பனியின் தாக்கத்தால் மண்ணில் ஏற்படும் வடிவமாற்றங்கள்
பனிக்காற்றின் தாக்கத்தில் ஓட்டமில்லாத சுதந்திர நீர் 0°C இல் உறைகிறது, அப்போது அதன் பருமன் 9% அளவுக்கு விரிகிறது. ஆனால் குறுகிய கேபிலரி குழாய்களில் உள்ள நீர் 0°C இல் உறையாது; அதற்குப் பதிலாக -1°C முதல் -78°C வரையிலான குறைந்த வெப்பநிலைகளில் உறைகிறது. இந்த கடைசி உறைநிலை அமெரிக்காவில் நடத்தப்பட்ட ஆய்வகச் சோதனைகளால் நிர்ணயிக்கப்பட்டது. கேபிலரி குழாய் எவ்வளவு குறுகலாக இருக்கிறதோ, உறைநிலை அவ்வளவு குறைவாக இருக்கும்.
மண்ணில் எல்லாத் திசைகளிலும் ஒன்றோடு ஒன்று இணைந்துள்ள துளைகள் உள்ளன; அவை நுண்குழாய்களை உருவாக்குகின்றன. மணலில் துளைகள் பெரியவை; அவை விசாலமான நுண்குழாய்களை உருவாக்குகின்றன, அதில் நீர் 0°C-இல் அல்லது அதைவிடச் சற்றுக் குறைந்த வெப்பநிலையில் உறைகிறது. நீர் சமமாக உறைகிறது; இதனால் துளைகளில் பனிக்கிரிஸ்டல்கள் உருவாகின்றன, அவற்றின் அளவுச்சேர்க்கை 9%-இல் எந்த குறிப்பிடத்தக்க மண்ண்வடிவமாற்றத்தையும் ஏற்படுத்தாது. நுண்துகள்கள் கொண்ட மண்ணில் துளைகள் சிறியவை, மேலும் அவை குறுகிய நுண்குழாய்களை உருவாக்குகின்றன; அவற்றில் நீர் 0°C-ஐவிடக் குறைந்த வெப்பநிலைகளில் உறைகிறது. ஆனால் மேற்பரப்பு அடுக்கில் மண் எப்போதும் தளர்வாக, பெரிய துளைகளுடன் இருக்கும்; அதில் நீர் 0°C-இல் உறைந்து பனிக்கிரிஸ்டல்களை உருவாக்குகிறது. இந்த கிரிஸ்டல்கள் குறுகிய துளைகளிலிருந்து குளிர்ந்த நீரை பெரும் வலிமையுடன் தங்களை நோக்கி இழுத்துக்கொள்கின்றன; இதை கிரிஸ்டலாக்கும் விசை என்று அழைக்கப்படுகிறது. இவ்வாறு இழுக்கப்பட்ட நீர் பனிக்கிரிஸ்டல்களுடன் தொடர்புக்கு வந்து தானும் உறைந்து, பனிக்கிரிஸ்டல்களின் அளவை அதிகரிக்கிறது; அவை பனிப்படிக லென்ஸ்களாக மாறுகின்றன, அவற்றின் தடிப்பு சுமார் 0,1 முதல் 10 mm வரை இருக்கலாம். உருவான பனிப்படிக லென்ஸ்கள் உறைபனி தாக்கத்தின் போது மண்ணில் கணிசமான வடிவமாற்றத்தை ஏற்படுத்துகின்றன; குறிப்பாக எதிர்மறையான சூழ்நிலைகளில் இது 30 மற்றும் 50 cm வரை செல்லலாம்.
பனிக்கலத்தின் தாக்கத்தால் மண்ணில் ஏற்படும் வடிவமாற்றத்தின் தோற்றமும் அளவும் முக்கியமாக கீழ்க்கண்ட 3 காரணிகளின்மீது சார்ந்துள்ளது:
-
நிலத்தடி நீர் மட்டம்
-
பனிக்காலத்தின் நீட்சி.
