Awoodda qaadista ee ciidda

Mekanika ciidda waxaa lagu go’aamiyaa awoodda ugu dambeysa ee qaadista ciidda iyo culeyska la oggol yahay ee ciidda.

Awoodda xambaarsan ee ugu dambaysa ee ciiddu waa tan la gaaro marka uu dhaco jabitaanka ciidda. Jabitaanka ciiddu wuxuu dhacaa marka culeyska uu aasaasku ciidda ku saaro uu ka bato adkaysigeeda goynta. Xaaladdan, iyadoo ay saameynayso culeyska aasaaska P, waxaa soo baxa dusha iska-caabbinta ugu yar ACD iyo BCE – dusha simbiriirrada saw. 1, kuwaas oo ciidda dhinac looga riixo isla markaana ay kor u kacdo ciidda ka sarreysa dusha dhulka ee ku xigta dhismaha DG iyo EF, halka aasaaska laftiisu uu sii dego.

Saw. 1. Burburka carrada ee saameynta culayska aasaaska

Awoodda xiirashada ee ciiddu waxay kordhaa marka qoto-dheeraanta aasaaska t ay sii korodho, sababtoo ah culayska lakabyada kore awgiis waxaa yaraada suurtagalnimada in dhinac looga tuujiyo. Sidaas darteed, aasaasyada qoto dheer way adag tahay inay keenaan jabitaanka ciidda, halka aasaasyada qotoda yar ay khatar ugu jiraan jabitaan. Sidoo kale, aasaasyada ballaaran way adag tahay inay keenaan jabitaanka ciidda, sababtoo ah dushooda simbiriirixda ayaa qoto dheer.

Culayska la oggol yahay ee ciidda waa kan la oggolaan karo in uu ku shaqeeyo ciidda iyadoo aan la keenin jabitaanka ciidda xitaa marka xaaladaha ugu aan wanaagsanayn ay jiraan. Culayska ciidda ee la oggol yahay waxaa lagu go’aamiyaa iyadoo lagu salaynayo awoodda xadka ee ciidda, lana adeegsado qodobka amniga. Cabbirka qodobka amniga wuxuu ku xiran yahay dhowr arrimood, kuwa ugu muhiimsanna waxaa ka mid ah saxnaanta sifooyinka jireed ee ciidda, suurtagalnimada isbeddelka qiyamka walxaha iska caabbinta gudaha ee ciidda, gaar ahaan isku-xirnaanta (cohesion), oo qiimaheedu si ballaaran ugu kala duwanaan karo saamaynta biyaha ku jira ciidda, ka dibna saamaynta arrimo kale oo suurtagal ah, sida xaaladaha culays saarista (suurtagalnimada culays degdeg ah iyo firfircoon), qoto-dheeraanta aasaasidda, iyo ballaca aasaaska.

Awoodda xambaarka carrada waxaa lagu go’aamin karaa iyadoo lagu saleeyo burburka carrada, kaas oo bixiya awoodda xadka ah. Awoodda xadka ee carrada waxaa loola jeedaa qaddarka culayska ee keena burburka. Waxaa jira laba hab oo lagu go’aamiyo awoodda xadka iyadoo lagu salaynayo burburka carrada, kuwaas oo ah xalka xisaabeed iyo culays tijaabo ah.

Xalka xisaabeed

Saynisyahanno badan ayaa isku dayay inay helaan xal xisaabeed oo lagu go’aamiyo awoodda ugu dambeysa ee ciidda, iyadoo lagu salaynayo aqoonta qodobada saameeya iyo mala-awaallo kala duwan oo ku saabsan xaaladaha jabitaanka. Qodobada saameeya waa astaamaha jireed ee ciidda, kuwaas oo lagu go’aamiyo tijaabooyin shaybaar oo lagu sameeyo muunado ciid aan la qalloocin, xaaladda biyaha dhulka hoostiisa, qoto dheerida aasaaska, cabbirka iyo qaabka dusha la saaray culeyska, iyo sidoo kale habka culeys saarista, i.e. culeys siman ama aan sinnayn, bartamaha ama ka baxsan bartamaha. Mala-awaallada ku saabsan xaaladaha jabitaanka waxay ku salaysan yihiin aragtida plastigga iyo aragtida dabacsanaanta. Si kastaba ha ahaatee, hababka casriga ah ee lagu go’aamiyo awoodda ciidda waxay ku salaysan yihiin aragtida plastigga, taas oo lagu daro mala-awaallo fudud oo qaarkood.

