Pansi pa katundu nthaka iliyonse, kupatulapo thanthwe lolimba, imatsika. Kutsika kumachitika kawirikawiri chifukwa cha zinthu ziwiri: kuponderezedwa kwa nthaka ndiko kuti kuchepa kwa voliyumu yake chifukwa cha kutulutsidwa kwa mpweya kapena madzi m’mapore ake ndi kukankhidwa m’mbali kwa nthaka pafupi ndi m’mphepete mwa maziko chifukwa cha kutsetsereka kwa tinthu tolimba ta nthaka.
Kutsika kwa nthaka chifukwa cha kupanikizika kumapangidwa ndi kusinthika kwa elastiki ndi kwa plastiki, koyambitsidwa ndi katundu wa maziko, pamene pakuchotsera katunduyo nthaka imabwerera pang’ono ku mmene inalili poyamba.
Kukhazikika chifukwa cha kukanikizidwa kwa m’mbali kwa nthaka kumakhala ndi ma plastic deformation okha, pomwe pakutsitsa katundu nthaka sibwerera ku mkhalidwe wake wakale. Izi zimachitika nthawi zambiri pa maziko ang’onoang’ono omwe amamangidwa pa kuya kochepa pansi pa pamwamba pa nthaka. Mofananamo, kukanikizidwa kwa nthaka kuchokera m’mbali kumachitika pa nthaka yonyowa kwambiri komanso yomwe ngodya ya mkangano wamkati ndi yaying’ono.
Popeza katundu wololedwa wa nthaka amatengedwa m’gawo la kusintha kwa elastiki kupita ku pulasitiki, kuwerengera kukhazikika kumachitika kokha potengera kuchepa kwa porosity ya nthaka pansi pa katundu, pamene kukhazikika chifukwa cha kukankhidwa kwa nthaka m’mbali kumanyalanyazidwa, popeza kumatengedwa kuti sikuli kwakukulu.
Kukhazikika chifukwa cha kukometsa kumadalira pa permeability ya nthaka, chifukwa zimachitika pa chifukwa cha mpweya wa m’mapweya, umene mu nthaka yachilengedwe nthawi zonse umakhala wodzaza madzi pang’ono kapena kwambiri. Choncho, kukhazikika kwa nthaka pansi pa katundu ndi chochitika cha hydrodynamic, chifukwa ndondomeko ya kukhazikika imadalira liwiro la kutulutsa madzi kuchokera m’mapweya, mmene permeability ya nthaka imagwira ntchito yaikulu kwambiri.
Nthaka zosamangika monga miyala yaying’ono ndi mchenga zili ndi mabowo akulu, chifukwa chake zimadutsa madzi mosavuta ndipo madzi omwe ali m’mabowo ake amachotsedwa mofulumira ndi katundu wa maziko. Choncho, pa nthaka zosamangika, kukhazikika pansi pa katundu wa maziko kumachitika mofulumira, nthawi zambiri panthawi yomanga kapena patapita kanthawi kochepa. N’chifukwa chake nthawi zambiri kuwerengera kukhazikika kwa maziko mu nthaka zosamangika sikuchitika.
Nthaka zolimba zimakhala ndi ma pore ang’onoang’ono, mphamvu yake yolola madzi kudutsa ndi yochepa, ndipo kutulutsa madzi m’ma pore chifukwa cha katundu wa maziko kungatenge nthawi yaitali kwambiri; pa ma clay ena a tinthu tating’ono kungakhale ngakhale zaka zambiri. Kuphatikiza apo, popeza porosity yonse ya nthaka yolimba ndi yayikulu kwambiri kuposa ya nthaka yosalimba, kugwa kwa nthaka yolimba kumakhala kwakukulu kwambiri.
Pa dothi logwirizana, lomwe ma pore ake ali mbali ina odzaza ndi mpweya ndipo mbali ina ndi madzi, poyamba pamachitika kukhazikika chifukwa cha kusindikizidwa kwa mpweya mu ma pore, pamene kuchuluka kwa madzi kumakhalabe kosasintha, kenako kukhazikika chifukwa cha kutulutsidwa kwa madzi mu ma pore. Pa katundu wokhazikika wa nthaka chifukwa cha mphamvu ya kulemera ndi katundu wogwiritsidwa ntchito wa maziko, mitundu yonse iwiriyi ya kukhazikika imachitika, koma nthawi ya kukhazikika imasiyanasiyana.
