पृथ्वी ढलानको स्थिरता

अभिलेख विशेषज्ञ सामग्री र गम्भीर जोखिम: लेखले मूल पाठबाट ढलान स्थिरता, प्रतीकहरू, सूत्रहरू र रेखाचित्रहरूको ऐतिहासिक खाता सुरक्षित गर्दछ। यो कुनै भू-प्राविधिक अध्ययन, उत्खनन वा तटबन्ध परियोजना, स्थिरता गणना, ड्रेनेज योजना, पहिरो मूल्याङ्कन वा कार्य निर्देशनहरू होइन। एक अस्थिर ढलानले अचानक मानिसहरू, भवनहरू र सडकहरू गाड्न सक्छ; देखिएका दरारहरू, बल्जहरू, बादल पानी, अचानक घट्ने वा विस्थापनलाई खतरा क्षेत्रबाट टाढा सर्ने कारणको रूपमा र तत्काल व्यावसायिक मूल्याङ्कन गर्नुपर्दछ।

सम्बन्धित जानकारी: तपाईंको परियोजना अनुसार बनेको काठको झ्यालहरू। · मेड-टु-अर्डर काठ-आल्मुनियम विन्डो। · घरहरू, परियोजनाहरू र निर्यातका लागि अनुकूलन विन्डोज। · मेड-टू-अर्डर काठ र काठ-आल्मुनियम ढोका। · उद्धरण अनुरोध पठाउनुहोस्।

कट, तटबन्ध र नहरहरू जस्ता निर्माण गरिएका माटोवर्कहरूका लागि, अन्तिम ढलानहरू कहिलेकाहीं भत्किन्छन्। र प्राकृतिक ढलान, कृत्रिम काम बिना, अचानक र ठूलो बल संग वा धेरै बिस्तारै सार्न सक्छ। यी घटनाहरू माटोको भौतिक विशेषताहरू र प्रत्येक व्यक्तिगत केसको अवस्थाहरूबाट स्थिरताको मूल्याङ्कन गर्ने उद्देश्यका साथ लामो समयदेखि भूवैज्ञानिक र जियोमेकानिकल अध्ययनको विषय बनेको छ।

पृथ्वीको पिण्डको आन्दोलनका कारणहरू

कृत्रिम माटोको वस्तु होस् वा प्राकृतिक माटो, कुनै पनि माटोको स्थिरताको लागि बाह्य शक्ति र माटोको आन्तरिक प्रतिरोध बीच सन्तुलन हुनु हो। बाह्य बलहरू मुख्यतया माटोको आफ्नै तौल हुन्, जुन सामान्यतया एक मात्र बाह्य बल हो, त्यसपछि ढलानमा काम गर्ने, स्थायी वा चल्ने कुनै पनि बाह्य भारहरू हुन्छन्। आन्तरिक प्रतिरोधमा जोडिएको माटोमा एकता र घर्षण हुन्छ, र अनबाउन्ड माटोमा मात्र घर्षण हुन्छ।

चित्र। 1। खुला माटोको तटबन्धको ढलान

यदि हामीले पूरै ढीला माटोबाट बनेको h उचाइको तटबन्ध अवलोकन गर्छौं, उदाहरणका लागि सुख्खा कम्प्याक्टेड बालुवा, हामी त्यो तटबन्धको ढलान तेर्सो (चित्र 1) को β कोणमा झुकेको छ भनेर निर्धारण गर्नेछौं। कोण β को आकार धेरै कारकहरूमा निर्भर गर्दछ जस्तै अन्नको आकार, अन्नको आकार र कम्प्याक्शन। यदि हामीले तटबन्धको उचाइ h लाई h1, h2, इत्यादि उही कम्प्याक्शनको समान अनबाउन्ड सामग्रीसँग बढाउँछौं, कोण β परिवर्तन हुँदैन, तटबन्धको ढलान असीमित उचाइ _h_h सम्म उही ढलानमा रहनेछ। दिइएको खुकुलो माटोको लागि, प्राकृतिक ढलान कोण β ढलान उचाइ h बाट स्वतन्त्र हुन्छ। अनबाउन्ड माटोको लागि कोण β को आकार आन्तरिक माटो घर्षण φ को कोणमा निर्भर गर्दछ र यो भन्दा थोरै सानो वा यसको बराबर मानिन्छ, β ≤ φ.