Halkan waxaan soo bandhigi doonnaa dhowr hab oo xisaabeed oo caan ah oo lagu go’aamiyo awoodda qaadista xadka, ama culayska la oggol yahay ee ciidda.

Qaabka Prandtl-Caquota

Haddii cagta aasaaska AB lagu aasaasay qoto-dheer t ka hooseysa dusha dhulka, heerkan waxa ka jira cadaadiska xiriirka po ee ka dhasha culayska aasaaska iyo cadaadiska dhinaca p=γt ee ka dhasha miisaanka ciidda ka sarreysa heerka cagta aasaaska ilaa dusha dhulka (saw. 2).

Saameynta tooska ah ee miisaanka aasaaska, xilliga la dhaafayo xadka awoodda culeyska ee ciidda, waxaa soo baxa dushooyinka simbiriirixda ee toosan AC iyo BC, kuwaas oo la sameeya xagal α = 45° + ϕ/2 dusha culeyska saaran. Dushooyinkan simbiriirixda ahi waxay sameeyaan prizim dhul firfircoon ABC.

Saw. 2. Dusha simbiriirrada ee qaabka xagal-soo-jeedin logarithmic ah ee saameynta saldhig si dhexe loo rartay sida uu qabo Prandtl-Caquot

Saameynta cadaadiska dhabarta ciidda firfircoon waxaa ku samaysma dhabaro ciid ah oo dadban dhinacyada ADD1 iyo BEE1, kuwaas oo ay isku daydo inay kor ugu riixdo dushooyinka simbiriirrada DD1 iyo EE1, xagalna 45°-ϕ/2 la sameeya xariiqda jiifka. Inta u dhexeysa aagga cadaadiska ciidda ee firfircoon iyo kan dadban waxaa jira aag qallooc radial ah ACD ama BCE, halkaas oo marka la dhaafo xadka dheelitirka simbiriirku ka dhaco dushooyin simbiriirro qalloocan ah. Résal ayaa xisaabiyey in dushooyinka simbiriirrada ee aagga qallooca radial ay qaab ahaan yihiin spiraal logarithmic ah oo tiirkeedu ku yaal A ama B, isla markaana isla-eggoodu yahay r=r0 eπ tg_ϕ_

Si loo go’aamiyo culayska xadka ee ciidda, waxaa la sameeyay mala-awaallada soo socda:

• in aasaasku siman yahay, ama khilaafka u dhexeeya cagta aasaaska iyo ciidda la iska indho-tirayo;
• in xoogga jarista ciidda ee dushooda D1M iyo E1N aanu jirin, ama la iska indho-tiro;
• in miisaanka mugga ee ciidda hoosteeda aasaaska γ=0, taas oo ah in la iska indho tiro saameynta miisaanka ciidda ee hoosta salka aasaaska, aagga isu-dheellitirka caagga ah.

Qaabka Prandtl-Caquota wuxuu dhigayaa:

Awoodda xadka ee ciidda waa

Haddii aan dhigno:

xadka qaadista ee ciidda isku xiran waa qf = γtm + cm1.

Qiimayaasha kala duwan ee xagasha xoqidda gudaha ee ciidda, qiimayaasha m iyo m1 waxaa lagu bixiyey shaxda 1.