Palinso zifukwa zina zomwe zimayambitsa kutsika kwa nthaka, monga kutsika kosatha kwa mlingo wa madzi apansi panthaka, kusintha kwa kapangidwe ka nthaka chifukwa cha mankhwala ndi kusokonezeka kwina kwa nthaka.
Kuphunzira za kusinkha kumakhala ndi kuwerengera koyambirira kwa kusinkha, komwe kumachitika pogwiritsa ntchito kuyesa kwa ma laboratory kwa zitsanzo za nthaka ndi kuyang’anira kusinkha, komwe kumachitika pa nthawi yomanga chinthu ndi kwa nthawi inayake pambuyo pake.
Kuwerengera kutsika pa katundu wa pakati pa maziko
Tiyeni tiwone maziko a mtundu wa footings okhazikitsidwa pa nthaka yomwe ili ndi zigawo zosiyanasiyana, mwachitsanzo, gawo la mchenga H0, kapena H1 pansi pa footing, gawo la nthaka ya clay ya makulidwe H2, gawo la clay ya tinthu tating’ono ya makulidwe H3, pansi pake pali miyala yaiwisi yopanikizidwa ya makulidwe akulu, ndi mlingo wa madzi apansi panthaka NPV (chith. 1a).
Pakupanga chiŵerengero cha sleganja, m’pofunika kujambula chithunzi cha kupsinjika chifukwa cha kulemera kwa nthaka yokha (chithunzi cha kumanzere pa chith. 1b) ndi chithunzi cha kupsinjika chifukwa cha katundu wowonjezera wa maziko (chithunzi cha kumanja pa chith. 1b). Chithunzi cha kupsinjika chifukwa cha kulemera kwa nthaka yokha timachipeza kuchokera ku makulidwe a zigawo Σ_H_ ndi kulemera kwawo kwa voliyumu γ. Ngati kulemera kwa voliyumu kwa mchenga ndi γ1, mchenga pansi pa madzi γ’1, nthaka ya dongo pansi pa madzi γ’2, dongo pansi pa madzi γ’3, kupsinjika kwa kukanikiza m’nthaka chifukwa cha kulemera kwa nthaka yokha kudzakhala (chith. 1)
γ1 · H’; γ’1 · H’’; γ’2 · H2; γ’3 · H3;
Tchati la zovuta chifukwa cha katundu timapeza powerengera pogwiritsa ntchito imodzi mwa njira zodziwika, mwachitsanzo ya Steinbrenner kapena Newmark, pa kuya kosiyanasiyana pansi pa maziko.
Tikayika P ngati katundu wa maziko, A ngati malo ake omwe amakhudza nthaka, γ1 ngati kulemera kwa nthaka pa kuya kwa kuyikapo t pansi pa pamwamba pa nthaka, katundu weniweni wa maziko ndi P/A pamene kulemera kwake kwa nthaka pa kuya komweko ndi γ1t. Kuti tipeze katundu wowonjezera wa nthaka chifukwa cha katundu wa maziko, tiyenera kuchotsa kupsinjika kwa kulemera kwake kwa nthaka γ1t ku katundu wa maziko P/A, motero katundu wowonjezera wa nthaka ndi
p0 = P/A – γ1t.
Pa kuya komweko t imachitanso nkhawa γ1t chifukwa cha kulemera kwake kwa nthaka, kotero kuti pa kuya kumeneku pali nkhawa yonse (P/A – γ1t) + γ1t, pomwe kupanikizika kwa nthaka pansi pa nkhawa γ1t kunachitika asanamangidwe nyumbayo.
