మట్టిపై మంచు ప్రభావం

మంచు ప్రభావం వల్ల మట్టిలో ఏర్పడే వికృతులు

మంచు ప్రభావంలో ప్రవాహం లేని స్వేచ్ఛా నీరు 0°C వద్ద గడ్డకట్టి, అప్పుడు తన పరిమాణంలో 9% మేర విస్తరిస్తుంది. అయితే సన్నని కాపిల్లరీ నాళాలలోని నీరు 0°C వద్ద గడ్డకట్టదు, بلکه -1°C నుండి -78°C వరకు ఉండే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద గడ్డకడుతుంది. ఈ చివరి గడ్డకట్టే ఉష్ణోగ్రత అమెరికాలో నిర్వహించిన ప్రయోగశాల పరీక్షల ద్వారా నిర్ధారించబడింది. కాపిల్లరీ నాళం ఎంత సన్నగా ఉంటే, గడ్డకట్టే ఉష్ణోగ్రత అంత తక్కువగా ఉంటుంది.

మట్టిలో అన్ని దిశలలో పరస్పరం అనుసంధానమైన రంధ్రాలు ఉంటాయి, అవి కాపిల్లరీ గొట్టాలను ఏర్పరుస్తాయి. ఇసుకలో రంధ్రాలు పెద్దవిగా ఉండి విస్తృత కాపిల్లరీ గొట్టాలను ఏర్పరుస్తాయి; వాటిలో నీరు 0°C వద్ద లేదా కొంచెం తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద గడ్డకడుతుంది. నీరు సమంగా గడ్డకడుతుంది, ఈ సమయంలో రంధ్రాలలో మంచు స్ఫటికాలు ఏర్పడతాయి; వాటి పరిమాణం 9% వృద్ధి కావడం వల్ల మట్టి మీద గణనీయమైన వికృతులు ఏవీ కలగవు. సన్నని ధాన్య నిర్మాణం గల మట్టిలో రంధ్రాలు మరింత చిన్నవిగా ఉండి, ఇరుకైన కాపిల్లరీ గొట్టాలను ఏర్పరుస్తాయి; వాటిలో నీరు 0°C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద గడ్డకడుతుంది. అయితే ఉపరితల పొరలో మట్టి ఎప్పుడూ మరింత సడలినదిగా, పెద్ద రంధ్రాలతో ఉంటుంది; వాటిలో నీరు 0°C వద్ద గడ్డకట్టి మంచు స్ఫటికాలను రూపొందిస్తుంది. ఈ స్ఫటికాలు చిన్న రంధ్రాల నుండి చల్లబడిన నీటిని గొప్ప బలంతో తమవైపు ఆకర్షిస్తాయి; దీనిని స్ఫటికీకరణ బలం అంటారు. ఇలా ఆకర్షితమైన నీరు మంచు స్ఫటికాలతో తాకి తానే గడ్డకట్టి, మంచు స్ఫటికాల పరిమాణాన్ని పెంచుతూ, అవి మంచు లెన్సులుగా మారతాయి; వాటి మందం సుమారు 0,1 నుండి 10 mm వరకు ఉండవచ్చు. ఏర్పడిన మంచు లెన్సులు మంచు ప్రభావ సమయంలో మట్టిలో గణనీయమైన వికృతిని కలిగిస్తాయి; అనుకూలం కాని పరిస్థితుల్లో అది 30 మరియు 50 cm వరకు చేరవచ్చు.

మంచు ప్రభావం వల్ల మట్టిలో రూపాంతరం సంభవించడం మరియు దాని పరిమాణం ప్రధానంగా క్రింది 3 కారకాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది:

1. మట్టి గ్రాన్యులోమెట్రిక్ కూర్పు

2. భూగర్భ జల మట్టం

3. మంచు కొనసాగే సమయం.