Tabl. 1. Qiimayaasha isku-dhufashada m iyo m__1 ee qiimayaal kala duwan oo xagasha is-qabsi gudaha ah ee ciidda

Culayska ciidda la oggol yahay waa qa = pdozv = qf/F halka F uu yahay qodobka amniga. Si loogu adeegsado qaabka Prandtl-Caquot waxaa la qaataa F = 4, sidaas darteed qa = qf/4.

Qaacidada Terzaghi

Terzaghi wuxuu bixiyey qaab nus-empirikal ah oo lagu xisaabiyo awoodda xadka ee ciidda marka ay saaran yihiin culaysyo qaab xariiq, afar-gees iyo saxan wareeg ah. Wuxuu tixgeliyey aasaas lagu dhisay qoto-dheere Df hoosta dusha dhulka, ballaciisuna yahay B (sl. 3), wuxuuna qaatay in uu jiro isjiid-jiid u dhexeeya cagta aasaaska AB iyo ciidda, taas oo ka hortagta riixidda dhinaca ee ciidda, isla markaana dushooda simbiriirrada AB iyo BC ay la sameeyaan xagasha isjiidashada gudaha ee dusha saaran.

Sl. 3. Awoodda xadka ee ciidda sida uu qabo Terzaghi

Sidaas darteed, carrada ku jirta jeexda dhulka ABC, oo ku xiran inta u dhexeysa aasaaska AB iyo dusha simbiriirixda AC iyo BC, waxay ku sii jirtaa xaalad isu-dheellitir elastik ah waxayna u dhaqantaa sidii qayb ka mid ah aasaaska. Prizmaha ABC lama riixi karo ilaa iyo inta cadaadisyada dhinacyadeeda AC iyo BC aysan la mid noqon cadaadiska dhulka ee pasive-ka ah ee prizmooyinka dhinaca, taas oo macnaheedu yahay in marka xaaladda xadka isu-dheellitirka la dhaafo, cadaadiska natiijada leh ee carrada q uu ku shaqeeyo xagal ϕ marka loo eego caadiga dusha simbiriirixda, yacni jihada toosan (saw. 3). Maadaama jeexdu ay hoos ugu dhaqaaqdo si toosan marka culeys lagu saaro, dhibaatada isu-dheellitirka ee carradu waxay ku soo koobantaa go’aaminta cadaadiska dhulka ee pasive-ka ah. Hase yeeshee, maadaama xisaabinta saxda ah ee awoodda qaadista carrada ee habkan ay adag tahay, Terzaghi wuxuu bixiyay xal la fududeeyay. Qaacidada Terzaghi ee lagu xisaabinayo awoodda xadka ee carrada _q_f waa sida soo socota

1. Saldhigga aasaaska ee qaab xargo ah

qf = cNc + γ1 DfNq + 0,5 γ2 BNγ  

halka c ay tahay isku-xirnaanta ciidda

γ1 culeyska mugga ee ciidda ka sarraysa salka aasaaska

Df waa qoto-dheeraanta aasaasidda ee ka hooseysa dusha dhulka ilaa salka aasaaska

γ2 cufka mugga ee ciidda ka hooseysa salka aasaaska

B ballaca salka aasaaska.

Nc, Nq, Nγ waa qodobbada awoodda qaadista, kuwaas oo ku xiran xagasha gudaha ee is jiid-jiidka ciidda; qiimayaasha qodobkan waxaa lagu bixiyaa qaacidooyinka soo socda:

Nq waa qodob ka dhasha miisaanka lakabka dhinaca ciidda ilaa qoto-dheeraanta aasaaska: Nq = tg2 (45° + ϕ/2) eπ tg_ϕ_

Nc waa qodobka ka dhasha isku-dhegganaanta: Nc = (Nq – 1) ctg_ϕ_

Nγ waa qodobka ka dhasha miisaanka u gaarka ah ee jeeska ciidda ee ka hooseeya aasaaska, ama ka hooseeya ballaca aasaaska AB. Qiimaha qodobkan Brinch Hansen wuxuu u soo jeedinayaa qiyaas ahaan: Nγ ≈ 1,8 (Nq – 1) tg_ϕ_

