ແຮງສີດຖູ ແລະແຮງຍຶດຕິດຂອງດິນ

ຖ້າໃນດິນທີ່ຍຶດຕິດກັນ ພວກເຮົາຕັດຊິ້ນທີ່ເປັນຮູບກະບອກ ແລ້ວນຳໄປຮັບແຮງກົດຕັ້ງສາກ P (ຮູບ 1), ໃນຊິ້ນກະບອກຈະເກີດຄວາມເຄັ່ງໃໝ່ ແມ່ນທັງຄວາມເຄັ່ງກົດຕັ້ງ σ ແລະຄວາມເຄັ່ງຕັດແນວນອນ. ຖ້າພວກເຮົາເພີ່ມຄວາມກົດ P ຂຶ້ນເທື່ອລະນ້ອຍ, ຫຼັງຈາກໄລຍະໜຶ່ງຈະເກີດຮອຍແຕກທິ້ງມຸມເທິງຊິ້ນກະບອກ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນທັນທີຊິ້ນກະບອກຈະແຕກຫັກ. ໃນຂະນະທີ່ແຕກຫັກ ຊິ້ນກະບອກໄດ້ຖືກຕັດເຄື່ອນໂດຍອຳນາດຂອງຄວາມກົດ P ແລະຕາມຜິວຕັດທີ່ຕ້ານທານໜ້ອຍທີ່ສຸດ N-N.

ຮູບ 1. ຜົນຂອງແຮງດັນຕໍ່ກະບອກທີ່ຖອນອອກຈາກດິນມີແຮງຍຶດ

ຄວາມຕ້ານທານຂອງດິນທີ່ລູກກົມໄດ້ສະແດງຕໍ່ການກະທົບຂອງແຮງ P ໃນຂະນະທີ່ແຕກຫັກ ເອີ້ນວ່າ ຄວາມຕ້ານການຕັດຂອງດິນ, ແລະ ມຸມ α ຂອງຄວາມລາດຂອງລະນາບຕ້ານທານນ້ອຍສຸດທຽບກັບແນວນອນ ເອີ້ນວ່າ ມຸມຂອງລະນາບຕ້ານທານການຕັດຂອງດິນນ້ອຍສຸດ.

ຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການຕັດຂອງດິນທີ່ຍຶດແນ່ນປະກອບດ້ວຍສອງຄວາມຕ້ານທານພື້ນຖານ: ຄວາມສີດຖິ່ນພາຍໃນ ລະຫວ່າງອະນຸພາກແຂງ ແລະ ຄວາມຍຶດເກາະທີ່ຜູກອະນຸພາກແຂງເຂົ້າກັນ. ຄວາມແຂງຕໍ່ການຕັດຂອງດິນຖືວ່າເທົ່າກັບຄວາມເຄັ່ງຕັດສູງສຸດໃນຂະນະແຕກຫັກ ແລະ ສະແດງດ້ວຍສົມການ

τf = c + σ tg_φ_

ເຊິ່ງ: τf ຄວາມແຂງແຮງໃນການຕັດຂອງດິນ [kp/cm2],

c ການຍຶດເໜັ້ນຂອງດິນ [kp/cm3],

σ ຄວາມຕຶງຕັ້ງສະເພາະຂອງດິນ [kp/cm3],

φ ແມ່ນມຸມສີ່ງສີມໃນຂອງດິນ.

