L-effett tal-ġlata fuq il-ħamrija

Deformazzjonijiet tal-ħamrija minħabba l-azzjoni tal-ġlata

Taħt l-effett tal-ġlata, l-ilma ħieles mingħajr fluss jiffriża fi 0°C u waqt dan jespandi għal 9% tal-volum tiegħu. Madankollu l-ilma f’tubi kapillari dejqa ma jiffriżax fi 0°C, iżda f’temperaturi aktar baxxi, li jvarjaw minn -1°C sa -78°C. Din l-aħħar temperatura ta’ ffriżar ġiet stabbilita b’provi tal-laboratorju fl-Amerika. Aktar ma t-tubu kapillari jkun dejjaq, aktar it-temperatura tal-iffriżar tkun baxxa.

Fil-ħamrija hemm pori li huma konnessi bejniethom f’direzzjonijiet kollha u jiffurmaw tubi kapillari. Fir-ramel il-pori huma kbar u jiffurmaw tubi kapillari wesgħin, fejn l-ilma jiffriża f’0°C jew f’temperatura kemxejn aktar baxxa. L-ilma jiffriża b’mod uniformi, u fil-pori jiffurmaw kristalli tas-silġ, li ż-żieda fil-volum tagħhom ta’ 9% ma tikkawżax ebda deformazzjoni sinifikanti tal-ħamrija. Fil-ħamrija b’qies ta’ qamħ fin il-pori huma iżgħar u jiffurmaw tubi kapillari dojoq, fejn l-ilma jiffriża f’temperaturi aktar baxxi minn 0°C. Madankollu, fis-saff ta’ fuq il-ħamrija dejjem tkun aktar maħlula b’pori akbar, fejn l-ilma jiffriża f’0°C u jifforma kristalli tas-silġ. Dawn il-kristalli jiġbdu lejhom l-ilma mkessaħ minn pori dojoq b’forza kbira, l-hekk imsejħa forza tal-kristallizzazzjoni. Meta l-ilma hekk miġbud jiġi f’kuntatt mal-kristalli tas-silġ u jiffriża wkoll, billi jżid il-volum tal-kristalli tas-silġ, dawn isiru lentijiet tas-silġ, li l-ħxuna tagħhom tista’ tkun madwar 0,1 sa 10 mm. Il-lentijiet tas-silġ iffurmati jikkawżaw deformazzjoni sinifikanti tal-ħamrija waqt l-azzjoni tal-ġlata, li f’ċirkostanzi partikolarment sfavorevoli tista’ tasal sa 30 u 50 cm.

Id-dehra u l-ammont tad-deformazzjoni tal-ħamrija minħabba l-effett tal-ġlata jiddependu prinċipalment minn dawn 3 fatturi:

1. Kompożizzjoni granulometrika tal-ħamrija

2. Il-livell tal-ilma ta’ taħt l-art

3. It-tul ta’ żmien tal-ġlata.

Ad 1) Fir-rigward tal-kompożizzjoni granulometrika, l-akbar effett tal-ġlata jkun f’ħamrija b’qmuħ fini, li l-pori tagħha huma żgħar biżżejjed biex jiffurmaw kanali kapillari dojoq, u fl-istess ħin għandha permeabbiltà biżżejjed kbira, li tippermetti ċirkolazzjoni mgħaġġla tal-ilma matul l-azzjoni tal-ġlata. Tali ħamrija hija l-aktar sensittiva għall-ġlata, kemm fir-rigward tal-veloċità tal-okkorrenza kif ukoll fir-rigward tad-daqs tad-deformazzjonijiet. Dawn huma ħamrija tajnija, li jikkonsistu l-aktar minn qmuħ ta’ daqs 0,02-0,002 mm. Qmuħ ta’ daqs >0,02 mm għandhom għoli żgħir ta’ tlugħ kapillari, filwaqt li qmuħ ta’ daqs < 0,002 mm għandhom tlugħ kapillari bil-mod, b’tali mod li fiż-żewġ każijiet matul id-durata tal-ġlata tista’ tasal biss kwantità żgħira ta’ ilma fiż-żona tal-azzjoni tal-ġlata. Jekk ħamrija taflija fiha aktar minn 25% partiċelli ta’ daqs < 0,002 mm, il-permeabbiltà tal-ħamrija tkun żgħira ħafna u ċ-ċirkolazzjoni tal-ilma fil-pori tkun tant bil-mod li fihom l-ilma jiffriża qabel ma jkunu jistgħu jiġu attirati l-lentijiet tas-silġ.