चित्र। 2। बाँधिएको माटोमा ढलान काट्ने_

यदि हामीले बाँधिएको माटोमा बनाइएको काटलाई हेर्यौं भने, हामीले काटेको ढलानलाई बलियो ढलानमा राखिएको पाउँछौं।1:m, अर्थात् ठूलो कोण β मा बाँधिएको माटोको आन्तरिक प्रतिरोध एकताद्वारा बढेको तथ्यको कारण, जुन सुख्खा बालुवामा अवस्थित छैन (चित्र।2)। केही प्रकारको माटोमा, जस्तै सुक्खा लोस, एकताले आन्तरिक प्रतिरोधलाई यति हदसम्म बढाउन सक्छ कि माटोलाई ठाडो रूपमा काटिएको पक्षले समात्न सकिन्छ, अर्थात् कोणमा β =90° यद्यपि, यदि हामीले काट्ने उचाइ h माटोमा h मा बढाउँछौं1, h2 आदि, बेभललाई स्थिरतामा कायम राख्न कट β को बेभलको झुकावको कोण घटाउनुपर्छ। दिइएको बाउन्ड गरिएको माटोमा कटको ढलानको β प्रत्येक ढलान कोणको लागि त्यहाँ एक महत्वपूर्ण उचाइ hc छ। यदि हामीले यो उचाइ नाघ्यौं भने, ढलान AB लाई सन्तुलनमा राखिने छैन र यो स्लाइडिङ सतह CD मा स्लाइड हुनेछ (चित्र।3)। बाहिरी बल, पृथ्वीको भारको आफ्नै तौल र आन्तरिक प्रतिरोध बीचको सन्तुलनमा गडबडीको कारणले स्लाइडिङ भएको हो, जुन अब बढेको बाह्य बलको विरोध गर्न पर्याप्त थिएन, अर्थात् ढलान h को उचाइ बढेको कारण माटोको भार बढेको थियो।

क्र.3। एकजुट माटोमा काटिएको ढलान

माथिबाट, माटोको प्राकृतिक ढलानको कोणलाई दिइएको माटोको लागि स्थिर मानको रूपमा स्वीकार गर्न सकिँदैन, किनकि अन्य सबै अवस्थाहरूमा यसको मान ढलानको उचाइमा निर्भर हुन्छ र यो उचाइ बढ्दै जाँदा घट्दै जान्छ। यद्यपि, यो प्रायः सानो उचाइको ढलानहरूको लागि एक स्थिर मानको रूपमा अपनाइन्छ, आन्तरिक माटोको घर्षण φ को कोणमा निर्भर हुन्छ।

सन्तुलन गडबडी पनि कट उचाइ h वृद्धि नगरी पनि हुन सक्छ, उदाहरणका लागि जब आन्तरिक माटो प्रतिरोध घट्छ। बाँधिएको माटोको आन्तरिक प्रतिरोधका तत्वहरू, एकता र घर्षण, अत्यधिक परिवर्तनशील हुन्छन् र माटोमा पानीको मात्रामा निर्भर हुन्छन्। त्यसकारण, धेरै अवस्थामा, स्लाइडिङको कारण पानी-बाउन्ड माटोको ओभरस्याचुरेसन हो, जुन यति ठूलो हुन सक्छ कि माटो अब कुनै पनि ढलान अन्तर्गत आफैलाई समर्थन गर्न सक्षम छैन, तर आफ्नै वजनको कारण स्लाइड गर्दछ।

चित्र। 4। स्लाइडिङ सतहहरूको गठनको कारण माटो सर्ने

आन्तरिक प्रतिरोधको कमीको कारण माटो सर्ने विभिन्न घटनाहरू छन्, जसमध्ये हामी यहाँ केही विशेषताहरू उल्लेख गर्नेछौं।