Sl. 4. Qaybsanaanta walbahaarka uu dhulku qaato marka aasaaska si toosan oo xarun ah loo saaro culays

Sababtoo ah farqiga yar ee cufnaanta miisaanka mugga ee ciidda, badanaa waxaa la qaataa γ1= γ2= γ. Sida ku cad isla’egta kore, awoodda qaadista ciiddu waxay ku xiran tahay (saw. 4): isku-xirnaanta ciidda aasaaska c, culayska ciidda ee ku xiga aasaaska _γ1 D_F, miisaanka gaarka ah ee ciidda ee prism-ka simbiriirrada firfircoon ee ballaciisu yahay B.

Hase yeeshee, iyadoo qaybinta xiisadda uu ciiddu ka qaato saameynta isku-xidhnaanta c iyo qoto-dheeraanta aasaaska Df ay ku siman tahay ballaca oo dhan, ie. leydi ah, qaybinta xiisadda uu ciiddu ka qaato saamaynta ballaca B waa saddex-xagal, ie. xiisadaha ugu waaweyn waxaa lagu qaataa bartamaha aasaaska, waxayna hoos ugu dhacaan dhinacyada halkaas oo ay eber yihiin.

Sl. 5. Jaantuska qodobka awoodda qaadista iyadoo ku xiran xagasha isjiidashada gudaha ee ciidda sida uu Terzaghi u qaatay

Qiimayaasha kala duwan ee xagasha laga bilaabo 0 ilaa 40°, Terzaghi wuxuu diyaariyey jaantusyada qodobbada qaadista (saw. 5). Si kastaba ha ahaatee qodobbada qaadista Nc, Nq iyo Nγ (xariiqyada buuxa ee sawirka 5) waxaa la qaadan karaa oo keliya marka ciiddu tahay mid cufan oo adag. Haddii ciiddu tahay dabacsan ama si weyn u cadaadismi karta, markaa waa in la qaataa qodobbada qaadista N’c, N’q iyo N’γ (xariiqyada go’an ee saw. 5), kuwaas oo bixiya 2/3 qiimaha iska-caabbinta khilaafka. Intaa waxaa dheer, xaaladdan waa in la qaataa 2/3 qiimaha isku-xirnaanta c ee lagu helay hab shaybaar, sidaas darteed xaaladdan waxaan leenahay qf = 2/3 cN’c + γ1 DfN’q + 0,5 γ2 BN’γ.

2. Cagta aasaaska ee qaab leydi

qf = 2/3 (1+0,3 B/L) cN’c + γ1 DfN’q + 0,5 γ2 BN’γ  halka L ay tahay dhererka salka aasaaska

3. Ku saabsan aasaaska dhulka ee qaab afar-gees

qf = 2/3 1,3 cN’c + γ1 DfN’q + 0,4 γ2 BN’γ  

4. Loogu talagalay saldhigga aasaaska ee qaab wareeg ah

qf = 2/3 1,3 cN’c + γ1 DfN’q + 0,6 γ2 rN’γ  halka r uu yahay raadiyaha cagta aasaaska.

Xisaabinta culayska la oggol yahay ee ciidda waxaa loo qaataa isir ammaan F: qa = qf/F. Qiimaha isirka ammaan wuxuu u dhexeeyaa 2 ilaa 3 iyadoo ku xiran xaaladaha ciidda iyo culayska.

Adeegsiga qaacidooyinka xisaabeed

Adeegsiga qaacidooyinka xisaabeed ee lagu go’aaminayo culayska la oggol yahay ee dhulka waxay u baahan tahay in la ogaado sifooyinka geo-makaanikada ee ciidda, kuwaas oo ah isku-xidhnaanta iyo is jiid-jiidka gudaha ee qoto-dheeraanta aasaaska iyo cufka mugga ee ciidda ka sarreysa iyo ka hooseysa salka aasaaska. Haddii ciidda aasaasku ay ku taallo hoosta heerka biyaha dhulka hoostiisa, sidoo kale waa in la tixgeliyaa kor-u-qaadista (buoyancy) marka la go’aaminayo cufka mugga ee ciidda.

