Хярууны нөлөөгөөр хөрсний хэв гажилт
Хүйтний нөлөөгөөр урсгалгүй чөлөөт ус 0°C-д царцаж, үүний зэрэгцээ эзлэхүүнийхээ 9%%-иар тэлнэ. Харин нарийн капилляр хоолойд байгаа ус 0°C-д бус, түүнээс доогуур температурт царцдаг бөгөөд тэдгээр нь -1°C-аас -78°C хүртэл хэлбэлздэг. Энэхүү сүүлийн царцах температурыг Америкт лабораторийн туршилтаар тогтоосон. Капилляр хоолой нарийсах тусам царцах температур улам буурна.
Хөрсөнд бүх чиглэлд хоорондоо холбогдсон сүвүүд байдаг бөгөөд тэдгээр нь капилляр хоолой үүсгэнэ. Элсэнд сүвүүд нь том бөгөөд өргөн капилляр хоолой үүсгэдэг; эдгээрт ус 0°C температурт эсвэл түүнээс арай доогуур температурт хөлддөг. Ус жигд хөлдөхөд сүвүүдэд мөсний талстууд үүсэж, тэдгээрийн эзлэхүүн 9%-аар өсөх нь хөрсөнд ямар нэг мэдэгдэхүйц деформаци үүсгэдэггүй. Нарийн ширхэгтэй бүтэцтэй хөрсөнд сүвүүд нь жижиг бөгөөд нарийн капилляр хоолой үүсгэх ба тэдгээрт ус 0°C-оос доогуур температурт хөлддөг. Харин гадаргын давхаргад хөрс үргэлж илүү сийрэг, том сүвтэй байдаг бөгөөд тэнд ус 0°C-т хөлдөж, мөсний талстууд үүсгэнэ. Эдгээр талстууд нарийн сүвнүүдээс хөрсөн усныг их хүчээр, өөрөөр хэлбэл талсжих хүч-ээр өөртөө татна. Ийн татагдсан ус мөсний талстуудтай хүрэлцэн өөрөө ч хөлдөж, мөсний талстуудын эзлэхүүнийг нэмэгдүүлснээр мөсөн линзүүд болж хувирна; тэдгээрийн зузаан ойролцоогоор 0,1-өөс 10 mm хүртэл байж болно. Үүссэн мөсөн линзүүд нь хүйтний үйлчлэлийн үед хөрсөнд ихээхэн деформаци үүсгэдэг бөгөөд ялангуяа таагүй нөхцөлд энэ нь 30 ба 50 cm хүрч болно.
Илрэх ба хэмжээгээрээ хүйтний нөлөөгөөр үүсэх хөрсний деформаци нь үндсэндээ дараах 3 хүчин зүйлсээс хамаарна:
-
Газрын доорх усны түвшин
-
Хүйтэн жавар үргэлжлэх хугацаа.
Ad 1) Ширхэглэлийн бүрэлдэхүүний хувьд хяруунд хамгийн их өртөмтгий нь нарийн ширхэгтэй хөрс бөгөөд түүний сүвүүд нь нарийн капилляр хоолой үүсгэхээр хангалттай жижиг, мөн нэгэн зэрэг хяруу үйлчлэх үед усыг хурдан эргэлдүүлэхэд хүрэлцэхүйц нэвчимтгий чанартай байдаг. Ийм хөрс нь илрэх хурд болон деформацийн хэмжээгээрээ хяруунд хамгийн эмзэг. Эдгээр нь гол төлөв 0,02-0,002 mm хэмжээтэй ширхэгээс бүрдэх тоосонцорлаг хөрсүүд юм. >0,02 mm хэмжээтэй ширхэгүүдийн капилляр өгсөлт бага байдаг бол < 0,002 mm хэмжээтэй ширхэгүүдийнх удаан тул хяруу үргэлжлэх хугацаанд хяруугийн нөлөөллийн бүсэд зөвхөн бага хэмжээний ус хүрч чадна. Хэрэв шаварлаг хөрсөнд < 0,002 mm хэмжээтэй 25%%-иас дээш ширхэг агуулагдвал хөрсний нэвчимтгий чанар маш бага бөгөөд сүв дэх усны эргэлт тийм удаан байдаг тул мөсөн линзүүд татагдан ирэхээс өмнө сүвэндээ царцдаг.
Ad 2) Хөрсний гранулометрийн бүрэлдэхүүний хувьд тавигдах нөхцлөөс гадна хөрсөнд хүйтний үйлчлэлийн бүсэд ус нийлүүлэх боломж байх ёстой гэсэн өөр нэг нөхцөл биелсэн байх хэрэгтэй. Хэрэв энэ нөхцөл хангагдахгүй, өөрөөр хэлбэл хөрсний капиллярууд хүйтний үед дундуур нь байнга урсаж байх устай холбогдоогүй бол, хөрсний гранулометрийн бүрэлдэхүүн ямар ч байсан хүйтнээс үүдэлтэй деформаци үүсэхгүй.
