми 0,002 mm дан кичине бүртүкчөлөрдө капиллярдык көтөрүлүү жай жүрөт, ошондуктан эки учурда тең аяз созулган мезгилде аяз таасири зонасына суунун аз гана көлөмү жетиши мүмкүн. Эгер чополуу топурак 25%% дан ашык 0,002 mm өлчөмүндөгү бөлүкчөлөрдү камтыса, топурактын өткөрүмдүүлүгү өтө төмөн болуп, көзөнөктөрдөгү суунун айланышы ушунчалык жай болот, натыйжада ал көзөнөктөрдө муз линзалары тартып алынганга чейин эле тоңуп калат.
Ad 2) Топурактын гранулометриялык курамы боюнча шарттан тышкары, топурактын үшүк учурунда деформацияланышы үчүн дагы бир шарт аткарылышы керек. Бул — үшүк таасир этүү аймагына суунун келип турушу мүмкүн болушу. Эгер бул шарт аткарылбаса, башкача айтканда, топурактын капиллярлары үшүк учурунда алардын ичинде дайыма агып турган суу менен байланышта болбосо, топурактын гранулометриялык курамы кандай болбосун, үшүктөн деформация болбойт.
Жер алдындагы суунун деңгээли канчалык жогору болсо, үшүктүн таасиринен топурактын деформациялануу мүмкүнчүлүгү ошончолук чоң болот. Эгер жер алдындагы суунун деңгээли берилген топурактын суусу капилляр аркылуу көтөрүлгөн бийиктигинен тереңирээк болсо, үшүктүн таасиринен пайда болгон деформациялар анча чоң эмес.
Ad 3) Үзгүлтүксүз үшүк мезгили канчалык узак болсо, үшүктөн улам деформациялар ошончолук чоң болот, анткени чоң жана көп ледяное линзалар пайда болот. Күчтүү жана кыска мөөнөттүү үшүк азыраак деформация жаратат, анткени мындай учурда тешиктердеги суунун тез тоңушу жана суунун капиллярдык агымынын үзүлүшү болот. Тескерисинче, орточо жана узакка созулган үшүк муз линзаларынын тоскоолдуксуз пайда болушунан улам чоңураак деформацияларды жаратат.
Карамай эритүүнүн таасири
Эрип кетүү учурунда, адегенде үстүңкү катмардагы топурактын беттик бөлүгүндө муз линзалары эрийт, ал эми анын дароо астында тоңгон, демек өткөрбөс катмар кала берет. Эриген муз линзалары чоң көлөмдө суу бергендиктен, ал суу төмөнкү тоңгон катмар аркылуу сиңип кете албайт, ошондуктан беттик катмардагы бул көбөйгөн суу топуракты ашыкча нымдап, аны суюк массага айлантат, анын эч кандай бекемдиги жок, тескерисинче басымдын астында капталга сүрүлүп чыгат. Эрип кетүүнүн таасиринен топурактагы деформациялар олуттуу болуп, айрым учурларда кооптуу да болушу мүмкүн. Бул деформациялар темир жол жана жол кесиндилеринде көп кездешет, мында жазында эриген муз линзаларынан чыккан суу менен топурак ашыкча нымдалып, капталдардын жарым-жартылай жылышы болот, ошондой эле кыймылдын таасиринен суу менен ашыкча нымдалып көтөрүмдүүлүгүн жоготкон топуракта жүрүүчү бөлүгү деформацияланган жолдордо да кездешет.
Топуракка аяздын таасирин баалоо критерийи
Муздун ар кандай топурактарга тийгизген таасирин изилдөөнүн негизинде, үшүккө карата жүрүм-туруму боюнча топурактын эки түрүн айырмалоо керек деген жыйынтыкка келишти: ишенимдүү жана үшүккө кооптуу.
Музга туруктуу топурактар — канча убакытка созулса да, суук көпкө чейин кармалып турса да, ичинде муз линзалары түзүлбөгөн топурактар. Мындай топуракта анын көзөнөктөрүндөгү суунун тоңушу жана муз кристаллдарынын түзүлүшү гана болуп, сууктун таасиринен майда деформациялар пайда болот. Бул топко шагыл, кум жана ушул сыяктуу топурактар кирет.
Шалаасыз топурактар — алардын ичинде муз линзалары пайда болуп, мунун натыйжасында чоң деформациялар жаралышы мүмкүн болгон топурактар. Жер бетки катмарында топтолгон суу муз линзалары түрүндө үшүк таасир эткен кезде эритүүчү таасирди да жаратат. Бул топко айрым чаң-чополуу, өзгөчө чаңдуу топурактар кирет.
Топурактын үшүккө туруктуулугун баалоонун бир нече критерийи бар, алардын ичинен эң белгилүүлөрү — бул жерде баяндалуучу Артур Казагранде жана Рукли критерийлери.
Касагранденин А. критерийи
Бул критерий топурактын гранулометриялык курамына негизделет жана төмөнкүчө айтылат:
a) Бир калыптагы курамдагы топуракта, анын бир тектүү эместик даражасы U < 5 болсо, топурак 10%%дан ашык өлчөмдө 0,02 mmдан төмөн көлөмдөгү бөлүкчөлөрдү камтыса, ал үшүккө кооптуу болуп эсептелет.
b) Түзүлүшү бир калыпта болбогон топуракта, анын бир калыпсыздык даражасы U > 15 болсо, 3% пайыздан ашык, өлчөмү 0,02 mmтөн кичине бүртүкчөлөрдү камтыса, топурак үшүккө кооптуу болуп саналат.