स्लाइडिङ सतहहरूको शिक्षा

यदि पारगम्य माटोको सतह तह (चित्र 4a) मुनिको ढलानमा माटोको अभेद्य तह छ भने वा माटोको तह (चित्र 4b) मा बालुवाको झुकाव भएको तह छ भने, जसमा वायुमण्डलीय वा वायुमण्डलबाट पानीको सतहसम्म पुग्न सक्छ। खाडल), पहिरो जान सक्छ। पानीको ठूलो मात्रा पारगम्य तहबाट माटोको तहमा जान्छ, जसलाई यसले कडा रूपमा भिजाउँछ, सतहमा यसको प्रतिरोधलाई कम गर्छ, जहाँ माथिल्लो तह चिप्लिन्छ।

कट काट्दा सन्तुलनमा गडबड हुन्छ

रेलमार्ग र सडक निर्माणको क्रममा कट काट्दा, पहिलेको सन्तुलनको अवस्था गडबड हुन्छ, किनभने कट प्रोफाइलमा माटो बिना समर्थन रहन्छ र गुरुत्वाकर्षणको कारण तलतिर सर्छ। यदि माटोको आन्तरिक प्रतिरोध यस प्रवृत्तिको प्रतिरोध गर्न पर्याप्त मात्रामा छ भने सन्तुलनको अवस्था कायम गर्न सकिन्छ, जुन काटिएको माटोमा कडा रूपमा कट तर्फ झुकाव भएका तहहरू समावेश हुँदा पनि सम्भव छ।

क्र.5। स्तरित माटो काट्दा भूभाग सर्दै

यद्यपि, यदि अभेद्य र पारगम्य माटोको तहहरू वैकल्पिक रूपमा काटिएको छ (चित्र।5) पारगम्य माटोको चुहावट र अभेद्य माटो भिज्ने सम्भावना हुन्छ, जसमा चिप्लन सक्छ।

माटोको एकरूपता

पारगम्य माटोबाट बनेको तटबन्धमा अभेद्य सामग्रीको पातलो तह, तथाकथित। माटोको लेन्स (चित्र।6) पनि स्लाइडिङको कारण हुन सक्छ यदि पानीको ठूलो मात्रा तिनीहरूमा पुग्छ र एक स्लाइडिंग सतह बनाउँछ।

क्र.6। असंगत संरचनाका कारण तटबन्ध सर्ने अवस्था

चिसोको प्रभाव

शीतको प्रभाव अन्तर्गत, पानी बर्फ लेन्सको रूपमा सतह तहमा जम्मा हुन्छ। पग्लने क्रममा, बरफको लेन्सहरू पानीमा परिणत हुन्छन्, जसले माटोलाई शीत कार्यको गहिराइमा सुपरस्याच्युर गर्छ, जसको परिणाम स्वरूप यो तरल पदार्थ बन्छ र यसको स्थिरता गुमाउँछ।

यो केस फ्रस्ट-खतरनाक माटोमा मात्र हुन्छ र फ्रस्टको लामो अवधिको साथ हुन्छ, किनभने यसले बरफ लेन्सको गठन गर्न धेरै समय लिन्छ।

भूजल स्तर घट्दै

जब भूमिगत पानीको स्तर स्थायी रूपमा कम हुन्छ, उदाहरणका लागि, जमिनमा काम गर्दा, माटो सुक्छ र यदि माटो ठूलो सुन्निएको छ भने, दरार देखा पर्दछ। सतह र वायुमण्डलीय पानीको ठूलो मात्रा तिनीहरूमा प्रवेश गर्दछ, माटोलाई भिजाउँछ र यसको आन्तरिक प्रतिरोध कम गर्दछ, जसले पहिरो निम्त्याउन सक्छ।

त्यहाँ भूभाग स्लाइडिंगका अन्य धेरै केसहरू पनि छन्, त्यसैले यो विचार गर्न सकिन्छ कि कुनै पनि सुसंगत माटोले, निश्चित परिस्थितिहरूमा, आफ्नो आन्तरिक प्रतिरोधलाई ठूलो वा कम हदसम्म गुमाउन सक्छ र बाह्य शक्तिहरूको प्रभावमा, गतिमा सेट हुन सक्छ।