Газрын доорх усны түвшин өндөр байх тусам хөрс хөлдөлтийн нөлөөгөөр деформацид орох боломж төдий чинээ их байдаг. Хэрэв газрын доорх усны түвшин тухайн хөрсөн дэх усны капилляр өгсөлтийн өндрөөс илүү гүнд байвал хөлдөлтийн нөлөөгөөр үүсэх деформаци маш бага байна.
Ad 3) Хүйтний тасралтгүй үргэлжлэх хугацаа урт байх тусам томоохон, олон тооны линз үүсэхийн улмаас хүйтнээс шалтгаалах деформаци ихэснэ. Хүчтэй бөгөөд богино хугацааны хүйтэн нь деформаци бага үүсгэдэг, учир нь энэ тохиолдолд нүх сүв дэх ус гэнэт хөлдөж, усны капилляр урсгал тасалдана. Харин дунд зэрэг болон удаан үргэлжилсэн хүйтэн нь мөсний линзүүд саадгүй үүсэхээс шалтгаалан илүү их деформаци үүсгэнэ.
Сийрэгжүүлэлтийн үйлчлэл
Гэсэлтийн үед эхлээд гадаргын хөрсний дээд хэсэгт байгаа мөсөн линзүүд хайлдаг бол яг доор нь хөлдүү, тиймээс ус нэвтрүүлэхгүй давхарга үлдэнэ. Хайлсан мөсөн линзүүд их хэмжээний ус үүсгэдэг боловч тэр ус нь доорх хөлдүү үеэр нэвчиж чадахгүй тул гадаргын давхаргад хуримтлагдсан их ус хөрсийг хэт хангаж, хатуулаггүй шингэн масстай болгодог бөгөөд энэ нь даралтын дор хажуу тийш шахагдан гарна. Гэсэлтийн үйлчлэлээс үүдэх хөрсний деформаци их байж болох бөгөөд зарим тохиолдолд аюултай. Ийм деформаци нь төмөр зам, авто замын ухмал хэсгүүдэд элбэг тохиолдоно. Тэнд хавар хайлсан мөсөн линзүүдийн улмаас хөрс усаар хэт ханагдаж, налуу хажуу хэсэг нь хэсэгчлэн гулгах, мөн замуудад зорчих ачааллаар усанд хэт ханаж даац нь алдсан хөрсөн дээр хучилт деформацид орох явдал гардаг.
Хөрсөнд жаврын нөлөөг үнэлэх шалгуур
Хяруу нь янз бүрийн төрлийн хөрсөнд хэрхэн нөлөөлдөгийг судалснаар хяруунд тэсвэрлэх байдлын хувьд хоёр төрлийн хөрсийг ялгах хэрэгтэй гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн: аюулгүй болон хяруунд аюултай.
Хяруу тэсвэртэй хөрс гэдэг нь хяруу үргэлжлэх хугацаа хэчнээн урт байсан ч мөсөн линз үүсдэггүй хөрсийг хэлнэ. Энэ төрлийн хөрсөнд зөвхөн нүх сүв дэх ус хөлдөж, мөсөн талстууд үүсэх бөгөөд хяруу үйлчлэхэд өчүүхэн деформац л гарна. Энэ бүлэгт хайрга, элс болон түүнтэй төстэй хөрсүүд орно.
Хүйтэнд аюултай хөрс гэдэг нь мөсөн линз үүсдэг, үүний улмаас илүү их деформаци үүсч болзошгүй хөрсийг хэлнэ. Хяруу үйлчлэх үед өнгөн үеийн ус мөсөн линз хэлбэрээр хуримтлагдсанаар мөн гэсгээх үйлчлэл үзүүлдэг. Энэ бүлэгт зарим тоосорхог-шавранцар, ялангуяа тоосорхог хөрс орно.
Хөрсний хяруунд тэсвэртэй байдлыг үнэлэх хэд хэдэн шалгуур байдаг бөгөөд тэдгээрээс Артур Казагранде болон Руклиягийн шалгуурууд хамгийн алдартайд тооцогддог; тэдгээрийг энд тайлбарлана.
А. Касаграндын шалгуур
Энэ шалгуур нь хөрсний ширхэглэлийн бүрэлдэхүүнд үндэслэдэг бөгөөд дараах байдалтай:
a) Нэг төрлийн бүтэцтэй, жигд бус байдлын зэрэг U < 5 байх хөрсөнд, 10%-аас их хэмжээний 0,02 mm-ээс жижиг ширхэг агуулбал хөрс нь хяруунд аюултай гэж үзнэ.
b) Нэгэн жигд бус найрлагатай, жигд бус байдлын зэрэг U > 15 хөрс нь 3%-аас доош хэмжээтэй ширхэг 0,02 mm-оос илүү агуулбал хяруунд өртөмтгий байна.
Хэдийгээр энэ шалгуурыг удаан хугацаанд хэрэглэж, үргэлж найдвартай үр дүн өгч ирсэн боловч түүний дутагдал нь зөвхөн хөрсний ширхэглэлд тулгуурладаг бөгөөд хөрсөн дэх хярууны үйлчлэлд нөлөөлөх бусад хүчин зүйлийг тооцдоггүйд оршино. Иймээс өнөөдөр энэ шалгуурыг хэт хатуу, эдийн засгийн хувьд үр ашиггүй гэж үздэг.