Ad 1) தாண்மைத்தன்மை அமைப்பைப் பொருத்தவரை, மிகுந்த பனித் தாக்கம் நுண்ணிய துகள்களைக் கொண்ட மண்ணில் காணப்படுகிறது; அதன் துளைகள் குறுகிய கேப்பிலரி குழாய்களை உருவாக்குமளவு சிறியவையாக உள்ளன, அதே நேரத்தில் பனித் தாக்கம் நடைபெறும் போது நீர் வேகமாகச் சுழலத் தக்க அளவு ஊடுருவுதலும் உள்ளது. இப்படியான மண், நிகழ்வின் வேகத்திலும் உருவாகும் வடிவமாற்றங்களின் அளவிலும், பனிக்குப் பெரிதும் உணர்திறன் உடையது. இவை பெரும்பாலும் 0,02-0,002 mm அளவுள்ள துகள்களைக் கொண்ட தூசி மண்ணாகும். >0,02 mm அளவுள்ள துகள்களுக்கு கேப்பிலரி ஏற்றத்தின் உயரம் குறைவு; < 0,002 mm அளவுள்ள துகள்களுக்கு கேப்பிலரி ஏற்றம் மெதுவாகும்; எனவே இரு நிலைகளிலும் பனிக்காலத்தில் பனித் தாக்கப் பகுதிக்கு சிறிதளவு நீரே சேர முடியும். களிமண் மண்ணில் 25%-க்கும் அதிகமாக < 0,002 mm அளவுள்ள துகள்கள் இருந்தால், மண்ணின் ஊடுருவுதல் மிகக் குறைவாக இருக்கும்; துளைகளில் நீரின் சுழற்சி அதீத மெதுவாக இருப்பதால், பனிக்கட்டிகள் ஈர்க்கப்படுவதற்கு முன் அது துளைகளிலேயே உறைந்து விடுகிறது.
Ad 2) மண்ணின் துகள்மிதைமை அமைப்புக்கான நிபந்தனைகளுடன் கூட, பனிக்காலத்தில் மண் வடிவமாற்றம் ஏற்பட இன்னொரு நிபந்தனையும் பூர்த்தியாக இருக்க வேண்டும். அதாவது, பனியின் தாக்கப் பகுதிக்கு நீர் தொடர்ந்து வரச்செய்யும் வாய்ப்பு இருக்க வேண்டும். இந்த நிபந்தனை பூர்த்தியாகாதிருந்தால், அதாவது மண்ணின் கேப்பிலரிகள் பனிக்காலத்தில் அவற்றின் வழியாக இடையறாது பாயும் நீருடன் தொடர்பில் இல்லாவிட்டால், மண்ணின் துகள்மிதைமை அமைப்பு எப்படியிருந்தாலும் பனியால் ஏற்படும் வடிவமாற்றங்கள் நிகழாது.
நிலத்தடி நீர்மட்டம் உயரமாக இருப்பின், பனியின் தாக்கத்தால் மண் வடிவமாற்றம் ஏற்படும் வாய்ப்பு அதிகமாகும். குறிப்பிட்ட மண்ணின் நீரின் காப்பிலரி ஏற்ற உயரத்தைவிட நிலத்தடி நீர்மட்டம் ஆழத்தில் இருந்தால், பனியின் தாக்கத்தால் ஏற்படும் வடிவமாற்றங்கள் மிகக் குறைவாக இருக்கும்.
Ad 3) பனிக்காலத்தின் இடையறாத காலம் அதிகமாக இருக்குமாயின், பெரியதும் பலதுமான உறைநீர் தட்டுக்கள் உருவாவதால் பனியால் ஏற்படும் வடிவமாற்றங்களும் அதிகமாகும். தீவிரமான, குறுகிய கால பனி குறைவான வடிவமாற்றங்களை உண்டாக்கும்; ஏனெனில் அந்நிலையில் துளைகளில் உள்ள நீர் திடீரென உறைந்து, கேப்பிலரி நீரோட்டம் நிற்கிறது. மாறாக, மிதமானவும் நீண்டகாலமும் நீடிக்கும் பனி, உறைநீர் தட்டுக்கள் தடை இல்லாமல் உருவாவதால், அதிக வடிவமாற்றங்களை உண்டாக்கும்.
