Ачааллын нөлөөгөөр хатуу чулуулгаас бусад бүх хөрс суулт өгдөг. Ерөнхийдөө суулт нь хоёр шалтгаанаас үүсдэг: хөрс нягтрах, өөрөөр хэлбэл нүх сүвээс нь агаар эсвэл ус шахагдан гарахтай холбоотойгоор эзэлхүүн нь багасах, мөн хөрсний хатуу ширхэгүүд гулсахын улмаас суурийн ирмэгийн дагуу хөрс хажуу тийш шахагдах.
Нягтруулалтаас үүдэх хөрсний суулт нь суурийн ачааллаас шалтгаалсан уян болон хуванцар деформациас бүрдэх бөгөөд ачааллыг авах үед хөрс анхны байдалдаа хэсэгчлэн буцаж ордог.
Хажуугийн шахалтаас үүсэх суулт нь зөвхөн хуванцар деформацаас бүрдэх бөгөөд ачааллыг бууруулахад хөрс анхны байдалдаа эргэж орохгүй. Энэ нь ихэвчлэн газрын гадаргуугаас бага гүнд барьсан жижиг суурийн үед тохиолддог. Мөн маш чийгтэй, дотоод үрэлтийн өнцөг бага хөрсөнд хажуугийн шахалт үүсдэг.
Хөрсний зөвшөөрөгдөх ачааллыг уян-хуванцар деформацийн бүсэд авч үздэг тул суултын тооцоог зөвхөн ачааллын нөлөөгөөр хөрсний сүвшил буурсны үндсэн дээр хийдэг бөгөөд хөрсний хажуу тийш шахагдсанаас үүсэх, өчүүхэн гэж үздэг суултыг тооцоонд үл тооцно.
Нягтруулалтаас үүдэлтэй суулт нь хөрсний нэвчимтгий чанараас хамаарна, учир нь энэ нь нүх сүвний зардлаар явагддаг бөгөөд байгалийн хөрсөнд тэдгээр нь үргэлж бага багаар усаар дүүрсэн байдаг. Тиймээс ачааллын дор хөрсний суулт нь үндсэндээ гидродинамик үзэгдэл юм, учир нь суултын процесс нь нүх сүвнээс усыг шахан гаргах хурднаас хамаардаг бөгөөд үүнд хөрсний нэвчимтгий чанар хамгийн чухал үүрэг гүйцэтгэнэ.
Шавар, элс зэрэг холбоогүй хөрс нь том нүх сүвтэй байдаг тул тэдгээрийн нэвчимтгий чанар их бөгөөд суурийн ачааллаар сүв дэх ус хурдан шахагдан гардаг. Иймээс холбоогүй хөрсөнд суурийн ачааллаас үүсэх суулт хурдан явагдаж, ихэвчлэн барилгын явцад эсвэл удалгүй тохиолддог. Тиймээс холбоогүй хөрсөн дэх суурийн суултыг ховорхон тооцдог.
Нягт хөрс нь нарийн нүх сүвтэй, нэвчимтгий чанар нь бага бөгөөд суурийн ачааллын үйлчлэлээр сүв дэх усыг шахан гаргах явц зарим нарийн ширхэгтэй шаварт бүр хэдэн арван жил ч үргэлжлэх боломжтой. Түүнчлэн нягт хөрсний нийт сүвшил нь сийрэг хөрснөөс мэдэгдэхүйц их байдаг тул нягт хөрсний суулт ихээхэн том байна.
Хөрсний нүх сүв нь хэсэгчлэн агаараар, хэсэгчлэн усаар дүүрсэн эвцэлтэй хөрсөнд эхлээд нүх дэх агаарыг шахагдсанаас суулт үүсэж, усны агууламж тогтмол хэвээр байна, дараа нь нүхнээс усыг шахан гаргаснаас суулт үүснэ. Хөрсийг жин ба суурийн ашиглалтын ачааллаар статик ачаалахад эдгээр хоёр төрлийн суулт хоёулаа явагдах боловч суултын хугацааны явц өөр өөр байдаг.