Руклиевын шалгуур
Энэ аргын дагуу хөрсийг хатуу ширхэгийн бөхжилтөөр нь хоёр фракцад хуваана: том ширхэгт фракц, d > 2 mm голчтой ширхэгүүд, болон нарийн ширхэгт фракц, d < 2 mm голчтой ширхэгүүд. Хөрсний хүйтэнд тэсвэрийг үнэлэхийн тулд нарийн ширхэгт фракцын хэмжээг том ширхэгт фракцын хэмжээнээс хамааруулан тогтоодог бөгөөд энэ хамаарлыг доод ба дээд хязгаараар өгсөн байдаг (зураг 1).
Доод хязгаар нь диаметр d < 0,02 mm бүхий хатуу ширхэгүүдийн дүүргэлтийн хуурай жингийн хамгийн их зөвшөөрөгдөх хувийг, өөрөөр хэлбэл 0-2 mm фракцыг илэрхийлнэ; энэ үед тааламжгүй нөхцөлд, тухайлбал газрын доорх усны түвшин өндөр, уур амьсгалын нөхцөл таагүй (удаан үргэлжлэх хяруу), хөрсний байгалийн чийг их зэрэг тохиолдолд хүйтний улмаас бараг ямар ч гэмтэл үүсдэггүй.
Дээд хязгаар нь хуурай жингээр илэрхийлсэн нарийн ширхэгт фракцын доторх d < 0,02 mm ширхэгийн хамгийн их зөвшөөрөгдөх хувийг илэрхийлэх бөгөөд үүнээс доош үед, газрын доорх усны түвшин бага, цаг уурын нөхцөл таатай (богино хугацааны хяруу), хөрсний байгалийн чийгшил бага зэрэг таатай нөхцөлд хяруунаас үүдэх бараг ямар ч гэмтэл гардаггүй.
Зур. 1 Rukliev-ын шалгуураар хөрсний хүйтрэлд өртөх аюулын доод ба дээд хязгаар
Хөрсөн дэх хярууны үйлчлэлээс хамгаалах нь
Хөрсөн дэх хярууны нөлөөллийн гүн нь бүс нутгийн уур амьсгалын нөхцлөөс хамаарна. Манай оронд энэ нь ихэвчлэн газрын гадаргуугаас 0,8-аас 1,0 m м-ийн гүнд байдаг. Иймээс 1,0 m-той тэнцүү буюу түүнээс их гүнд суурилсан байгууламжид хярууны нөлөө үйлчлэхгүй.
Гүехэн суурьтай байгууламжууд, тухайлбал замын хучилт, хүйтний үйлчлэлд өртдөг бөгөөд энэ нь хөлдөх болон гэсэх үед хучилтад илүү их деформаци, эвдрэл учруулж болзошгүй. Иймээс авто замын болон нисэх буудлын хөөрөх-буух зурвасын хучилт хийхдээ хөрсийг хүйтний нөлөөгөөр нь шалгах шаардлагатай бөгөөд суурийн хөрс хүйтэнд аюултай бол хамгаалалтын арга хэмжээ авах хэрэгтэй. Зам болон нисэх буудлын хучилтад хамгийн үр дүнтэй арга нь дүүргэгч давхарга хийх бөгөөд түүний зузааныг нийт хучилт ба дүүргэгч давхаргын зузаан хүнд хөдөлгөөнд 0,80 m‑с хөнгөн хөдөлгөөнд 0,60 m хүртэл байхаар тогтооно. Ихэнхдээ хучилтын доорх 0,30 m зузаантай дүүргэгч давхарга нь хүйтний нөлөөнөөс хангалттай хамгаалдаг.
Тампон давхарга хийх материал нь ихэвчлэн элс эсвэл элсэрхэг хайрга байдаг бөгөөд дараах нөхцлийг хангах ёстой:
Уян налархайн индекс IP < 5
d фракцын агууламж 0,02 mm-аас бага, 3%-аас бага
Жигд бус байдлын зэрэг U > 7.
Буфер үеийн дээд хэсэгт 20 cm зузаантай бүс нь хангалттай нягтралгүй, даац хязгаарлагдмал учир нэгэн төрлийн нарийн ширхэгт элс байж болохгүй. Энэ хэсэгт буфер үе нь 30-70% хэмжээтэй 2-30 mm ширхэг бүхий элсэн хайрга байх ёстой. 30 mm-аас том ширхэгийг зөвлөдөггүй.
Гадаргаас бага гүнтэй суурилсан хашлагын хана нь мөн хөрсөн дэх хярууны нөлөөнд автдаг бөгөөд үүний улмаас налж, хяруу дахин давтагдсаар хугацааны явцад хөмөрч унах, нурж сүйдэхэд хүргэнэ. Тиймээс хөлдөлтийн аюултай хөрсөнд эдгээр ханыг 1,0 m гүнээр суурилуулах хэрэгтэй.