Ad 1) కణ పరిమాణ పంపిణీ దృష్ట్యా, మంచు ప్రభావం అత్యధికంగా సూక్ష్మ కణాల మట్టిలో కనిపిస్తుంది; దాని రంధ్రాలు ఇరుకైన కాపిల్లరీ నాళాలను ఏర్పరచేంత చిన్నవిగా ఉండి, అదే సమయంలో మంచు ప్రభావం సమయంలో నీరు వేగంగా సంచరించేందుకు సరిపడా అధిక పారగమ్యతను కలిగి ఉంటుంది. ఇలాంటి మట్టి, మంచు పట్ల అత్యంత సున్నితమైనది; అది ఏర్పడే వేగం పరంగా కూడా, ఏర్పడే రూపాంతరాల పరిమాణం పరంగా కూడా. ఇవి ధూళిమయ మట్టులు, ఇవి ప్రధానంగా 0,02-0,002 mm పరిమాణం గల కణాలతో 구성మై ఉంటాయి. పరిమాణం >0,02 mm గల కణాలకు కాపిల్లరీ ఎక్కింపు ఎత్తు తక్కువగా ఉంటుంది, కాగా పరిమాణం < 0,002 mm గల కణాలకు కాపిల్లరీ ఎక్కింపు నెమ్మదిగా ఉంటుంది; అందువల్ల, రెండు సందర్భాల్లోనూ మంచు ప్రభావం కొనసాగుతున్న సమయంలో ప్రభావ జోన్‌లోకి తక్కువ పరిమాణంలోనే నీరు చేరగలదు. మట్టి-కల మట్టిలో 25% కంటే ఎక్కువ, పరిమాణం < 0,002 mm గల కణాలు ఉంటే, మట్టి పారగమ్యత చాలా తక్కువగా ఉంటుంది మరియు రంధ్రాలలో నీటి ప్రసరణ అంత నెమ్మదిగా ఉంటుంది, కాబట్టి మంచు లెన్సులు ఆకర్షించబడేలోపే అది రంధ్రాలలోనే ముందుగా గడ్డకడుతుంది.

Ad 2) నేల యొక్క గ్రాన్యులోమెట్రిక్ కూర్పుకు సంబంధించిన షరతుతో పాటు, మంచు ప్రభావం వల్ల నేల రూపాంతరాలు సంభవించాలంటే మరొక షరతు కూడా నెరవేరాలి. అది మంచు ప్రభావ ప్రాంతంలోకి నీరు చేరే అవకాశం ఉండాలి. ఈ షరతు నెరవేరకపోతే, అంటే మంచు వ్యవధిలో నిరంతరం వాటిలో ప్రవహించే నీటితో నేల యొక్క కాపిల్లరీలు సంబంధంలో లేకపోతే, నేల యొక్క గ్రాన్యులోమెట్రిక్ కూర్పు ఏదైనా అయినా మంచు వల్ల రూపాంతరాలు సంభవించవు.

భూగర్భ జల మట్టం ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, మంచు ప్రభావం వల్ల మట్టి వికృతులు కలగే అవకాశమూ అంత ఎక్కువ. భూగర్భ జల మట్టం, ఆ మట్టి యొక్క కాపిలరీ ఎగబాకే ఎత్తుకంటే ఎక్కువ లోతులో ఉంటే, మంచు ప్రభావం వల్ల వచ్చే వికృతులు స్వల్పంగా ఉంటాయి.

Ad 3) మంచు నిరంతరంగా నిలిచే వ్యవధి ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, అంతగా మంచు కారణంగా ఏర్పడే రూపాంతరాలు ఎక్కువగా ఉంటాయి, ఎందుకంటే పెద్ద మరియు అనేక మంచు లెన్స్‌లు ఏర్పడతాయి. బలమైన మరియు తాత్కాలిక మంచు తక్కువ రూపాంతరాలను కలిగిస్తుంది, ఎందుకంటే ఆ సందర్భంలో రంధ్రాల్లోని నీరు అకస్మాత్తుగా గడ్డకట్టి, నీటి కాపిల్లరీ ప్రవాహం నిలిచిపోతుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, మధ్యస్థ మరియు దీర్ఘకాలిక మంచు ఐస్ లెన్స్‌లు నిర్బాధంగా ఏర్పడటం వల్ల ఎక్కువ రూపాంతరాలను కలిగిస్తుంది.