Бул критерий көпкө чейин колдонулуп, дайыма ишенимдүү натыйжаларды бергени менен, анын кемчилиги — ал топурактын гранулометриясына гана негизделип, топуракта үшүктүн таасирине таасир этүүчү башка факторлорду эске албаганында. Ошондуктан бүгүнкү күндө бул критерий өтө катуу жана үнөмсүз деп эсептелет.
Руклиев критерийи
Бул ыкма боюнча топурак катуу бөлүкчөлөрдүн иригинез жараша эки фракцияга бөлүнөт, тактап айтканда, диаметри d > 2 mm болгон ири бүртүкчөлүү фракцияга жана диаметри d < 2 mm болгон майда бүртүкчөлүү фракцияга. Топурактын үшүккө туруктуулугун баалоо үчүн майда бүртүкчөлүү фракциянын көлөмүнүн ири бүртүкчөлүү фракциянын көлөмүнө көз карандылыгы белгиленет жана бул көз карандылык төмөнкү жана жогорку чек менен берилет (сүр. 1).
Төмөнкү чеги — калыңдыгы d < 0,02 mm болгон катуу бөлүкчөлөрдүн кургак толтурма салмагына карата эң жогорку жол берилген пайызы, башкача айтканда 0-2 mm фракциясы; анда жагымсыз шарттарда, мисалы, жер астындагы суунун деңгээли жогору болгондо, жагымсыз климаттык шарттарда (узакка созулган үшүктөрдө) жана топурактын табигый нымдуулугу жогору болгондо, үшүктөн дээрлик эч кандай зыян келбейт.
Жогорку чек – бул d < 0,02 mm бөлүкчөлөрүнүн кургак майда бүртүкчөлүү фракциясынын салмагына карата эң жогорку уруксат берилген пайыз, мында жагымдуу шарттарда, мисалы, жер астындагы суунун деңгээли төмөн болгондо, климаттык шарттар ыңгайлуу болгондо (кыска мөөнөттүү үшүктөр) жана топурактын табигый нымдуулугу аз болгондо, үшүктөн дээрлик эч кандай зыян келбейт.
Сүр. 1 Руклинин критерийи боюнча топурактын үшүккө болгон коркунучун баалоо үчүн төмөнкү жана жогорку чектер
Топуракта үшүктүн таасиринен коргоо
Топуракта үшүктүн таасиринин тереңдиги аймактын климаттык шарттарына жараша болот. Биздин өлкөдө ал негизинен жер бетинен 0,8 менен 1,0 m чейин төмөн болот. Демек, 1,0 mге барабар же андан чоң тереңдикте негизделген конструкциялар үшүктүн таасирине туш болбойт.
Жолдордогу жүрүү бөлүктөрү сыяктуу тайыз пайдубалдуу курулмалар үшүктүн таасирине дуушар болот, бул тоңуу учурунда да, ээриш учурунда да жүрүү бөлүгүндө чоңураак деформацияларды жана зыяндарды жаратышы мүмкүн. Ошондуктан жолдордун жүрүү бөлүгүн жана аэропорттордун учуп-конуу тилкелерин даярдоодо топуракты үшүктүн таасири боюнча текшерүү зарыл, ал эми негизги топурак үшүккө кооптуу болсо, коргоо чараларын көрүү керек. Жолдордун жана аэропорттордун жүрүү бөлүктөрүндө эң натыйжалуу чара — тампон катмарын жасоо; анын калыңдыгы жүрүү бөлүгү менен тампон катмарынын жалпы калыңдыгы 0,80 m оор кыймыл үчүн 0,60 m жеңил кыймыл үчүн болушу үчүн аныкталат. Көбүнчө жүрүү бөлүгүнүн астындагы 0,30 m калыңдыктагы тампон катмары үшүктүн таасиринен жетиштүү коргоону камсыз кылат.
Тампондук катмарды даярдоочу материал адатта кум же кумдуу шагыл болот, ал төмөнкү талаптарга жооп бериши керек:
Пластикалуулук индекси IP < 5
d фракциясынын курамы < 0,02 mm 3% дан аз
Бир кылка эместик даражасы U > 7.
Буфердик катмардын үстүнкү бөлүгү 20 cm калыңдыкта бир тектүү жана майда бүртүкчөлүү кум болбошу керек, анткени анын тыгыздалышы жетишсиз жана жүк көтөрүмдүүлүгү чектелүү. Бул бөлүктө буфердик катмар 30-70% өлчөмүндөгү бүртүкчөлөрү бар кумдуу шагыл болушу керек 2-30 mm. 30 mm чоңураак бүртүкчөлөр сунушталбайт.
Терең эмес негизделген тосмо дубалдар да топурактагы үшүк таасирине дуушар болот, ошонун айынан алар кыйшайып, убакыт өткөн сайын үшүк кайра-кайра таасир эткенде оодарылып кулап түшүшү мүмкүн. Ошондуктан бул дубалдарды топурак үшүккө кооптуу болсо, 1,0 m тереңдикке негиздөө керек.