ແບບສູດຂ້າງເທິງຖືກສ້າງຂຶ້ນໂດຍຊາວຝຣັ່ງ Coulomb 1785. ປີ. ຕາມແບບສູດນີ້, ສໍາລັບດິນທີ່ກໍານົດ, ຄ່າການຍຶດເກາະ c ແມ່ນຄົງທີ່ ແລະ ບໍ່ຂຶ້ນກັບຄວາມກົດດັນຕັ້ງສະໝອງ, ໃນຂະນະທີ່ຄວາມຕ້ານທານຈາກແຮງສີດສະເທົາ σ tg_ϕ_ ສົມສ່ວນກັບຄວາມຕຶງຕຽນ σ ຢ່າງແທ້ຈິງ. ໃນຄວາມເປັນຈິງ ຄ່າການຍຶດເກາະ e ບໍ່ໄດ້ຄົງທີ່ສໍາລັບດິນທີ່ກໍານົດ, ແຕ່ມັນເອງກໍຂຶ້ນກັບຄວາມຕຶງຕຽນຕັ້ງສະໝອງ σ ໃນລະດັບໜຶ່ງ, ເນື່ອງຈາກພາຍໃຕ້ອິດທິພົນຂອງຄວາມກົດດັນນັ້ນ ຄວາມໜາຂອງຟິມນ້ໍາທີ່ຫ້ອມລ້ອມອະນຸພາກແຂງຈະຫຼຸດລົງ ແລະ ດັ່ງນັ້ນການຍຶດເກາະຈະເພີ່ມຂຶ້ນ. ແບບສູດຂອງ Coulomb ໃຊ້ໄດ້ກັບດິນທີ່ຊຶມຜ່ານໄດ້, ໃນທີ່ນ້ໍາຈາກຮູພອດຖືກບີບອອກໂດຍບໍ່ຕ້ານທານ ພາຍໃຕ້ອິດທິພົນຂອງຄວາມກົດດັນຕັ້ງສະໝອງ, ຊຶ່ງເປັນກໍລະນີຂອງດິນກໍາກອນແລະດິນຊາຍ, ແຕ່ບໍ່ແມ່ນກໍລະນີຂອງດິນປະສານ, ຊຶ່ງຊຶມຜ່ານໄດ້ນ້ອຍ, ເພາະສາເຫດນີ້ນ້ໍາຈາກຮູພອດຈຶ່ງຖືກບີບອອກຢ່າງຍາກ ແລະ ຄົງຄ້າງເປັນນ້ໍາຮູພອດທີ່ມີແຮງຕຶງພາຍໃຕ້ອິດທິພົນຂອງພາລະ P.

ຄວາມເຄັ່ງທີ່ມີຜົນແລະຄວາມເຄັ່ງກາງໃນດິນ

ຮູບ 2. ແຮງຕຶງປະສິດທິຜົນ ແລະ ແຮງຕຶງສຸດທິໃນດິນ

ຖ້າເຮົາວາງຕົວຢ່າງດິນ, ເຊັ່ນ ຊາຍແຫ້ງ, ໄວ້ທີ່ກ້ອນຂອງພາຊະນະ ແລະ ທໍາການໂຫຼດມັນດ້ວຍມວນບາງຢ່າງ, ເຊັ່ນ ເມັດຕະກົ່ວທີ່ມີນໍ້າໜັກ W, ພາກສ່ວນອະນຸພາກແຂງຂອງດິນຈະຮັບແຮງໂຫຼດນັ້ນທັງໝົດ. ຄວາມກົດຈໍາເພາະທີ່ຜິວຕົວຢ່າງ p0 = W/A ໃນ kp/cm3, ເຊິ່ງ A ແມ່ນພື້ນທີ່ຕັດຂອງຕົວຢ່າງ, ຈະເຮັດໃຫ້ຕົວຢ່າງຍຸບຕົວ, ແມ່ນການຫຼຸດຂອງຄວາມພຸນ, ແຕ່ກໍຈະເຮັດໃຫ້ຄຸນສົມບັດຟິຊິກອື່ນໆຂອງຕົວຢ່າງປ່ຽນໄປ ເຊັ່ນ ຄວາມແຂງຕໍ່ການຕັດເພີ່ມຂຶ້ນ, ມອດູນຄວາມອັດແໜ້ນເພີ່ມຂຶ້ນ ແລະ ອື່ນໆ. ຄວາມກົດທີ່ກະທໍ້ກັນຢູ່ຮອບຈຸດສຳຜັດລະຫວ່າງອະນຸພາກເອີ້ນວ່າ ຄວາມກົດມີຜົນ ຫຼື ຄວາມກົດລະຫວ່າງເມັດ σ’. ເມື່ອບັນລຸການອັດແນ່ນ ຄືເມື່ອຕົວຢ່າງຢຸດຍຸບຕົວພາຍໃຕ້ພາລະ p0, ຄວາມກົດມີຜົນຈະເທົ່າກັບຄວາມກົດຈໍາເພາະລວມທີ່ຢູ່ໃນຄວາມເລິກທີ່ພິຈາລະນາດິນ. ໃນກໍລະນີນີ້ ທີ່ຄວາມເລິກ, ຢູ່ຕໍ່າກວ່າຜິວຕົວຢ່າງໃນຮູບ 2 σ’ = W/A + hzγ ໂດຍ γ ແມ່ນນໍ້າໜັກຈໍາເພາະຂອງຕົວຢ່າງ.