Ad 2) Minbarra l-kundizzjoni dwar il-kompożizzjoni granulometrika tal-ħamrija, trid tiġi sodisfatta kundizzjoni oħra sabiex iseħħu deformazzjonijiet tal-ħamrija minħabba l-ġlata. Din hi li teżisti l-possibbiltà ta’ provvista ta’ ilma lejn iż-żona tal-azzjoni tal-ġlata. Jekk din il-kundizzjoni ma tkunx sodisfatta, jiġifieri jekk il-kapillari tal-ħamrija ma jkunux f’konnessjoni mal-ilma li jibqa’ jiċċirkola fihom waqt l-azzjoni tal-ġlata, ma jiġux deformazzjonijiet minħabba l-ġlata, tkun xi tkun il-kompożizzjoni granulometrika tal-ħamrija.

Jekk il-livell tal-ilma ta’ taħt l-art ikun ogħla, iktar tkun kbira l-possibbiltà ta’ deformazzjonijiet tal-ħamrija minħabba l-azzjoni tal-ġlata. Jekk il-livell tal-ilma ta’ taħt l-art ikun f’fond akbar milli hi l-għoli taż-żieda kapillari tal-ilma ta’ dik il-ħamrija, id-deformazzjonijiet minħabba l-azzjoni tal-ġlata jkunu minimi.

Ad 3) Jekk il-perjodu ta’ żmien tat-tul kontinwu tal-ġlata jkun itwal, daqstant iktar ikunu kbar id-deformazzjonijiet minħabba l-ġlata, minħabba l-formazzjoni ta’ aktar u ta’ lenti aktar kbar. Ġlata qawwija u ta’ qasir żmien tikkawża deformazzjonijiet iżgħar, għax f’dan il-każ iseħħ iffriżar rapidu tal-ilma fil-pori u qtugħ tal-fluss kapillari tal-ilma. Għall-kuntrarju, ġlata medja u ta’ tul fit-tul tikkawża deformazzjonijiet akbar minħabba l-formazzjoni mingħajr xkiel ta’ lentijiet tas-silġ.

Effett tad-dekravvjar

Waqt it-tidwib tal-ħamrija, l-ewwel idubu l-lentijiet tas-silġ fil-parti ta’ fuq tal-ħamrija tal-wiċċ, filwaqt li immedjatament taħtu jibqa’ saff iffriżat u għalhekk ukoll impermeabbli. Peress li l-lentijiet tas-silġ imdewba jagħtu ammont kbir ta’ ilma, li ma jistax jinfiltra mis-saff t’isfel iffriżat, dan l-ammont miżjud ta’ ilma fis-saff tal-wiċċ jissatura żżejjed il-ħamrija u jibdelha f’massa likwida, li m’għandha l-ebda saħħa, iżda tiġi mbuttata lejn il-ġenb taħt pressjoni. Id-deformazzjonijiet tal-ħamrija minħabba l-effett tat-tidwib jistgħu jkunu sinifikanti u f’ċerti każijiet perikolużi. Dawn id-deformazzjonijiet huma frekwenti fil-qatgħat fuq il-linji ferrovjarji u t-toroq, fejn fir-rebbiegħa sseħħ żliq parzjali tal-għoljiet minħabba s-saturazzjoni żejda tal-ħamrija bl-ilma minn lentijiet tas-silġ imdewba, kif ukoll fit-toroq, fejn il-korpi tat-triq jiġu deformati taħt it-traffiku fuq ħamrija li tkun tilfet il-kapaċità tagħha li ġġorr minħabba s-saturazzjoni bl-ilma.