Газрын доорх усны түвшин удаан хугацаагаар буурах, хөрсний найрлагад гарах химийн өөрчлөлт болон хөрсөн дэх бусад өөрчлөлт зэрэг нь мөн хөрсний суултыг үүсгэдэг бусад шалтгаанууд бий.
Суумтын судалгаа нь урьдчилсан суултын тооцоо болон суултын ажиглалтаас бүрдэнэ. Урьдчилсан тооцоог хөрсний дээжийн лабораторийн шинжилгээний үндсэн дээр хийдэг бөгөөд суултыг барилга угсралтын явцад болон түүнээс хойш тодорхой хугацаанд ажиглана.
Төвийн ачаалалтай суурийн суултын тооцоо
Суурийн тавцанг хэд хэдэн өөр давхаргаас бүрдэх хөрсөнд суурилсан гэж үзье, жишээлбэл элсний H0 давхарга, өөрөөр хэлбэл тавцангийн доорх H1 давхарга, H2 зузаантай шаварлаг хөрсний давхарга, H3 зузаантай нарийн ширхэгтэй шаврын давхарга, түүний доор илүү зузаан үе бүхий нягт хайрга, газрын доорх усны түвшин NPV (зураг 1а).
Суултыг тооцоход хөрсний өөрийн жингээс үүсэх хүчдлийн диаграммыг (зураг 1b дахь зүүн диаграмм) болон суурийн нэмэлт ачааллаас үүсэх хүчдлийн диаграммыг (зураг 1b дахь баруун диаграмм) тавих шаардлагатай. Хөрсний өөрийн жингээс үүсэх хүчдлийн диаграммыг давхаргын зузаан Σ_H_ болон тэдгээрийн эзлэхүүний жин γ-ээс гарган авна. Хэрэв элсний эзлэхүүний жин γ1, усан доорх элснийх γ’1, усан доорх шаварлаг хөрснийх γ’2, усан доорх шаврынх γ’3 бол хөрсний өөрийн жингээс үүсэх даралтын хүчдлүүд (зураг 1)
γ1 · H’; γ’1 · H’’; γ’2 · H2; γ’3 · H3;
Ачааллын үйлчлэлээс үүсэх хүчдэлийн диаграммыг суурийн доорх янз бүрийн гүнд Steinbrenner эсвэл Newmark зэрэг нэртэй аргуудын аль нэгээр тооцоолон гаргана.
Хэрэв P-ээр суурийн ачаалал, A-аар хөрсөн дээр тулж буй талбайг, γ1-ээр газрын гадаргаас доош суурилуулалтын гүн t-д орших хөрсний эзлэхүүний жинг тэмдэглэвэл, суурийн тодорхой ачаалал P/A байх бөгөөд ижил гүнд хөрсний өөрийн жин γ1t байна. Суурийн ачааллаас шалтгаалсан хөрсний нэмэгдэл ачааллыг олохын тулд хөрсний өөрийн жингийн даралт γ1t-ийг суурийн ачаалал P/A-аас хасах хэрэгтэй, тэгэхээр хөрсний нэмэгдэл ачаалал нь
p0 = P/A – γ1t.
t гүн дээр хөрсний өөрийн жингээс үүсэх γ1t хүчдэл мөн үйлчилдэг бөгөөд иймээс энэ гүнд нийт хүчдэл (P/A – γ1t) + γ1t, үйлчилнэ; харин γ1t хүчдэлийн дорх хөрсний консолидац нь барилга барихаас өмнө хийгдсэн байна.
Зураг 1. Тулгуурын төвлөрсөн ачааллын үеийн суултын тооцоо
Гэхдээ суурийн улын дээрх суурийн нэг хэсгийг шороогоор булбал (зураг 1c), дүүргэлтийн хөрсний ачаалал 2_Q_-ийг харгалзан үзэх ёстой, тэгэхээр энэ тохиолдолд нэмэлт ачаалал нь
_P+2_Q/A – γ1t.
