मातीच्या संकुचिततेचे निर्धारण

महत्त्वाची तज्ञ टीप: हा लेख अभिलेखीय शैक्षणिक पुनरावलोकन आहे आणि तो भू-तांत्रिक अभ्यास, वैध प्रयोगशाळा मानक, पाया गणना किंवा सूचना पुस्तिका नाही. मूळ अटी, कार्यपद्धती, मोजमापाची एकके, मूल्ये, वर्गीकरण आणि “आमच्या नियमांचे” संदर्भ लागू मानके आणि नियमांचे अनुपालन तपासल्याशिवाय हस्तांतरित केले गेले. माती परीक्षण, पद्धतीची निवड, परिणामांचे स्पष्टीकरण आणि डिझाइन निर्णय अधिकृत भू-तांत्रिक तज्ञ आणि विशिष्ट वस्तू आणि स्थानासाठी योग्य प्रयोगशाळेद्वारे केले जाणे आवश्यक आहे.

मातीच्या संकुचिततेचा विषय Savo Kusić च्या नवीन सार्वजनिक ऑफरचा भाग नाही. सध्याच्या उत्पादन फोकसमध्ये लाकडी खिडक्या, लाकूड-ॲल्युमिनियम खिडक्या आणि कस्टम-मेड दरवाजे यांचा समावेश आहे. विशिष्ट खिडकी किंवा दरवाजा प्रकल्पासाठी, तुम्ही कोटेशनसाठी विनंती पाठवू शकता.

ओडोमीटर चाचणीचा आधार

मातीची संकुचितता प्रतिबंधित पार्श्व विस्तारासह कॉम्प्रेशन चाचणीद्वारे निर्धारित केली जाते, ज्याला ओडोमीटर चाचणी किंवा एकत्रीकरण चाचणी देखील म्हणतात.

चाचणी अबाधित नमुन्यांसह केली जाते आणि काही प्रकरणांमध्ये व्यत्यय आणलेल्या नमुन्यांसह. पहिल्या प्रकरणात, चाचणी नमुना मोठ्या, अबाधित नमुन्यात धातूच्या रिंग दाबून घेतला जातो, जो अतिरिक्त नमुना कापल्यानंतर आणि सिलेंडरच्या काठासह पृष्ठभाग समतल केल्यानंतर रिंगसह उपकरणामध्ये दिले जाते. दुस-या प्रकरणात, रिंग उत्पादनाच्या बिंदूवर सुसंगततेच्या स्थितीत नमुन्याने भरली जाते आणि त्या स्थितीत ती ओडोमीटरमध्ये सादर केली जाते.

तेरझाघी यांनी प्रथम तयार केलेल्या आणि ओडोमीटर नावाच्या उपकरणाचा वापर करून चाचणी केली जाते. आज, या उपकरणाची अनेक भिन्न बांधकामे आहेत, परंतु ती सर्व एकाच तत्त्वावर आधारित आहेत, पार्श्विक विस्तारास प्रतिबंधित लोडसह मातीच्या नमुन्याच्या कम्प्रेशनची चाचणी.

ओडोमीटर: डिव्हाइस वर्णन

चित्र. 1. ओडोमीटर

Oedometer मध्ये एक धातूचा सिलेंडर असतो ज्यामध्ये नमुना दोन फिल्टर दगडांमध्ये स्थित असतो (अंजीर 1). 7-10 cm व्यासाच्या आणि 1-4 cm उंचीच्या धातूच्या रिंगमध्ये नमुना यंत्रामध्ये सादर केला जातो. लोड P वरच्या फिल्टर स्टोनद्वारे नमुन्यात हस्तांतरित केले जाते. लोअर फिल्टर स्टोनच्या खाली, सिलिंडरच्या तळाशी नमुन्यातून पाणी केशिका नळीमध्ये टाकण्यासाठी तसेच पाणी पुरवठ्यासाठी वाहिन्या आहेत. नमुन्याचे कॉम्प्रेशन छिद्रांच्या खर्चावर केले जात असल्याने, छिद्रांमधील घन मातीचे कण आणि पाणी व्यावहारिकदृष्ट्या असंकुचित नसल्यामुळे, चाचणी दरम्यान नमुन्यातून पाणी काढून टाकले जाईल याची खात्री करणे आवश्यक आहे, जे फिल्टर स्टोन, एक चॅनेल आणि केशिका ट्यूबच्या सहाय्याने शक्य आहे.