असंगत माटो तबसम्म स्थिर हुन्छ जबसम्म ढलानको झुकावको कोण माटोको आन्तरिक घर्षणको कोणभन्दा सानो हुन्छ। यस प्रकारको माटोको साथ, ढलानको कोण आन्तरिक घर्षणको कोण भन्दा ठूलो भएमा मात्र स्लाइडिङ हुन्छ। यद्यपि, यदि माटोको माटोमा तटबन्ध अनबाउन्ड सामग्रीबाट बनेको छ भने, माटोको माटो खस्न सक्छ र तटबन्ध भत्कन सक्छ, र यसको स्थिरता जाँच गर्न आवश्यक छ।

पृथ्वीको ढलानको स्थिरता परीक्षण गर्दै

स्लाइडिङ सतह आकार

बाह्य शक्तिहरू र आन्तरिक माटो प्रतिरोध बीचको सन्तुलनको अवस्था कूलम्बले आफ्नो समीकरणद्वारा सेट गरेका थिए

τ ≤ c + σ tgϕ

जहाँ τ माटोको शियरको तनाव हो, c एकता हो, σ स्लाइडिङ सतहमा सामान्य तनाव हो, ϕ आन्तरिक घर्षणको कोण हो।

यदि माटोको आन्तरिक प्रतिरोध, समन्वय c र घर्षण σ tgϕ माटोको शियर तनावको विरोध गर्न पर्याप्त छैन भने, माटो भित्रको स्लाइडिङ सतहमा स्लाइडिङ हुन्छ। माटोको भौतिक गुण, स्तरीकरण, आर्द्रता, बाहिरी भार र अन्य कारकहरूमा भर पर्ने स्लाइडिङ सतहहरूको विभिन्न रूपहरू छन्।

निम्न सामान्य स्लाइडिङ केसहरू स्थिति अनुसार फरक हुन्छन्:

चित्र। 7। पहिरोका सामान्य घटनाहरू_

a) कटको ठाडो पक्षहरूको स्लाइडिङ। खानेपानी आपूर्ति, ढल निकास, इत्यादिका लागि च्यानलहरू, जुन ठाडो पक्षहरू (चित्र 7a) संग खनिन्छ, यदि माटोको भौतिक गुणहरूमा निर्भर हुने महत्वपूर्ण उचाइ hc नाघेको छ भने, सतहमा स्लाइडिङ ADC हुन्छ। यी स्लिपहरू सामान्यतया च्यानलको सम्पूर्ण लम्बाइमा हुँदैनन्, तर स्थानीयकृत हुन्छन्, जसलाई माटोको असमान कतरनी बलले व्याख्या गरिन्छ।

b) आंशिक स्लोप स्लिप्स (चित्र। 7b)। यी स्लिपहरू प्रायः वसन्तमा रेलवे र सडक कटिङहरूमा देखा पर्छन् र पानीसँग माटोको ओभरस्याचुरेसनको परिणाम हो।

c) रातमा स्लोप स्लाइडिङ (चित्र 7c)। यो खुट्टा C.

d) स्लोप स्लाइडिङ खुट्टा मुनि (चित्र 7d)। यो काट्ने वा तटबन्धको सम्पूर्ण ढलान र खुट्टा मुनिको माटोलाई सर्ने काम हो। यस स्लाइडलाई सबग्रेड फ्र्याक्चर वा स्वीडिश फ्र्याक्चर पनि भनिन्छ, स्वीडेनहरूले यसलाई पहिलो पटक वर्णन गरेपछि।

स्लाइडिङ सतहको आकारको सन्दर्भमा, यो मात्र दावी गर्न सकिन्छ कि बाँधिएको माटोमा स्लाइडिंग सतह सीधा छैन, तर यो एक घुमाउरो सतह हो। केही लेखकहरूले गोलाकार चाप (फेलेनियस), एक लोगारिदमिक सर्पिल (रेन्डुलिक) वा यी घुमाउरो रेखाहरूको संयोजन (ब्रिन्च ह्यान्सेन) लाई स्लाइडिङ सतहको आकारको रूपमा अपनाउछन्।