ແຕ່ຫາກເຮົາໃສ່ນ້ຳແທນຕະກົ່ວຫຍຸ້ມເພື່ອໂຫຼດຕົວຢ່າງໃນພາຊະນະເຖິງຄວາມສູງ h ໂດຍໃຫ້ນ້ຳເຕັມຮູຂຸມຂົນຂອງຕົວຢ່າງທັງໝົດ, ຄວາມດັນຂອງຖັນນ້ຳເທິງຕົວຢ່າງ hγw ໂດຍທີ່ γw ແມ່ນນ້ຳໜັກຈຳເພາະຕໍ່ປະລິມານຂອງນ້ຳ, ຈະບໍ່ທຳໃຫ້ຕົວຢ່າງຍຸບຕົວ ແລະ ຄວາມພຸນຂອງມັນຫຼຸດລົງ ຫຼື ເຮັດໃຫ້ກຳລັງຕ້ານແຮງຕັດ ແລະ ມອດູນການອັດຕົວຂອງມັນເພີ່ມຂຶ້ນ. ເພາະເຫດນີ້ ຄວາມດັນໄຮໂດສະຕາຕິກ hγw ຈຶ່ງເອີ້ນວ່າ ຄວາມດັນສຸດທິ. ຄວາມດັນສຸດທິທີ່ລະບຸເປັນ u ຈະຖ່າຍທອດຜ່ານຕົວຢ່າງໄປທຸກທິດທາງດ້ວຍຄວາມເຂັ້ມເທົ່າກັນ. ຄວາມດັນນີ້ຈະບໍ່ທຳໃຫ້ກຳລັງຕ້ານແຮງຕັດເພີ່ມຂຶ້ນ ເພາະນ້ຳເອງບໍ່ມີກຳລັງຕ້ານແຮງຕັດເລີຍ.

ດັ່ງນັ້ນ ແຮງດັນທີ່ມີຜົນ σ’ ຖືກສົ່ງຜ່ານພື້ນຜິວສຳຜັດລະຫວ່າງອະນຸພາກແຂງຂອງດິນ, ແລະແຮງດັນກາງ u ຖືກສົ່ງຜ່ານນ້ຳໃນຮູພອກ. ຖ້າສ່ວນລຸ່ມຂອງພາຊະນະເຕັມດ້ວຍຕົວຢ່າງດິນອີ່ມນ້ຳ ທີ່ມີນ້ຳໜັກປະລິມານ γz ແລະເໜືອຜິວຂອງຕົວຢ່າງເຖິງລະດັບ N ແມ່ນພາຊະນະເຕັມດ້ວຍນ້ຳທີ່ມີນ້ຳໜັກປະລິມານ γw, ແລ້ວແຮງດັນລວມ σ ໃນຈຸດໃດໜຶ່ງຂອງຕົວຢ່າງຈະເປັນ σ = σ’ + u.

ທີ່ຄວາມເລິກ hz, ຢູ່ໃຕ້ຜິວຂອງຕົວຢ່າງ ຄວາມດັນສຳຜັດຈະເປັນ σ = σ’ - u

ໂດຍທີ່ σ = h γw + h γz

               u = (h + hz) γw.

ດັ່ງນັ້ນຈະໄດ້ σ’ = hz γ’

γ’ ແມ່ນນ້ຳໜັກຈຳເພາະຂອງດິນທີ່ຈົມຢູ່ໃນນ້ຳ.