डिव्हाइसच्या डाव्या बाजूला सिलिंडरच्या समोर एक टॅप असलेली पाणी पुरवठा पाईप आहे, तर उजव्या बाजूला केशिका ट्यूब आहे, सिलेंडरच्या मागे एक टॅप आहे. केशिका नलिका मातीची पारगम्यता गुणांक k ठरवण्यासाठी देखील काम करते.

चाचणी

जेव्हा नमुना सिलिंडरमध्ये ठेवला जातो आणि उपकरण एकत्र केले जाते, तेव्हा डावा नळ, पाणीपुरवठा बंद करा आणि केशिका ट्यूबमध्ये पाणी येण्यासाठी उजवा नळ उघडा. मग नमुन्याचा भार संपर्क साधला जातो, जो हळूहळू लागू केला जातो. खालील भार सहसा लागू केले जातात:0,50;1,00;2,00;4,00;6,00kp/cm2आणि पुढे इमारतीखाली अपेक्षित जास्तीत जास्त माती भार, साधारणपणे पर्यंत10kp/cm2, आणि धरणांसह ते आणखी असू शकते20kp/cm2. लोडच्या प्रत्येक स्तरावर, त्याच्या अनुप्रयोगाच्या क्षणी, एक स्टॉपवॉच सुरू केला जातो आणि विशिष्ट वेळेच्या अंतराने15“,30“,1’,2’,5’,15’,45’,2h5h24h, नंतर प्रत्येक पुढे24h, लोडच्या त्या पातळीच्या खाली नमुन्याचे एकत्रीकरण होईपर्यंत, मिलिमीटरच्या हजारव्या भागामध्ये संबंधित सेटलमेंट तुलनाकर्त्यावर वाचले जाते आणि रेकॉर्डमध्ये नोंदवले जाते. जर नमुन्याचे सेटलमेंट Δh ≤ असेल तर एकत्रीकरण साध्य झाले असे गृहित धरले जाते0,02 mmच्या वेळेसाठी24तास एकत्रीकरण प्राप्त झाल्यानंतर, लोडचा पुढील स्तर लागू केला जातो आणि संपूर्ण प्रक्रिया त्याच प्रकारे पुनरावृत्ती केली जाते आणि लोडच्या अंतिम पातळीपर्यंत.

जमिनीचे लवचिक गुणधर्म निश्चित करण्यासाठी प्रतिबंधित बाजूकडील विस्तारासह एकत्रीकरण चाचणी लोडिंग आणि अनलोडिंगसह केली जाते. नमुना एका विशिष्ट प्रमाणात लोड केल्यावर, आम्ही तो लोड केल्याप्रमाणे त्याच क्रमाने अनलोड करतो. आराम सहसा नंतर केला जातो2,0kp/cm2,4,0kp/cm2आणि6,0kp/cm2.

नियमानुसार, चाचणी पाण्याखालील नमुन्यासह केली जाते, जी उपकरणातील नमुन्याच्या वरच्या पृष्ठभागाच्या उंचीवर डाव्या काचेच्या नळीवर धरली जाते. पाण्याच्या उपस्थितीत नमुन्याच्या संकुचिततेची चाचणी या कारणासाठी केली जाते, कारण चाचणीला बराच वेळ लागतो आणि त्या काळात नमुना सुकतो, परिणामी नमुन्याची संकुचितता त्याच्या नैसर्गिक आर्द्रतेच्या स्थितीत मातीच्या वास्तविक संकुचिततेपेक्षा कमी असेल. या व्यतिरिक्त, जमिनीतील नैसर्गिक ओलावा नमुना घेण्याच्या वेळेपेक्षा जास्त असू शकतो, विशेषत: जेव्हा भूजल पातळी वाढते, ज्यामुळे उच्च पाण्याच्या पातळीच्या कालावधीत मातीच्या वास्तविक संकुचिततेपासून लक्षणीय विचलन होऊ शकते.

चाचणीचे परिणाम तीन प्रकारच्या आकृत्यांवर लागू केले जातात, म्हणजे सापेक्ष कम्प्रेशन आकृती, सच्छिद्रता गुणांक बदल आकृती आणि टाइम सेटलमेंट आकृती.