Marka ay jiraan culaysyo waaweyn oo ciidda ah iyo dhismayaal waaweyn, marka qiimaha la helay ee culayska la oggol yahay ee ciidda iyadoo lagu salaynayo qaacidooyin xisaabeed si buuxda loo adeegsanayo, xisaabinta awoodda qaadista ciidda waa in lala socodsiiyaa xisaabinta degitaanka. Awoodda qaadista ee la xisaabiyey ee ciidda waa la aqbalaa oo keliya haddii xisaabinta degitaanku ay keentay degitaan ka yar kan loo oggol yahay nooca dhismahaas. Haddii ay dhacdo in xisaabintu keento degitaan ka weyn kan la oggol yahay, qiimaha la xisaabiyey ee culayska ciidda ee la oggol yahay iyadoo la adeegsanayo qaacidooyinka xisaabta lama aqbalo, balse habka aasaasidda waa in la beddelaa si loo helo degitaan yar, kuna jira xadka degitaanka la oggol yahay ee qaab-dhismeedka dhismahaas.

Saw. 6. Qoto-dheeraanta wax ku-taagidda ee waxtarka leh D__f

Qaaciidooyinka xisaabeed ee lagu go’aamiyo awoodda ugu dambeysa ee qaadista ciidda laguma xisaabtamin khilaafka daaha aasaaska, kaas oo sidoo kale ka qeyb qaata sidii iska-caabin ka dhan ah saameynta culayska, haddii aasaasku si adag uga taabto ciidda dhinacyada. Iska-caabbinta khilaafka daaha looma baahna in la tixgeliyo, sababtoo ah khilaafka dhabta ah ee daaha wuxuu jiraa oo keliya marka la isticmaalayo tiirar la geliyo ciidda, halka saldhigyada aasaaska khilaafka daaha uu yahay mid aan weynayn, maadaama saldhigyada lagu sameeyo godad hore loo qoday.

Adeegsiga qaacidooyinka xisaabeed ee aan tixgelin qaab-dhismeedka aasaaska waxay bixisaa natiijooyinka ugu dhow ee aasaaska qaab-xariiqeed, yacni marka dhererka aasaasku uu ka badan yahay laba jeer ballaciisa. Tijaabooyin ayaa lagu xaqiijiyey in, aasaasyada cagaha ah ee qaab laba-jibbaaran ama wareeg ah, jabku uu dhacayo culays xadka ah oo ka weyn kan lagu xisaabiyey qaacidooyinka xisaabeed boqolkiiba 10-30%. Cagaha qaab saddex-xagal ah waxay bixiyaan awood qaadasho ka yar tan xariiqda, halka cagaha qaab giraan ah ay bixiyaan awoodda qaadasho ugu yar, haddii aan la buuxin.

Qoto-dheeraanta aasaasidda Df waxaa loo xisaabiyaa sida qoto-dheeraanta wax-ku-oolka ah ee aasaasidda, laga soo bilaabo carrada salka aasaaska ilaa hoosta aasaaska (Jaantus 6). Marka ay tahay aasaas ka hooseeya qolal dhulka hoostiisa ah, qoto-dheeraanta wax-ku-oolka ah ee aasaasidda Df way ka duwan tahay qoto-dheeraanta aasaasidda iyo sidoo kale qoto-dheeraanta ka hooseysa dusha dhulka. Xaaladahaas, si loo xisaabiyo xadka iyo culeyska la oggol yahay ee ciidda, mar walba waa in la qaataa Df, maadaama ka sarreysa carrada salka aasaaska uu yaallo hawo aan ka hor imanayn riixitaanka dhinaceed ee ciidda ee ka dhasha culeyska aasaaska P.