மரச்சிராய்ப்பு நீக்கத்தின் விளைவு
உறைந்த நிலம் உருகும் போது, முதலில் மேற்பரப்பு மண்ணின் மேல் பகுதியில் உள்ள பனிக் கண்ணிகள் உருகுகின்றன; அதற்குக் கீழே உடனடியாக உறைந்த, ஆகையால் ஊடுருவ முடியாத ஒரு அடுக்கு மீதமிருக்கும். உருகிய பனிக் கண்ணிகள் பெருமளவு நீரை வழங்குகின்றன; அது உறைந்த கீழ் அடுக்கை ஊடறுத்து செல்ல முடியாததால், மேற்பரப்பு அடுக்கில் நீரின் இந்த அதிகரிப்பு மண்ணை அதீத ஈரப்பதமடையச் செய்து, அதனை திரவத் தன்மை கொண்ட ஒரு வெகுவாக மாற்றுகிறது; அதற்கு எந்த உறுதித்தன்மையும் இல்லை, மாறாக அழுத்தத்தின் கீழ் பக்கமாக தள்ளப்படுகிறது. உறைதல் நீங்குவதால் மண்ணில் ஏற்படும் வடிவமாற்றங்கள் குறிப்பிடத்தக்கவையாகவும் சில சந்தர்ப்பங்களில் ஆபத்தானவையாகவும் இருக்கலாம். இவ்வகை வடிவமாற்றங்கள் ரயில் பாதைகள் மற்றும் சாலைகளின் வெட்டுப்பகுதிகளில் பொதுவாகக் காணப்படுகின்றன; அங்கு வசந்த காலத்தில் உருகிய பனிக் கண்ணிகளால் மண் நீரால் அதிக அளவில் நிரம்பி, சரிவுகள் பகுதி தள்ளிச் சரிவதுண்டு. அதேபோல், போக்குவரத்து காரணமாக, நீரால் அதீத ஈரப்பதமடைந்து தாங்குதிறனை இழந்த மண்ணில் சாலை மேற்பரப்புகளும் வடிவமாறுகின்றன.
மண்ணில் பனிப்பொழிவு ஏற்படுத்தும் விளைவுகளை மதிப்பிடும் அளவுகோல்
பல்வேறு மண் வகைகளில் உறைபனியின் தாக்கத்தை ஆய்வு செய்ததில், உறைபனி நடத்தைப் பொருத்தவரை இரண்டு வகை மண்ணை வேறுபடுத்த வேண்டும் என்று முடிவுக்கு வந்தனர்: பாதுகாப்பானவை மற்றும் உறைபனிக்கு ஆபத்தானவை.
பனிக்குச் பாதுகாப்பான மண்ணுகள் என்பது, பனிக்காலத்தின் நீட்சி எவ்வளவு நீண்டதாக இருந்தாலும், பனிக் குவிகள் உருவாகாத மண்ணுகள் ஆகும். இந்த வகை மண்ணில் அவற்றின் துளைகளில் உள்ள நீர் மட்டும் உறைந்தும், பனிப் படிகங்கள் உருவாகியும், பனியின் செயலால் மிகச்சிறிய வடிவமாற்றங்களே ஏற்படுகின்றன. இந்த குழுவில் சுண்டல், மணல் மற்றும் இதே போன்ற மண்ணுகள் அடங்குகின்றன.
பனிக்காலத்தில் ஆபத்தான மண் என்பது, அதில் பனிப்படிகக் குவிகள் உருவாகி, அதன் விளைவாக அதிக விகித வடிவமாற்றங்கள் ஏற்படக்கூடிய மண் ஆகும். மேற்பரப்பு அடுக்கில் சேரும் நீர், பனிப்படிகக் குவிகளாக, பனியின் தாக்கத்தின் போது உருகச் செய்யும் விளைவையும் ஏற்படுத்துகிறது. இக்குழுவில் சில தூசி-களிமண் மண்ணுகள், குறிப்பாக தூசி மண்ணுகள் அடங்கும்.
மண்ணின் பனிச்சார்பு நிலைத்தன்மையை மதிப்பிட பல அளவுகோல்கள் உள்ளன; அவற்றில் ஆர்தர் காசக்ராண்டே மற்றும் ருக்லி அளவுகோல்கள் மிகப் பிரபலமானவை, இவற்றை இங்கு விளக்குகிறோம்.
காசகிராண்டேயின் அளவுகோல் A.