ढलान स्थिरतामा पानी फिल्टरको प्रभाव

यदि N को स्तर संग ढलानको अगाडि बाहिरी पानी छ1 (चित्र।8) ढलान पछाडिको माटोमा पानीको बहाव हुन्छ, जसले छिद्रहरूमा आन्तरिक पानीको दबाब निम्त्याउँछ, जसको परिणामस्वरूप ठोस कणहरू बीचको घर्षण घट्छ र माटोमा शियर तनाव बढ्छ।

यदि स्तर _N हो1ढलानको अगाडि पानीको _ एक स्थिर, पानीको स्तम्भ H*γW ले माटोको छिद्रहरूमा पानीको दबाब निम्त्याउँछ, जसले ठोस कणहरू बीचको घर्षण कम गर्छ, जसको परिणाम स्वरूप ढलान सर्ने खतरा बढ्छ। यद्यपि, जब स्तर N हुन्छ1 स्थिर, पानीको स्तम्भ H*γW को दबाबले ठोस कणहरूलाई माटोको भित्री भागतिर धकेल्छ, जसले गर्दा ढलान सर्ने खतरा केही हदसम्म कम हुन्छ। यस अवस्थामा, निरन्तर पानीको स्तरमा N1 ढलानको अगाडि, डाउनस्ट्रीम स्लोप सर्ने खतरा छ, किनभने माटोमा पानी फिल्टरको प्रभावले डाउनस्ट्रीम स्लोपको बाहिरी पक्षको दिशामा ठोस कणहरूलाई धकेल्छ।

क्र.8। माटोको ढलानको स्थिरतामा निस्पंदनको प्रभाव

यदि बाह्य पानीको स्तर N स्तरबाट तीव्र रूपमा घट्छ1 मा N2 त्यसपछि माथिल्लो ढलानको स्थिरता खतरामा परेको छ। यस अवस्थामा, भित्री छिद्रको पानी माथिल्लो ढलानको बाहिरी पक्ष तिर बग्छ, ठोस कणहरूलाई त्यसतर्फ धकेल्छ।

यी सबैको कारण, यदि माटोको ढलान पानीमा डुबेको छ भने, ढलानको स्थिरता परीक्षण गर्दा पानी फिल्टरको प्रभावलाई पनि ध्यानमा राख्नुपर्छ।

माटोमा पानी छान्ने प्रभाव धेरै कारकहरूमा निर्भर गर्दछ, जसमध्ये सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण माटोको पारगम्यता, बाह्य पानीको हाइड्रोस्टेटिक दबाव, बाहिरी पानीको स्तर घट्ने दर_ र माटोको एकरूपता_ हो।

यदि हामी मानौं कि तटबन्ध फिगमा। 8 homogenously isotropic mass को, स्तर N1 को बाह्य पानीको हाइड्रोस्टेटिक दबाबको प्रभावमा, पानी तटबन्धको छिद्रहरूमा डाउनस्ट्रीम स्लोपको दिशामा बग्नेछ, जसले गर्दा तटबन्धमा भूमिगत पानीको स्तर सडकको लम्बाइसँगै घट्नेछ। यदि हामीले तटबन्धमा AA’, _ BB’ र CC’ लाई पायजोमिटर पाइपहरू हालेका छौं (चित्र 9), हाइड्रोस्टेटिक दबाबको प्रभाव अन्तर्गत पोरको पानी यी पाइपहरूमा प्रवेश गर्नेछ र स्तर N1 मा बढ्नेछ, जुन सबै पाइपहरूमा समान हुन सक्छ, यदि_A_C_B बिन्दु चयन गरिएको छ भने। पाइपहरूमा पानीको स्तम्भको उचाइहरू h1, h2 र h3।

चित्र। 9। Equipotential र वर्तमान रेखाहरू

यदि हामीले h पानीको स्तर N1 को उचाइलाई मनमानी ढंगले छानेको विमान O-O को सम्बन्धमा बुझाउँछौं भने सम्भावित h सबै 3 बिन्दुहरू, A, B र C समान हुन्छ। यी तीनवटा बिन्दुहरूलाई जोड्ने रेखा equipotential line हो। माटोमा भूमिगत पानी त्यो रेखामा बग्न सक्दैन, तर कम क्षमता भएका बिन्दुहरूको दिशामा मात्र।