Sl. 1. Kuwerengera kukhazikika kwa maziko pa katundu wa pakati
Komabe, ngati gawo limodzi la maziko pamwamba pa pansi pa maziko likudzazidwa ndi nthaka (sl. 1c), katundu wa nthaka yodzaza 2_Q_ uyenera kuganiziridwa, kotero kuti pa nkhaniyi katundu wowonjezera uli
_P+2_Q/A – γ1t.
Pa maziko a mtundu wa lamba pali A = b x 1,0 m pa 1 m’ ya maziko.
Kuwerengera kwa kugwa kumachitika pa zigawo zonse za nthaka yosavuta kupsinjika mpaka kuya komwe mphamvu ya katundu wa maziko imagwira. Poyamba zinkatengedwa kuti malire a mphamvu ya katundu wa chinthu ali pa kuya komwe pali zipsinjo za mphamvu ≥ 10% p0. Masiku ano zimavomerezedwa kuti malirewa ali pa kuya komwe kupsinjika chifukwa cha katundu wowonjezera pz kuli kofanana ndi 20% ya kupsinjika chifukwa cha kulemera kwake kwa nthaka: pz = 0,2 ·γ_Σ_H. Pansi pa kuya kumeneku kugwa sikumaŵerengedwa. Malinga ndi lamulo lina, kuwerengera kugwa kumalimbikitsidwa pa zigawo mpaka kuya kwa 2_b_ mpaka 3_b_, pomwe b ndi m’lifupi mwa maziko. Ngati kumapeto kuli gawo la miyala ya miyala yaying’ono monga pa chith. 1a, silimawerengedwera pa kuwerengera kugwa, chifukwa kugwa kwake pansi pa katundu wa maziko n’kochepa ndipo kumachitika pa nthawi yomanga.
Pa kuya z pansi pa footing ya maziko pamakhala kupsinjika kwa kukakamiza pg chifukwa cha kulemera kwake kwa nthaka (chith. 1b), pomwe zotsatira za kukweza kwa madzi zachitidwanso m’kaganizidwe. Ku kupsinjika koyambirira kumeneku kwa kukakamiza kumawonjezedwa kupsinjika pz chifukwa cha katundu wa nyumba pa kuya komweko. Choncho, pa mfundo iliyonse M pa kuya z pansi pa footing ya maziko pamakhala kupsinjika kokonseka kwa kukakamiza pn = pg + pz.
Pansi pa katundu wowonjezera, nthaka imatsika ndipo imasintha mbali. Ngati kusintha kwa mbali kusiyidwa chifukwa ndi kochepa poyerekeza, popeza katundu wololedwa wa nthaka uli m’dera la kusintha kwa elastiki-pulasitiki, tingavomereze kuti mawerengedwe a kutsika amachitidwa potengera mayeso a compressibility mu edometer, pogwiritsa ntchito chitsanzo chosakhudzidwa chomwe chotengedwa m’dera la mfundo yomwe ikuyang’aniridwa pa nthaka, ndipo kuchokera pa mayesowa amatsimikiziridwa modulus ya compressibility ya nthaka Ms.
Malinga ndi lamulo la Hooke tili ndi
Δ_s_ = pz/Ms,
kumene Δ_s_ ndi kukhazikika kwapadera, pa unit ya makulidwe a wosanjikiza, pz ndi kupsinjika pakuya kwa nthaka z chifukwa cha katundu wowonjezera.
Ngati tiganiza makulidwe aang’ono okwanira a gawo dz, kuti pz ndi Ms zitha kuvomerezedwa ngati zokhazikika, kukhalira pansi koyambirira kudzakhala
Δ_s dz_ = pz/Ms dz.
Kugwa konse kwa gawo la makulidwe H kudzakhala
Ngati pZ ndi MS zili zokhazikika pa gawo la makulidwe a H, zidzakhala
s = pz/Ms · H.
M’chenicheni, pz ndi Ms sizikhala zokhazikika pa gawo lokhuthala H1, koma mtengo wake wapakati pa malo M ndiwo umatengedwa.