रिलेटिव्ह कॉम्प्रेशन डायग्राम

हा आकृती जेव्हा abscissa अक्षावरील नमुन्यावर सामान्य दाब लावला जातो तेव्हा प्राप्त होतो σ = P/A, जेथे P हा kp/cm2 मधील वरच्या फिल्टर स्टोनद्वारे नमुन्यावर कार्य करणारा भार असतो, A म्हणजे क्रॉस-सेक्शन वरील नमुन्याचे क्षेत्रफळ आणि क्रॉस-सेक्शनमधील ऍप. सापेक्ष कम्प्रेशन Δh/h आहे जेथे Δh हे एकत्रीकरणादरम्यान लोड Δσ अंतर्गत नमुन्याचे सेटलमेंट आहे, लोड करण्यापूर्वी h नमुन्याची उंची (अंजीर 2).

चित्र. 2. रिलेटिव्ह कॉम्प्रेशन डायग्राम

लोडिंग दरम्यान, प्राथमिक कॉम्प्रेशनचा आकृती a.

अनलोडिंग दरम्यान, पाण्याचा विनाअडथळा सेवन सक्षम असल्यास, जेणेकरून उतारादरम्यान नमुना पाण्याखाली राहिला, तो त्याच्या मूळ स्थितीत परत येतो, म्हणजे सूज. तथापि, नमुना त्याच्या सुरुवातीच्या स्थितीत परत येत नाही, याचा अर्थ लवचिक व्यतिरिक्त प्लास्टिक (कायमस्वरूपी) विकृती झाली आहे. म्हणून, या प्रकरणात, अनलोडिंग दरम्यान सूज आकृती b प्राप्त होते. तथापि, जर चाचणी पाणी न घेता केली गेली असेल तर, सूज आकृतीऐवजी, तथाकथित diagram of elasticity.

अनलोड केल्यानंतर नमुना पुन्हा लोड केल्यास, दुय्यम कॉम्प्रेशन डायग्राम c प्राप्त होईल. सूज आकृती आणि दुय्यम कम्प्रेशन आकृती c त्यांच्यामध्ये हिस्टेरेसिस लूप तयार करतात. चिकणमातीमध्ये, हिस्टेरेसिस लूप लक्षणीय असतात आणि म्हणून सूज आणि दुय्यम कम्प्रेशन (आकृती b आणि c) च्या क्षेत्रातील विकृती लवचिक मानली जात नाही, परंतु हूकच्या नियमानुसार लोडच्या प्रमाणात नसल्यामुळे उलट करता येते. ज्या भागात ते परत आले नाहीत त्या भागात प्राथमिक कॉम्प्रेशन (आकृती अ) च्या क्षेत्रातील विकृती कायमस्वरूपी (अपरिवर्तनीय) आहेत.

माती संकुचितता मॉड्यूल

सापेक्ष कम्प्रेशनच्या आकृतीवरून, आम्ही हूकच्या नियमानुसार जंगच्या लवचिकतेचे मॉड्यूलस E एक लवचिक सामग्रीसाठी, मातीची संकुचितता मॉड्यूलस Ms

Ms = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],

जिथे Δσ ही लोड वाढ आहे, Δh/h हे संबंधित सापेक्ष कॉम्प्रेशन आहे, जे प्राथमिक कॉम्प्रेशन डायग्राम a (अंजीर 2) मधून घेतले आहे.

मातीची संकुचितता मापांक Ms हे लवचिक पदार्थाच्या लवचिकता E च्या मापांकापेक्षा वेगळे आहे, कारण Ms एक आणि समान सामग्रीसाठी स्थिर नसून ते परिवर्तनशील आहे आणि सामान्य लोड σ सह वाढते. म्हणून, संकुचितता मॉड्यूलस Ms चे एक विशिष्ट मूल्य फक्त सामान्य माती लोड Δσ च्या एका अरुंद अंतरासाठी दिले जाऊ शकते. जर Ms मॉड्यूलचे मूल्य जास्त असेल तर, मातीची संकुचितता कमी असेल आणि उलट. आमच्या पायाभूत नियमांनुसार, मातीच्या नैसर्गिक अवस्थेतील संकुचितता मॉड्यूलससाठी खालील निकष स्वीकारले जातात:

खालील वर्गीकरण मूळ मजकूरावरून केले जाते, पुनरावृत्ती मध्यांतर 100-400 kp/cm2. हे तपासले गेले नाही किंवा वर्तमान नियमांशी सुसंगत केले गेले नाही.