இந்த அளவுகோல் மண்ணின் துகளளவியல் அமைப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டது, மேலும் இவ்வாறு கூறப்படுகிறது:
a) ஒரேமாதிரியான அமைப்புடைய மண்ணில், அதின் அசமனப் படிநிலை U < 5 ஆக இருந்தால், அது 10% க்கும் அதிகமான, 0,02 mm க்கும் குறைந்த அளவுள்ள துகள்களை கொண்டிருந்தால் பனிக்குப் பாதிப்பானதாகும்.
b) சமமற்ற அமைப்புடைய மண்ணில், அதன் சமமற்ற தன்மை அளவு U > 15 ஆக இருந்தால், 3%-ஐ விட அதிகமான, 0,02 mm-க்கு கீழான அளவுடைய துகள்கள் இருந்தால் அந்த மண் பனிக்கு ஆபத்தானதாகும்.
இந்த நெறிமுறை நீண்ட காலமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு எப்போதும் நம்பகமான முடிவுகளைத் தந்திருந்தாலும், அதன் குறைபாடு என்னவெனில், அது மண்ணின் தானிய அளவை மட்டுமே அடிப்படையாகக் கொண்டது; மண்ணில் பனியின் தாக்கத்தைப் பாதிக்கும் பிற காரணிகளை கணக்கில் எடுக்கவில்லை. அதனால் இன்று இந்த நெறிமுறை மிகக் கடுமையானதும் பொருளாதாரமற்றதும் எனக் கருதப்படுகிறது.
ருக்லியேவ் அளவுகோல்
இந்த முறையின்படி, திண்ம துகள்களின் உறுதித்தன்மையைப் பொறுத்து மண் இரண்டு பிரிவுகளாகப் பிரிக்கப்படுகிறது: கரடுமுரடான தானியப் பிரிவு, d > 2 mm விட்டமுள்ள துகள்கள், மற்றும் நுண்தானியப் பிரிவு, d < 2 mm விட்டமுள்ள துகள்கள். மண்ணின் பனிக்குத் தாங்கும் திறனை மதிப்பிட, நுண்தானியப் பிரிவின் அளவு மற்றும் கரடுமுரடான தானியப் பிரிவின் அளவு ஆகியவற்றுக்கிடையிலான சார்பு அமைக்கப்படுகிறது; இந்த சார்பு கீழ் மற்றும் மேல் எல்லைகளால் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது (படம் 1).
கீழ் வரம்பு என்பது, உலர் நிரப்பின் எடையின் அடிப்படையில் d < 0,02 mm அளவுள்ள திடத் துகள்களின் அனுமதிக்கப்படும் அதிகபட்ச சதவீதத்தை, அதாவது 0-2 mm பகுதியை குறிக்கிறது; இதை மீறாத அளவில், உயர்ந்த நிலத்தடி நீர் மட்டம், சாதகமற்ற காலநிலை (நீண்டகால பனிபொழிவு) மற்றும் மண்ணின் அதிக இயற்கை ஈரப்பதம் போன்ற பாதகமான சூழ்நிலைகளிலும், கிட்டத்தட்ட எந்த சேதமும் ஏற்படாது.
மேல் எல்லை என்பது, d < 0,02 mm என்ற துகள்களின் மிக அதிகமாக அனுமதிக்கப்படும் சதவீதத்தை குறிக்கும்; இது உலர்ந்த நுண்ணரிப்பு பகுதியின் எடையின் அடிப்படையில் கணக்கிடப்படுகிறது. இந்நிலையில், குறைந்த நிலத்தடி நீர்மட்டம், சாதகமான காலநிலைச் சூழ்நிலைகள் (குறுகியகால பனி) மற்றும் மண்ணின் குறைந்த இயற்கை ஈரப்பதம் போன்ற உகந்த நிலைகளில், உறைபனியால் நடைமுறையில் எவ்வித சேதமும் ஏற்படாது.