Kriterju għall-valutazzjoni tal-effett tal-ġlata fuq il-ħamrija

Waqt l-istudju tal-effett tal-ġlata fuq diversi tipi ta’ ħamrija wasalna għall-konklużjoni li, fir-rigward tal-imġiba fil-ġlata, għandha ssir distinzjoni bejn żewġ tipi ta’ ħamrija: sigura u perikoluża għall-ġlata.

Ħamrija sigura għall-ġlata huma dawk li fihom ma jifformawx lentijiet tas-silġ, tkun kemm tkun twila l-perjodu tal-ġlata. F’dan it-tip ta’ ħamrija jkun hemm biss it-tisħiħ tal-ilma fil-pori tagħha u l-formazzjoni ta’ kristalli tas-silġ, b’deformazzjonijiet żgħar taħt l-effett tal-ġlata. F’dan il-grupp jidħlu l-ħnieżer, ir-ramel u ħamrija simili.

Ħamrija perikoluża għall-ġlata hija dik fejn jiffurmaw lentijiet tas-silġ, u b’hekk jistgħu jinqalgħu deformazzjonijiet akbar. L-ilma akkumulat fis-saff ta’ fuq f’forma ta’ lentijiet tas-silġ waqt l-azzjoni tal-ġlata jipproduċi wkoll effett ta’ tneħħija tal-ġlata. F’din il-grupp jaqgħu ċerti ħamrijiet trabija-tafalija u, b’mod speċjali, ħamrijiet trabija.

Jeżistu diversi kriterji għall-valutazzjoni tar-reżistenza tal-ħamrija għall-ġlata, fosthom l-aktar magħrufa huma l-kriterji ta’ Arthur Casagrande u ta’ Rukl, li hawn se niddeskrivu.

Kriterju A. Casagrande

Dan il-kriterju huwa bbażat fuq il-kompożizzjoni granulometrika tal-ħamrija u jgħid hekk:

a) F’ħamrija ta’ kompożizzjoni uniformi, li l-grad ta’ nuqqas ta’ uniformità tagħha U < 5, il-ħamrija hija perikoluża għall-ġlata jekk fiha aktar minn 10% ta’ qamħirrum b’daqs taħt 0,02 mm.

b) Fil-każ ta’ ħamrija ta’ kompożizzjoni irregolari, fejn il-grad ta’ irregolarità U > 15, il-ħamrija tkun perikoluża għall-ġlata jekk fiha aktar minn 3% ta’ qmuħ b’daqs iżgħar minn 0,02 mm.

Għalkemm dan il-kriterju kien ilu jiġi applikat għal żmien twil u dejjem kien jagħti riżultati affidabbli, in-nuqqas tiegħu hu li jibbaża ruħu biss fuq il-granulazzjoni tal-ħamrija u ma jqisx ukoll fatturi oħra li jaffettwaw l-azzjoni tal-ġlata fil-ħamrija. Għalhekk illum jitqies li dan il-kriterju hu wisq strett u mhux ekonomiku.

Il-kriterju ta’ Rukliev

Skont dan il-metodu l-ħamrija tinqasam f’żewġ frazzjonijiet skont il-ħruġ ta’ ebusija tal-partiċelli solidi, jiġifieri f’frazzjoni ta’ qamħ kbir, qmuħ b’dijametru d > 2 mm u f’frazzjoni ta’ qamħ fin, qmuħ b’dijametru d < 2 mm. Għall-valutazzjoni tar-reżistenza tal-ħamrija għall-ġlata, tiġi stabbilita d-dipendenza tal-ammont tal-frazzjoni fina fuq l-ammont tal-frazzjoni ta’ qamħ kbir u din id-dipendenza tingħata mill-limitu ta’ isfel u dak ta’ fuq (fig. 1).

Il-limitu inferjuri jirrappreżenta l-ogħla perċentwal permissibbli ta’ partiċelli solidi b’dijametru d < 0,02 mm mill-piż niexef tal-mili, jiġifieri tal-frazzjoni 0-2 mm, fejn prattikament ma jseħħ ebda ħsara minħabba l-ġlata taħt kundizzjonijiet sfavorevoli, bħalma huma livell għoli tal-ilma ta’ taħt l-art, kundizzjonijiet klimatiċi sfavorevoli (ġlata fit-tul) u umdità naturali għolja tal-ħamrija.