Ms = 0 - 20 kp/cm2 अत्यंत दाबण्यायोग्य माती

Ms = 20 - 50 kp/cm2 अतिशय दाबण्यायोग्य माती

Ms = 50 - 100 kp/cm2 मध्यम दाबण्यायोग्य माती

Ms = 100 - 400 kp/cm2 कमी दाबण्यायोग्य माती

Ms = 100 - 400 kp/cm2 किंचित दाबण्यायोग्य माती

Ms = 400 - 1000 kp/cm2 किंचित दाबण्यायोग्य माती

Ms > 1000         kp/cm2 खूप कमी दाबण्यायोग्य माती.

माती लवचिकता मॉड्यूल

त्याच प्रकारे, आपल्याला जमिनीच्या लवचिकतेचे मापांक मिळते E:

E = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],

जेथे संबंधित सामान्य दाब वाढीसाठी माती लवचिकता आकृतीमधून सापेक्ष संक्षेप वाढ Δh/h घेतली जाते Δσ.

सामान्य एकत्रित आणि अतिएकत्रित माती

क्र.3. विस्कळीत मातीच्या नमुन्याच्या सच्छिद्रता गुणांकातील बदलाचा आकृती

जर आम्ही विस्कळीत नमुन्यासह ओडोमीटर चाचणी केली, जी आम्ही उपज बिंदूवर उपकरणामध्ये प्रविष्ट केली आणि आम्ही दबाव σ (चित्र 3) वर अवलंबून सच्छिद्रता गुणांक e मधील बदलाच्या आकृतीवर चाचणीचे परिणाम प्लॉट करतो.3) एकत्रीकरण प्रवाह आकृत्यांद्वारे दर्शविला जातो 1 प्राथमिक लोडसाठी, 2निवारणासाठी,3 प्राथमिक लोड विस्ताराच्या मर्यादेपर्यंतच्या दुय्यम लोडसाठी σa आणि 4 त्या मर्यादेच्या पलीकडे.

आराम आकृती2आणि दुय्यम कम्प्रेशन आकृती3हिस्टेरेसिस लूप तयार करा ज्याच्या मागे आकृती आहे4आकृतीच्या विस्तारामध्ये सुरू आहे1, फ्रॅक्चरशिवाय, जणू काही अनलोडिंग आणि रीलोडिंग नाही.

क्र.4. अबाधित मातीच्या नमुन्याच्या सच्छिद्रता गुणांकातील बदलाचा आकृती_

तथापि, जर आपण ओडोमीटर चाचणी पूर्वीप्रमाणेच मातीच्या विशिष्ट खोलीतून घेतलेल्या अबाधित नमुन्यासह केली (अंजीर.4), दुय्यम लोडसाठी आकृती3एका विशिष्ट भारावर σb बिंदू b वर फ्रॅक्चर दर्शवेल, त्यानंतर आकृती पुढे चालू राहील4जास्त उतार आहे. हे फ्रॅक्चर झाले कारण ज्या मातीतून नमुना घेतला गेला होता ती माती ओडोमीटरमधील नमुना σ च्या भारापेक्षा p=γt जास्त होती. उच्च भार p हा भूप्रदेशाच्या पृष्ठभागावरील विद्यमान वरच्या मातीच्या थरांच्या वजनापासून उद्भवतो, ज्याला आपण मातीचा दाब म्हणतो, किंवा पूर्वीच्या मातीच्या थरांच्या भारामुळे धूप किंवा मोरेन माती किंवा बर्फ, ज्याला आपण प्रीलोड म्हणतो. अतिसंचयीकरणाचे स्वरूप विशेषतः चिकणमातीचे वैशिष्ट्य आहे, जेथे आपण सामान्यतः एकत्रित आणि अतिसंचित चिकणमातीमध्ये फरक करतो.

सामान्यतः एकत्रित चिकणमाती

सामान्यतः एकत्रित चिकणमाती जमिनीच्या पृष्ठभागाच्या खाली उथळ खोलीवर असते, जी पूर्वी प्रीलोडच्या संपर्कात आली नव्हती. या मातीचा नमुना, वरच्या “मातीचा दाब” स्तरांच्या वजनापेक्षा जास्त भार असलेल्या ओडोमीटरमध्ये लोड केलेला, सापेक्ष कम्प्रेशन आकृतीमध्ये किंवा सच्छिद्रता गुणांक बदल आकृतीमध्ये खंड न घेता, एकत्रीकरणाचा सतत प्रवाह दर्शवितो. वस्तूच्या भाराखाली या चिकणमातीचे सेटलमेंट सामान्य आहे, म्हणजे एका विशिष्ट भाराखाली, कालांतराने सेटलमेंट कमी होते.