Туузан хэлбэрийн суурийн хувьд A = b x 1,0 m нь 1 m’ суурийн талбайтай тэнцүү.
Суултын тооцоог суурийн ачааллын үйлчлэх гүний түвшин хүртэлх шахагдах хөрсний бүх давхаргад хийдэг. Урьд нь барилгын ачааллын үйлчлэлийн хил хязгаарыг эрчим нь ≥ 10% p0 байх хүчдэл ноёрхох гүнээр авч үздэг байсан. Өнөөдөр энэ хилийг нэмэлт ачааллаас үүсэх pz хүчдэл хөрсний өөрийн жингийн хүчдэлийн 20%-тай тэнцэх гүнд байна гэж үздэг: pz = 0,2 ·γ_Σ_H. Энэ гүнээс доош суултыг тооцохгүй. Өөр нэг дүрмийн дагуу суултын тооцоог b-ийн 2-аас 3-ийн гүн хүртэлх давхаргад хийхийг зөвлөдөг бөгөөд энд b нь суурийн өргөн юм. Хэрэв төгсгөлд нь зураг 1a-д үзүүлсэн шиг хайрган давхарга байвал, суурийн ачааллын дорх түүний суулт өчүүхэн бөгөөд барилгын явцад явагддаг тул суултын тооцоонд тооцохгүй.
z гүнд суурийн улны доор хөрсний өөрийн жингээс шалтгаалсан шахалтын хүчдэл pg оршино (зураг 1b), үүнд мөн хөвөх хүчний нөлөөг тооцсон байна. Энэхүү анхны шахалтын хүчдэл дээр тухайн гүнд барилгын ачааллаас үүсэх pz даралт нэмэгдэнэ. Иймээс суурийн улны доорх z гүн дэх аль ч цэг M-д нийт шахалтын хүчдэл pn = pg + pz үйлчилнэ.
Нэмэлт ачааллын нөлөөгөөр хөрс сууж, хажуу тийш деформацид орно. Хажуугийн деформацууд нь харьцангуй бага тул үл тооцож болох бөгөөд хөрсний зөвшөөрөгдөх ачаалал нь уян-хуванцар деформацийн бүсэд байгаа учраас суултын тооцоог едоометр дэх шахагдах чанарын туршилтад үндэслэн, хөрсөн дэх ажиглаж буй цэгийн орчмоос авсан эвдрээгүй сорьцоор гүйцэтгэнэ гэж үзэж болно; энэ туршилтаар хөрсний шахагдах модуль Ms тодорхойлогдоно.
Хуккийн хуулиас үндэслэвэл бид
Δ_s_ = pz/Ms,
энд Δ_s_ нь давхаргын зузааны нэгжид ногдох суулт, pz нь нэмэлт ачааллаас үүдэлтэй z гүн дэх хөрсний хүчдэл юм.
Хэрэв dz үеийн зузааныг хангалттай бага гэж үзээд pz болон Ms-ийг тогтмол гэж авч болохоор бол, элементар суулт нь
Δ_s dz_ = pz/Ms dz.
H зузаантай давхаргын нийт суулт нь
Хэрэв pZ ба MS нь H зузаантай үеийн хувьд тогтмол бол, тэгвэл
s = pz/Ms · H.
Үнэндээ pz ба Ms нь H1 зузаантай үеийн хувьд тогтмол биш, харин M цэг дэх тэдний дундаж утгыг авна.