Il-limitu ta’ fuq jirrappreżenta l-ogħla perċentwal permess ta’ partiċelli d < 0,02 mm tal-piż niexef tal-frazzjoni ta’ qmuħ fini, li fih prattikament ma jseħħu l-ebda ħsarat minħabba l-ġlata taħt kundizzjonijiet favorevoli, bħall-livell baxx tal-ilma ta’ taħt l-art, kundizzjonijiet klimatiċi favorevoli (ġlata ta’ żmien qasir) u umdità naturali baxxa tal-ħamrija.

Fig. 1 Limiti ta’ fuq u ta’ isfel għall-valutazzjoni tar-riskju tal-ħamrija għall-ġlata skont il-kriterju ta’ Rukl

Protezzjoni kontra l-azzjoni tal-ġlata fil-ħamrija

Il-fond tal-azzjoni tal-ġlata fil-ħamrija jiddependi mill-kundizzjonijiet klimatiċi tar-reġjun. F’pajjiżna dan huwa l-aktar 0,8 sa 1,0 m taħt il-wiċċ tat-terren. Għaldaqstant, il-kostruzzjonijiet fondati f’fond ugwali għal jew akbar minn 1,0 m ma jkunux taħt l-influwenza tal-ġlata.

Kostruzzjonijiet fondati b’mod baxx, bħall-korsiji tat-toroq, huma esposti għall-azzjoni tal-ġlata, li tista’ tikkawża deformazzjonijiet u ħsarat akbar fil-korsija, kemm waqt l-iffriżar kif ukoll waqt id-defriżar. Għalhekk, meta jiġu magħmula l-korsiji fit-toroq u l-mogħdijiet tat-tlugħ u l-inżul fl-ajruporti, huwa meħtieġ li l-ħamrija tiġi eżaminata fir-rigward tal-azzjoni tal-ġlata u, meta l-ħamrija tal-pedament tkun perikoluża għall-ġlata, għandhom jittieħdu miżuri protettivi. Fil-korsiji tat-toroq u tal-ajruporti l-aktar miżura effettiva hija l-kostruzzjoni ta’ saff ta’ bażi, li l-ħxuna tiegħu tiġi determinata b’tali mod li l-ħxuna totali tal-korsija u tas-saff ta’ bażi tkun 0,80 m għat-traffiku tqil sa 0,60 m għat-traffiku ħafif. Ħafna drabi, ħxuna tas-saff ta’ bażi ta’ 0,30 m taħt il-korsija tkun protezzjoni biżżejjed kontra l-azzjoni tal-ġlata.

Il-materjal għall-kostruzzjoni tas-saff ta’ bażi huwa ġeneralment ramel jew żrar ramli, li għandu jissodisfa dawn il-kundizzjonijiet li ġejjin:

L-indiċi tal-plastiċità IP < 5

Il-kontenut tal-frazzjoni d < 0,02 mm inqas minn 3%

Il-grad ta’ irregolarità U > 7.

Il-parti ta’ fuq tas-saff ta’ tampon ta’ ħxuna ta’ 20 cm ma għandhiex tkun ramel uniformi u b’qies fin minħabba kompakzjoni insuffiċjenti u kapaċità ta’ ġarr limitata. F’din il-parti s-saff ta’ tampon għandu jkun żrar ramli b’30-70% ta’ qies ta’ qamħa 2-30 mm. Qamħiet akbar minn 30 mm ma jiġux irrakkomandati.

Ħitan ta’ għeluq fondati baxx huma wkoll taħt l-effett tal-ġlata fil-ħamrija, u għalhekk jixxaqilbu, u dan maż-żmien, b’effett ripetut tal-ġlata, iwassal biex jinqalbu u jikkrollaw. Għalhekk dawn il-ħitan għandhom jiġu fondati sa fond ta’ 1,0 m, jekk il-ħamrija tkun suxxettibbli għall-ġlata.