படம் 1 ருக்லியேவின் அளவுகோலின்படி மண்ணின் பனிப்பாதிப்பு அபாயத்திற்கான கீழ் மற்றும் மேல்ச் sınை
மண்ணில் பனியின் செயல்பாட்டிலிருந்து பாதுகாப்பு
மண்ணில் உறைபனியின் தாக்கத்தின் ஆழம் அந்தப் பகுதியின் காலநிலை நிலைகளைப் பொறுத்தது. நமது நாட்டில் அது பெரும்பாலும் 0,8 முதல் 1,0 m வரை தரை மேற்பரப்பின் கீழ் இருக்கும். ஆகவே, 1,0 m ஆழத்தில் அல்லது அதற்கு அதிகமாக அடித்தளம் அமைக்கப்பட்ட கட்டமைப்புகள் உறைபனி தாக்கத்துக்குள் வராது.
சாலைவழிப் பாதைகள்போன்ற மேற்பரப்பாக அடித்தளமிடப்பட்ட அமைப்புகள் பனியின் தாக்கத்திற்கு உட்படுகின்றன; இது உறையும்போதும் உருகும்போதும் சாலைவழிப் பகுதியில் பெரிய வடிவமாற்றங்களையும் சேதங்களையும் ஏற்படுத்தலாம். எனவே, சாலைகளிலும் விமான நிலையங்களின் புறப்படுதல்-தரையிறங்கும் ஓடுபாதைகளிலும் பாதை அமைக்கும் போது, மண்ணின் பனி தாக்கத்தைக் குறித்து பரிசோதிக்க வேண்டும்; அடித்தள மண் பனிக்கு ஆபத்தானதாக இருந்தால், பாதுகாப்பு நடவடிக்கைகள் எடுக்கப்பட வேண்டும். சாலைகளிலும் விமான நிலையங்களிலும் மிகச் செயல்திறன் வாய்ந்த நடவடிக்கை தாங்கும் அடுக்கை அமைப்பதாகும்; அதன் தடிமன், போக்குவரத்து கனமாக இருந்தால் மொத்த பாதை மற்றும் தாங்கும் அடுக்கின் தடிமன் 0,80 m ஆகவும், இலகு போக்குவரத்துக்கு 0,60 m ஆகவும் இருக்குமாறு நிர்ணயிக்கப்படுகிறது. பெரும்பாலும், பாதையின் கீழ் 0,30 m தடிமனுள்ள தாங்கும் அடுக்கு பனி தாக்கத்திலிருந்து போதுமான பாதுகாப்பை வழங்குகிறது.
தடுப்பு அடுக்கை உருவாக்கப் பயன்படும் பொருள் பொதுவாக மணல் அல்லது மணற்பாங்கான சரள் ஆகும்; இது பின்வரும் நிபந்தனைகளை பூர்த்தி செய்ய வேண்டும்:
பிளாஸ்டிசிட்டி குறியீடு IP < 5
d < 0,02 mm என்ற பகுதியின் அளவு 3%-ஐவிடக் குறைவு
ஒற்றுமையின்மை அளவு U > 7.
20 cm தடிமனுள்ள தணிக்கைக் கட்டின் மேற்பரப்பு பகுதி, போதுமான அடர்த்தி இல்லாமை மற்றும் குறைந்த சுமை தாங்கும் திறன் காரணமாக, ஒரே தன்மையுடைய நுண்மணல் ஆக இருக்கக் கூடாது. இந்த பகுதியில் தணிக்கைக் கட்டு 30-70% அளவுள்ள துகள்களைக் கொண்ட மணல்மிக்க சரளையாக இருக்க வேண்டும்; துகள்களின் அளவு 2-30 mm ஆக இருக்க வேண்டும். 30 mm-ஐ விட பெரிய துகள்கள் பரிந்துரைக்கப்படவில்லை.
அடித்தளம் ஆழமற்ற வகையில் அமைக்கப்பட்ட சுற்றுச்சுவர் மதில்களும் மண்ணில் உள்ள பனியின் தாக்கத்திற்குட்பட்டு சாய்கின்றன; இதனால் காலப்போக்கில் மீண்டும் மீண்டும் பனித் தாக்கம் ஏற்பட்டால் அவை கவிழ்ந்து இடிந்துவிடும். ஆகவே, மண் பனியால் பாதிக்கப்படும் அபாயம் உள்ளபோது, இந்தச் சுவர்களை 1,0 m ஆழத்தில் அடித்தளமிட வேண்டும்.