ສົມການທົ່ວໄປຂອງກຳລັງຕ້ານການຕັດຂອງດິນ

ຖ້າເຮົາບັນທຸກດິນທີ່ຜູກຕົວດ້ວຍແຮງບັນທຸກ P, ແຮງບັນທຸກນີ້ຈະກໍ່ໃຫ້ເກີດການຍຸບຕົວຂອງດິນ ແລະ ອາກາດໃນຮູຈະຖືກດັນອອກກ່ອນ, ດັ່ງນັ້ນໄມ່ດົນໃນຮູຈະເຫຼືອແຕ່ນ້ຳ. ເນື່ອງຈາກຄວາມຊຶມຜ່ານນ້ຳຕໍ່າຂອງດິນທີ່ຜູກຕົວ ນ້ຳຈຶ່ງບໍ່ສາມາດຖືກດັນອອກໄດ້ທັນທີ, ມັນຈຶ່ງຢູ່ເປັນນ້ຳທີ່ຖືກກົດດັນໃນຮູ ແລະ ໃນເບື້ອງຕົ້ນຮັບຮອງແຮງບັນທຸກພາຍນອກທັງໝົດ P. ໃນຕໍ່ມາ, ພາຍໃຕ້ອິດທິພົນຂອງແຮງບັນທຸກ P ນ້ຳເລີ່ມຖືກດັນອອກຈາກຮູ ແລະ ອະນຸພາກແຂງເລີ່ມເຂົ້າໃກ້ກັນ, ໂດຍຕອນນີ້ພວກມັນຮັບແຮງບັນທຸກ P ບາງສ່ວນ. ຈາກນັ້ນເຮົາມີ τf =c + (σ - u) tg_ϕ,_ ໂດຍທີ່ σ ແມ່ນຄວາມດັນລວມຈາກແຮງບັນທຸກ P, u ແມ່ນຄວາມດັນຂອງນ້ຳໃນຮູ.

ແຮງດັນນ້ຳໃນຮູພອດຂຶ້ນກັບຫຼາຍປັດໃຈ, ເຊັ່ນ ໄລຍະເວລາຂອງການອັດຕົວ, ຄວາມຊຶມຜ່ານໄດ້ຂອງດິນ, ຂະໜາດຂອງໂຫຼດທີ່ກະທົບດິນ ແລະອື່ນໆ. ຄວາມແຂງແຮງຕໍ່ການຕັດຂອງດິນຂຶ້ນກັບແຮງດັນນ້ຳໃນຮູພອດ ແລະມັນສູງສຸດໃນກໍລະນີ u=0, ເມື່ອການອັດຕົວຂອງດິນເກີດຂຶ້ນ.

ກິດຈະກໍາຄອລລອຍດຂອງດິນ

ອົງປະກອບຂອງຄວາມຕ້ານທານພາຍໃນຂອງດິນ ການຍຶດເກາະ ແລະ ການສີດສີດຖູ ອາດແຕກຕ່າງກັນ ແລະເພິ່ງພາຢ່າງຫຼາຍໃສ່ຂະໜາດຂອງອະນຸພາກແຂງໃນດິນ ແລະຄຸນສົມບັດພລາສຕິກຂອງມັນ. ເພື່ອກຳນົດອິດທິພົນຂອງການຍຶດເກາະຕໍ່ຕ້ານທານຂອງການສີດສີດຖູພາຍໃນຂອງດິນປະເພດມີຄວາມເກາະກັນ, Skempton ໄດ້ນຳສະເໜີແນວຄິດຂອງກິດຈະກຳຄອລລອຍດຂອງດິນ _K_P, ເຊິ່ງສະແດງດ້ວຍອັດຕາສ່ວນຂອງດັດຊະນີຄວາມພລາສຕິກ IP ຕໍ່ປະລິມານຂອງອະນຸພາກທີ່ນ້ອຍກວ່າ 0,002 mm ໃນ % ຂອງນ້ຳໜັກລວມທັງໝົດ. ໃນນັ້ນໄດ້ນຳໃຊ້ເກນຕໍ່ໄປນີ້ (ຮູບ 3):

ຮູບ 3. ກິດຈະກຳຄອລລອຍດຂອງດິນ

ສຳລັບ KP < 0,75 ແມ່ນດິນເຫຼົ້າບໍ່ຄ່ອຍເຄື່ອນຕົວ,

ສຳລັບ KP = 0,75 – 1,25 ເປັນດິນໜຽວປົກກະຕິ,

ສຳລັບ Kp > 1,25 ຂອງດິນເຫນືອທີ່ມີຄວາມຮັດກຸມ.

ເມື່ອ KP ເພີ່ມຂຶ້ນ ອິດທິພົນຂອງການຍຶດຫນ່ຽວຈະເພີ່ມຂຶ້ນສົມທຽບກັບການສີດສີດພາຍໃນຂອງດິນທີ່ມີສັນພາບເກາະກັນ.

ຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງດິນ

ຖ້າເຮົາເອົາກະບອກຕົວຢ່າງອອກຈາກດິນຊະນິດທີ່ຍຶດໂຕດີ ທີ່ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງ 3—3,4 cm ຄວາມສູງ ~ 5 cm ແລ້ວໃສ່ແຮງກົດຕາມແນວຕັ້ງ, ໃນຂະນະທີ່ກະບອກແຕກພັງ ເຮົາຈະໄດ້ຄ່າກໍາລັງຕ້ານການອັດຂອງດິນໃນສະພາບບໍ່ຖືກຮົບກວນ σ__ₙ:

σn = P/A ໃນ kp/cm2,

ເຊິ່ງ A ແມ່ນພາກຕັດຂວາງຂອງລູກກົມ.

ຫຼັງຈາກການທົດສອບສຳເລັດ ຕົວຢ່າງທີ່ແຕກຫັກຖືກຍ້າຍ ແລະຜະລິດລູກກົມຂະໜາດເທົ່າເກົ່າຂຶ້ນໃໝ່ ໂດຍໃຊ້ແມ່ພິມກະບອກອັນເດີມ, ໂດຍໃຫ້ຄວາມຊຸ່ມຂອງມັນຄົງໄວ້ເຫມືອນທີ່ມີໃນການທົດສອບຄັ້ງກ່ອນ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ ຈະທົດສອບລູກກົມທີ່ຂຶ້ນຮູບໃໝ່ນັ້ນທັນທີ ເພື່ອໄດ້ຄ່າຄວາມແຂງອັດຂອງດິນໃນສະພາບຖືກຮົບກວນ σ__ₚ.

ຄວາມອ່ອນໄຫວ (sensitivitet) S__ₜ ແມ່ນອັດຕາສ່ວນຂອງຄວາມແຂງແຮງຕໍ່ການບີບອັດໃນສະພາບບໍ່ຖູກຮົບກວນ ຕໍ່ຄວາມແຂງແຮງຕໍ່ການບີບອັດໃນສະພາບຖືກຮົບກວນ: St = σn/σp,

ຕາມເກນໜຶ່ງ ຄວາມອ່ອນໄຫວ S__ₜ ຖືກປະເມີນດັ່ງນີ້:

• ສຳລັບ S__ₜ = 1 — 2 ແມ່ນຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງດິນໜຽວຕ່ຳ,
• ສຳລັບ S__ₜ = 2 — 4 ແມ່ນຄວາມອ່ອນໄຫວປານກາງຂອງດິນໜຽວ,
• ສຳລັບ S__ₜ = 4 — 8 ແມ່ນດິນເຜົາມີຄວາມອ່ອນໄຫວສູງ,
• ສຳລັບ S__ₜ > 8 ແມ່ນດິນໜຽວທີ່ໄວຕໍ່ການກະຕຸ້ນເກີນໄປ.

ໃນທໍາມະຊາດເກີດຂຶ້ນວ່າ ຍ້ອນອິດທິພົນທາງກົນຈັກ, ເຊັ່ນ ແຜ່ນດິນໄຫວ, ດິນໜຽວຈະສູນເສຍຄວາມແຂງແຮງຂອງມັນທັນທີ ແລ້ວກໍກັບຄືນມາໄດ້ອີກໃນສະພາບນິ່ງ. ລັກສະນະນີ້ເອີ້ນວ່າ ທິກໂຊໂທຣປີຂອງດິນ. ດິນໜຽວຫຼາຍຊະນິດມີລັກສະນະທິກໂຊໂທຣປິກໃນລະດັບໜຶ່ງ. ມີກໍລະນີທີ່ຄວາມລາດຊັນຂອງຄັນຂຸດເສຍສະຖຽນຍ້ອນການໄຫຼອອກຂອງດິນໜຽວທິກໂຊໂທຣປິກໃນນໍເວ, ສະວີເດັນ ແລະ ຟິນແລນ, ຊຶ່ງຈາກການສອບສວນໄດ້ພົບວ່າບໍ່ມີການປ່ຽນແປງຄວາມຊຸ່ມຂອງດິນໜຽວໃນຊ່ວງຂະບວນການນີ້, ຄືວ່າຄວາມຊຸ່ມຂອງດິນໜຽວຄົງທີ່ກ່ອນແລະຫຼັງການໄຫຼອອກ.