Хөрсний шахагдах чадварын модуль Ms нь лабораторийн аргаар давхарга тус бүрээр тусад нь тодорхойлогдоно. Хэвийн консолидацитай хөрсний хувьд Ms модулийг анхдагч шахалтын диаграммаас тодорхойлох бөгөөд нийт ачаалал σ2 = pg + pz; σ1 = pg = Σ_γt,_ нэмэлт ачаалал Δ_σ_ = σ2 – σ1 = (pg + pz) – pg, харин харгалзах харьцангуй шахалтын утгууд нь Δ_h2_/h ба Δ_h1_/h, бөгөөд тэгэхээр
Гэхдээ хэт нягтарсан шаврын хувьд шахагдах модулийг хоёрдогч шахалтын диаграммаас тодорхойлно. Зураг 2-ын жишээнээс бид дараахыг авна:
Зур. 2. Харьцангуй шахалтын диаграммд үндэслэн хөрсний шахагдах чадварын модулийг тодорхойлох
Дээрхээс үзвэл урьдчилан нягтарсан шаврын суулт нь хэвийн нягтарсан хөрсний суултаас 훨씬 бага байх болно.
Суурийн хөшүүн чанарын суултанд үзүүлэх нөлөө
Хэдийгээр практикт нэг цэгийн суулт нь хөрш цэгийн суултаас хамаарахгүй төгс уян сууриуд байдаггүй ч суултын тооцоонд уян болон хатуу сууриудыг ялган авч үздэг.
Уян сууриуд гэж чулуун шидэлт ба даланг ойлгох бөгөөд жигд ачаалалд зарим цэгүүдэд янз бүрийн суулт үүсгэдэг. Иймээс эдгээр сууриудын хувьд суултын тооцоог бүх ачаалалтай талбайн хэмжээнд биш, харин түүний тус тусын цэгүүдэд хийдэг: тэгш өнцөгтийн булангийн цэгүүд A, B, C ба D, талуудын дунд цэгүүд E, F, H ба J, мөн талбайн төв цэг G (зураг 3). Жигд ачааллын үед B, C ба D цэгүүдийн суулт нь A цэгийнхтэй адил, H цэгийн суулт нь E цэгийнхтэй адил, J цэгийнх нь F цэгийнхтэй адил байна, ижил найрлагатай хөрсөнд.
Зураг 3. Ачаалсан гадаргуугийн тус бүрийн цэгүүдийн суултын тооцоо
Нэг дурын G цэгийн доорх ачаалалтай гадаргуугийн суултыг тооцоолохын тулд ABCD тэгш өнцөгтийг дөрвөн жижиг тэгш өнцөгтөд хувааж, G суултыг хуваасан тэгш өнцөгт бүрийн үүсгэх суултын нийлбэрээр олно.
Хатуу сууриуд нь уян сууриуд шиг суулт өгдөггүй, учир нь тэдгээрт тус тусын цэгүүдийн суулт боломжгүй. Иймээс хатуу суурийн суултыг бүхэлд нь авч үзэн тооцдог бөгөөд хатуулагийн түвшнөөс хамааран суултын дундаж утгыг өөр аргаар тодорхойлдог, учир нь суурийн хатуулаг нь суурийн ёроолд даралтын тархалтыг тодорхойлдог.
Дөрвөлжин эсвэл жижиг тэгш өнцөгт хэлбэрийн хатуу суурийн хувьд, a < 2_b_ үед, G дунд цэгийн суултыг sG тооцоолж, суурийн ерөнхий суулт s = 3/4 sG гэж авна. Уртсасан тэгш өнцөгт буюу туузан хэлбэрийн хатуу суурийн хувьд төгсгөлийн E цэг, G дунд цэг болон суурийн улны урт тэнхлэгийн дагуух тэдгээрийн хоорондын зайны дунд дахь M цэгийн суултыг тооцоолж, дундаж утгыг авна.
Ван Хамме суултын илүү нарийвчлалтай тооцоог дунд тэнхлэгүүдээс зайтай орших “төлөөлөх цэг P”-ээр хийх нь зөв гэж үздэг
дунд тэнхлэгүүдээс. Van Hamme-ийн дагуу, суурийн тодорхой цэгүүдийн суулт нь суурийн ул дахь хүчдэлийн тархалтын аргаас хамаарахгүй. Эдгээр цэгийн хувьд, суурийн ул дахь хүчдэлийн тархалт жигд байна гэж үзээд суултыг тооцоолж болно. Суурийн ул дахь хүчдэлийн тархалт жигд бус бөгөөд улны ирмэг рүү нэмэгддэг жигд ачаалалд өртсөн хатуу суурийн ултай хувьд, үүнийг үл харгалзан суурийн улны суулт нь онцлог P цэгийн суулттай тэнцүү байдаг. a урттай, b өргөнтэй, жигд ачаалал p0-оор ачаалагдсан тэгш өнцөгт гадаргуугийн онцлог P цэгийн доорх z гүн дэх хүчдэлүүдийг Jelinek-ийн боловсруулсан 1 хүснэгтийн тусламжтайгаар тооцоолж болно.