यस्तै प्रकारले हामी एउटै द्रव्यमानमा बिन्दुहरू D, E र F कम सम्भाव्यता h ― Δh चयन गर्न सक्छौं। यी तीनवटा बिन्दुहरू जोड्ने रेखा सम्भावित h ― Δh. पानीको प्रवाहको समभाव रेखा हो A बिन्दु A बाट equipotential रेखा DEF को केही असीम रूपमा नजिकको बिन्दु D सम्म, सबैभन्दा ठूलो हाइड्रोलिक ड्रपको दिशामा अवस्थित हुनेछ। = AD। यसको मतलब यो हो कि रेखा AD जसको साथमा पानी बग्छ दुबै समतुल्य रेखाहरूमा लम्ब हुन्छ, किनभने

imax = Δh / Δlmin

जहाँ Δlmin दुवै समतुल्य रेखाहरूमा सामान्य छ। समानुभूत रेखाहरूका ती सामान्यहरू पारगम्य द्रव्यमानमा पानीको प्रवाहको दिशाहरू हुन् र तिनीहरूलाई current रेखाहरू भनिन्छ। समानुपातिक र वर्तमान रेखाहरूको समुदाय, एकअर्कामा पारस्परिक रूपमा सीधा, वर्तमान नेटवर्क बनाउँछ।

प्रवाह नेटवर्कहरू मास पारगम्यता अनुसार फरक आकारहरू छन्। सबैभन्दा सामान्य अवस्था अभेद्य माटोमा पारगम्य पिण्डले बनेको तटबन्ध हो, अर्थात् अभेद्य बनाउन सकिने माटोमा (चित्र 10)। यस अवस्थामा, यदि बाह्य पानीको स्तर स्थिर छ भने, स्ट्रिमलाइनहरू तिनीहरूको प्याराबोलाको बीचको भागमा हुन्छन्।

चित्र। 10। अभेद्य माटोमा पारगम्य तटबन्धमा प्रवाह नेटवर्क

माथिल्लो ढलानमा, प्याराबोलाहरू ढलानमा लम्बवत रेखाहरूसँग जडान हुन्छन्, जसले समतुल्य रेखालाई प्रतिनिधित्व गर्दछ, किनभने स्थिर स्तरमा N1 पानी ढलान तल बग्दैन। डाउनस्ट्रीम स्लोपको साथ, प्याराबोलाहरू ढलानमा स्पर्शिक रूपमा समाप्त हुन्छन्, जुन न त इक्वोटेन्शियल रेखा हो न त वर्तमान रेखा। तटबन्ध मुनिको अभेद्य माटोको सतह एक स्ट्रिमलाइन हो, किनभने तटबन्धको तलको पानी यस सतहसँग समानान्तर बग्दछ। माथिल्लो भागमा, प्रवाह नेटवर्क seepage line भनिने आधारभूत प्याराबोलासँग समाप्त हुन्छ, जसले फिल्टरको कार्य अन्तर्गत माटोको सीमालाई प्रतिनिधित्व गर्दछ। यो सीमा भन्दा तल, माटो बाहिरी पानी H*γW को हाइड्रोस्टेटिक दबावको कारण फिल्टरेशनको प्रभावमा छ, जबकि माथिको माटोमा कुनै फिल्टर छैन। सिपेज रेखालाई संतृप्ति रेखा पनि भनिन्छ, किनकि यो मानिन्छ कि यसको तलको माटो पूर्ण रूपमा पानीले संतृप्त छ, जबकि माथिको माटो आंशिक रूपमा संतृप्त छ।

वास्तविक ढलान मूल्याङ्कनमा अनुसन्धान, स्तरीकरण, शक्ति मापदण्डहरू, जमिन र सतहको पानी, स्तर परिवर्तन, ड्रेनेज, भूकम्प, उत्खनन वा भरिने चरणहरू, छेउछाउका संरचनाहरू र अस्थायी अवस्थाहरू समावेश हुनुपर्छ। उचित संरक्षण बिना उत्खनन र सम्भावित पहिरोको क्षेत्रमा प्रवेश सामान्य पाठ वा ढलान को आकार को आधार मा सुरक्षित छैन।