Moduli ya compressibility ya nthaka Ms imatsimikiziridwa mu labotale pa gawo lililonse payekha. Kwa nthaka yophatikizidwa mwachibadwa, modu Ms imatsimikiziridwa kuchokera pa chithunzi cha primary compression, kumene katundu wonse ndi σ2 = pg + pz; σ1 = pg = Σ_γt,_ katundu wowonjezera Δ_σ_ = σ2 – σ1 = (pg + pz) – pg, ndipo mfundo zogwirizana za relative compression ndi Δ_h2_/h ndi Δ_h1_/h, kotero kuti ndi
Komabe ngati ndi dongo lokalamba kwambiri, modulus ya compressibility imadziwika kuchokera ku chithunzi cha secondary compression. Kuchokera pa chitsanzo cha chith. 2 tili ndi za:
Chith. 2. Kudziŵitsa moduli ya kupanikizika kwa nthaka potengera chithunzi cha kupsinjika kofananira
Zimene zili pamwambazi zikusonyeza kuti kutsika kwa dongo losakwirira mokwanira kudzakhalabe kocheperapo kwambiri kuposa kutsika kwa nthaka yokhazikika mwachibadwa.
Mmene kulimba kwa maziko kumakhudzira kugwa kwa nthaka
Ngakhale kuti kwenikweni palibe maziko omwe ali olimba kwambiri komanso osinthasintha m’njira yonse, moti kugwa kwa malo amodzi kungakhale kosadalira kugwa kwa malo oyandikana nawo, pa mawerengedwe a kugwa amasiyanitsidwa pakati pa maziko osinthasintha ndi maziko olimba.
Maziko a elastiki, omwe amatanthauza kuunjikana kwa miyala ndi ma embankment, akalandira katundu wofanana amayambitsa kukhazikika kosiyanasiyana pa mfundo zina. Chifukwa chake, pa maziko amenewa kuwerengetsa kukhazikika sikuchitika pa malo onse omwe ali ndi katundu, koma pa mfundo zake zosiyanasiyana: mfundo za ngodya A, B, C ndi D mfundo zapakati pa mbali E, F, H ndi J ndi mfundo yapakati G ya malo a rectangle (chith. 3). Pa katundu wofanana, kukhazikika kwa mfundo B, C ndi D ndi kofanana ndi kwa mfundo A, kukhazikika kwa mfundo H ndi kofanana ndi kwa mfundo E, ndipo kwa mfundo J ndi kofanana ndi kwa mfundo F pa nthaka ya kapangidwe komweko.
Sl. 3. Kuwerengera kutsika kwa mfundo zosiyanasiyana za pamwamba olemedwa
Kuti tiwerenge kugwa pansi pa mfundo iliyonse G ya pamwamba ponyamula katundu, pakati ABCD amagawidwa kukhala ma rectangle anayi ang’onoang’ono ndipo kugwa kwa G kumapezeka ngati chiwerengero cha kugwa komwe kumayambitsidwa ndi iliyonse ya ma rectangle ogawidwawo.
Maziko olimba samatsika mofanana ndi olimba ofewa, chifukwa pa iwo kutsika kwa malo payekha sikutheka. Choncho kutsika kwa maziko olimba kumawerengedwa ngati gulu limodzi, koma malinga ndi digiri ya kulimba, mtengo wapakati wa kutsika umawerengedwa mosiyanasiyana, chifukwa kugawa kwa kupanikizika pansi pa maziko kumadalira kulimba kwa maziko.
Kwa maziko olimba a mawonekedwe a lalikulu kapena rectangle yaing’ono, pamene a < 2_b_, kuwerengedwa kukhota sG kwa pakati G ndipo kuvomerezedwa kukhota konse kwa maziko s = 3/4 sG. Kwa maziko olimba a mawonekedwe a rectangle yaitali kapena tepi, kuwerengedwa kukhota kwa malekezero E, pakati G ndi point M pa theka la mtunda pakati pawo, pa axis yayitali ya maziko, ndipo mtengo wapakati umatengedwa.