P онцлог цэг P-ийн доорх z гүнд σzP хүчдэл нь σzP = (σz/p0)·p0 бөгөөд энд p0 нь хөрсний нэмэлт ачаалал юм.
Хүснэгт 1. Суурийн улны гол цэг P-ийн доорх хүчдлүүдэд зориулсан σz/p-ийн утгууд нь z гүн b өргөнтэй харьцах харьцаа болон a урт b өргөнтэй харьцах харьцаанаас хамаарна
Сүвшлийн коэффициентийн өөрчлөлтөд үндэслэсэн суултын тооцоо
e0 гэж хөрсний үеэс авсан эвдрээгүй дээжийн сүвшлийн коэффициентийг, ei гэж σ1 ачааллын дор эдиометр дахь шахалт дууссаны дараах ижил дээжийн сүвшлийн коэффициентийг тэмдэглэвэл (зураг 4a), Δ_σ_ ачааллын үйлчлэлээр хөрсний анхны эзлэхүүн буурах нь сүвшил буурахтай, өөрөөр хэлбэл хөрсний сүвшлийн коэффициенттэй тохирно
Δ_e_ = e0 – e1
Зураг 4. Хөрсний сүвшлийн коэффициентийн өөрчлөлтөд үндэслэсэн суултын тооцоо
Хөрсний сорьцын анхны эзлэхүүн нь
Тусгай суулт Δ_s_, өөрөөр хэлбэл хөрсний нэгж эзлэхүүнд ногдох суулт 1+e0 нь
Δ_s_ =(e0–e1) / (1+e0)
dz зузаантай элементар давхаргын суулт нь зураг 4b-ийн дагуу
Δ_s_ dz=(e0–e1) / (1+e0) dz
H зузаантай давхаргын суулт нь
Хэрэв p нь хөрсний өөрийн жингээс үүдэлтэй z гүн дэх хүчдэл бөгөөд энэ нь эдометр дэх σ0 ачаалалтай тохирно, Δp нь объектоос шалтгаалах хөрсний нэмэлт ачааллаас үүсэх хүчдэл бөгөөд эдометр дэх ачааллын өсөлт Δ_σ_-тай тохирно, p1 нь хөрсний өөрийн жин ба нэмэлт ачааллын нөлөөн дорх нийт хүчдэл бөгөөд энэ нь эдометртох нийт ачаалал σ1-тэй тохирно гэж үзвэл, эхний томъёог дараах байдлаар бичиж болно
Хэрэв хөрсний нэмэлт ачааллаас үүсэх хүчдэлийн диаграммын талбайг A гэж тэмдэглэвэл, A = Δ_pH_ (зураг 4b дээрх сүүдэрлэсэн талбай), энд Δ_p_ нь үеийн дунд хэсэг дэх нэмэлт ачааллаас үүсэх хүчдэл
a=Δ_e_/Δ_p_, сүвшлийн коэффициентийн ялгаврын харгалзах нэмэлт ачааллаас үүсэх хүчдэлд харьцуулсан харьцаа болох Vc = (1+e0)/a, гэж авч болно
өөрөөр хэлбэл s = A/Vc [cm]
Хэрэв хөрс хэд хэдэн давхаргаас бүрдвэл, давхарга бүрийн суулт s -ийг тооцно; тус тусын давхаргын суултуудын нийлбэр нь нийт суулт Σ_s_ болно.