अतिसंकलित चिकणमाती

अतिएकत्रित चिकणमाती जास्त खोलीवर असते किंवा पूर्वी प्रीलोडच्या संपर्कात आली होती. ओडोमीटरमध्ये मातीचा दाब किंवा प्रीलोडपेक्षा जास्त दाब असलेल्या या चिकणमातीचा नमुना सापेक्ष कम्प्रेशन आकृतीवर किंवा तथाकथित सच्छिद्रता गुणांक बदल आकृतीवर फ्रॅक्चर दर्शवितो. भूवैज्ञानिक फ्रॅक्चर g, दिशेने तीव्र बदलासह (अंजीर 5a). मातीच्या दाब किंवा प्रीलोड σ1 च्या खाली असलेल्या भारांसाठी संरचनेखाली या चिकणमातीचा सेटलमेंट लहान असतो, परंतु σ1.

भूगर्भशास्त्रीय खंड स्पष्टपणे परिभाषित नसल्यास, ते आकृतीच्या स्पर्शिका वापरून निर्धारित केले जाते (अंजीर. 5b).

चित्र. 5. अतिएकत्रित चिकणमातीच्या सच्छिद्रता गुणांकातील बदलांचे आकृती

टाइम सेटलमेंट डायग्राम

हा आकृती, ज्याला एकत्रीकरण आकृती देखील म्हटले जाते, जेव्हा ओडोमीटरमध्ये नमुना लोड होण्याच्या प्रत्येक अंशासाठी, वेळ t तासांमध्ये abscissa अक्षावर लागू केला जातो आणि mm मध्ये सेटलमेंट (अंजीर 6a) किंवा एकूण %fi. 6b) ऑर्डिनेट अक्षावर लागू केला जातो.

चित्र. 6. टाइम सेटलमेंट आकृती

अनबाउंड आणि बद्ध माती भाराखाली वेगळ्या पद्धतीने वागतात. वाळूसारख्या सैल मातीत मोठी छिद्रे असतात, ज्यातून भाराखाली पाणी पटकन पिळून काढले जाते, ज्यामुळे माती लवकर स्थिर होते, भाराच्या सुरूवातीस सर्वात मोठा सेटलमेंट होतो आणि तुलनेने कमी कालावधीत दिलेल्या लोडवर अंतिम सेटलमेंटपर्यंत पोहोचते. चिकणमातीसारख्या एकसंध मातीत लहान छिद्रे असतात ज्यातून पाणी ओझ्याखाली बाहेर काढणे कठीण असते. कॉम्पॅक्टेड माती सेटलमेंटच्या वेळेच्या प्रक्रियेत दोन टप्पे आहेत. पहिल्या टप्प्यात, जमिनीवर भार टाकल्यानंतर लगेच, छिद्रांमधून पाणी वाहू शकत नसल्यामुळे, त्यावर ताण येतो आणि संपूर्ण लागू केलेला भार प्राप्त होतो. दुस-या टप्प्यात, ताणलेले छिद्रयुक्त पाणी भारामुळे स्वतःच्या ताणाखाली बाहेर पडू लागते, जे हळूहळू मातीच्या घन कणांमध्ये हस्तांतरित होते. या दुसऱ्या टप्प्यात कण एकत्र येतात आणि छिद्रे आकुंचन पावतात. छिद्रातून दाबाचे पाणी सक्तीने बाहेर येईपर्यंत, म्हणजेच छिद्रांमधील पाण्याची तणावग्रस्त स्थिती संपेपर्यंत कमी होण्याची प्रक्रिया चालू राहते. म्हणून, माती एकत्रीकरण ही मुख्यत्वे हायड्रोडायनामिक समस्या आहे, जी मातीची पारगम्यता आणि सच्छिद्रता यावर अवलंबून असते. चिकणमातीच्या बाबतीत, ज्याची पारगम्यता कमी आहे, एकत्रीकरण प्रक्रियेस बराच वेळ लागू शकतो, आणि त्याव्यतिरिक्त, वाळूच्या बाबतीत उच्च एकूण सच्छिद्रतेमुळे सेटलमेंट लक्षणीयरीत्या जास्त असू शकतात. एकत्रीकरण चाचणीच्या आधारे, सेटलमेंट वेळेचा कोर्स एकत्रीकरणाच्या संपूर्ण कालावधीसाठी आणि वैयक्तिक टप्प्यांमध्ये मोजला जाऊ शकतो.