Van Hamme amaona kuti kuwerengera bwino kwambiri kwa kutsika kwa „mfundo yodziwika P“, yomwe ili patali kuchokera ku ma axis apakati pa mtunda
ochokera ku ma axis apakati. Malinga ndi Van Hamme, kukhota kwa mfundo zina zenizeni za maziko sikudalira njira ya kagawidwe ka nkhawa pa pansi pa maziko. Kwa mfundozi kukhota kungawerengedwe poganiza kuti kagawidwe ka nkhawa pa pansi pa maziko ndi kofanana. Kwa maziko olimba, okokedwa ndi katundu wofanana pomwe kagawidwe ka nkhawa pa pansi pa maziko silofanana ndipo limakwera kulowera ku m’mphepete mwa maziko, ngakhale zili choncho kukhota kwa maziko kumakhala kofanana ndi kukhota kwa mfundo yachikhalidwe P. Nkhawa pa kuya z pansi pa mfundo yachikhalidwe P ya pamwamba ya rectangle ya utali a, m’lifupi b, yolemedwa ndi katundu wofanana p0 zingawerengedwe pogwiritsa ntchito tebulo 1 lomwe linapangidwa ndi Jelinek.
Kupsinjika σzP pa kuya z pansi pa mfundo yodziwika P ndi σzP = (σz/p0)·p0, pomwe p0 ndi katundu wowonjezera wa nthaka.
Tebulo 1. Makhalidwe σz/p a zovuta pansi pa mfundo yodziwika P malinga ndi chiŵerengero cha kuya z ndi m’lifupi b komanso chiŵerengero cha utali a ndi m’lifupi b cha maziko a phazi
Kuwerengera kukhazikika potengera kusintha kwa coefficient ya porosity ya nthaka
Ngati tilemba e0 ngati coefficient ya porosity ya chitsanzo chosakhudzidwa chomwe chatengedwa m’gawo la nthaka, ndi ei ngati coefficient ya porosity ya chitsanzo chomwecho pamapeto pa consolidation mu edometer pansi pa katundu σ1 (chith. 4a), kuchepa kwa voliyumu yoyambirira ya nthaka chifukwa cha katundu Δ_σ_ kumafanana ndi kuchepa kwa porosity kapena coefficient ya porosity ya nthaka
Δ_e_ = e0 – e1
Chith. 4. Kuwerengera kukhazikika potengera kusintha kwa coefficient ya porosity ya nthaka
Voliyumu yoyambirira ya chitsanzo cha nthaka ndi
Kutsika kwapadera Δ_s_, ndiko kuti kutsika pa unit ya voliyumu ya nthaka 1+e0 ndi
Δ_s_ =(e0–e1) / (1+e0)
Kutsika kwa gulu loyambira la makulidwe dz kuli molingana ndi chith. 4b
Δ_s_ dz=(e0–e1) / (1+e0) dz
Kukhazikika kwa wosanjikiza wa makulidwe H kudzakhala
Ngati tiona kuti p ndi kupsinjika pa kuya z chifukwa cha kulemera kwa nthaka yokha, komwe kumagwirizana ndi katundu σ0 mu edometer, Δp ndi kupsinjika kuchokera ku katundu wowonjezera wa nthaka chifukwa cha nyumbayo, komwe kumagwirizana ndi kuwonjezeka kwa katundu Δ_σ_ mu edometer, p1 ndi kupsinjika konse pansi pa mphamvu ya kulemera kwa nthaka yokha ndi katundu wowonjezera womwe umagwirizana ndi katundu wonse σ1 mu edometer, mawonekedwe a patsogolo angalembedwe motere
Ngati titasonyeza ndi A dera la chithunzi cha kupsinjika kuchokera ku katundu wowonjezera wa nthaka, A = Δ_pH_ (dera lojambulidwa pa chith. 4b), kumene Δ_p_ ndi kupsinjika kuchokera ku katundu wowonjezera pakati pa wosanjikiza
a=Δ_e_/Δ_p_, chiŵerengero cha kusiyana kwa coefficient ya porosity ndi kupsinjika koyenera kwa katundu wowonjezera Vc = (1+e0)/a, tingayike
ndipo s = A/Vc [cm]
Ngati nthaka ili ndi zigawo zingapo, ma sleganja s amawerengedwa pa gawo lililonse; chiwerengero cha ma sleganja a zigawo payekha chimapereka sleganja yonse Σ_s_.