డీక్లావింగ్ ప్రభావం

మంచు కరిగే సమయంలో, మొదట ఉపరితల నేల పైభాగంలో ఉన్న మంచు లెన్స్‌లు కరుగుతాయి, అయితే వాటి కింద వెంటనే గడ్డకట్టిన, అందువల్ల అప్రవేశ్యమైన పొర మిగులుతుంది. కరిగిన మంచు లెన్స్‌లు పెద్ద మొత్తంలో నీటిని ఇస్తాయి; అది కింద ఉన్న గడ్డకట్టిన పొరలోకి చొచ్చుకుపోలేకపోవడంతో, ఈ పెరిగిన నీటి పరిమాణం ఉపరితల పొరలో నేలను అతిగా తడిపి దానిని ద్రవరూప ద్రవ్యరాశిగా మార్చుతుంది, దీనికి ఎలాంటి బలమూ ఉండదు, ఒత్తిడిలో పక్కలకు నెట్టి బయటకు వస్తుంది. మంచు కరిగే ప్రభావం వల్ల నేల వికృతులు గణనీయంగా, కొన్ని సందర్భాల్లో ప్రమాదకరంగా ఉండవచ్చు. రైల్వే మార్గాలు మరియు రహదారుల్లోని కోతల్లో ఈ వికృతులు తరచుగా కనిపిస్తాయి; వసంతంలో కరిగిన మంచు లెన్స్‌ల నీటితో నేల అతిగా తడిసి, మలుపుల కుదుపులు కొంత మేర జారిపోవడం జరుగుతుంది. అలాగే రహదారులపై కూడా, ట్రాఫిక్ ప్రభావంతో, నీటితో అతిగా తడిసి తన మోయగల సామర్థ్యాన్ని కోల్పోయిన నేలపై ఉపరితలాలు వికృతమవుతాయి.

మట్టిపై మంచు ప్రభావాన్ని అంచనా వేయడానికి ప్రమాణం

వివిధ రకాల నేలలపై మంచు ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేసినప్పుడు, మంచుపట్ల ప్రవర్తన పరంగా రెండు రకాల నేలలను వేరు చేయాలని తేలింది: సురక్షితమైనవి మరియు మంచుకు ప్రమాదకరమైనవి.

మంచుకు సురక్షితమైన మట్టులు అనగా, ఎంతకాలం మంచు కొనసాగినా, మంచు లెన్సులు ఏర్పడని మట్టులు. ఈ రకమైన మట్టిలో దాని రంధ్రాలలోని నీరు మాత్రమే గడ్డకట్టి, మంచు స్ఫటికాలు ఏర్పడతాయి, మంచు ప్రభావంలో స్వల్ప వక్రీకరణలతో. ఈ గుంపులో గ్రావెల్, ఇసుక మరియు ఇలాంటి మట్టులు చేరుతాయి.

మంచుకు ప్రమాదకరమైన నేలలు అనేవి, వాటిలో మంచు లెన్స్‌లు ఏర్పడే నేలలు; దాంతో పెద్ద డిఫార్మేషన్లు సంభవించవచ్చు. మంచు ప్రభావం సమయంలో పైపొరలో మంచు లెన్స్‌ల రూపంలో చేరిన నీరు డీఫ్రాస్టింగ్ ప్రభావాన్ని కూడా కలిగిస్తుంది. ఈ వర్గంలో కొన్ని పొడి-క్లేయ్ నేలలు, ముఖ్యంగా పొడి నేలలు చేరతాయి.

మట్టిలో మంచు ప్రభావానికి ప్రతిఘటనను అంచనా వేయడానికి అనేక ప్రమాణాలు ఉన్నాయి; వాటిలో ఆర్థర్ కాసాగ్రాండే మరియు రుక్లి ప్రమాణాలు అత్యంత ప్రసిద్ధమైనవి, వీటిని ఇక్కడ వివరించబోతున్నాం.

ఎ. కాసాగ్రాండే ప్రమాణం

ఈ ప్రమాణం నేల యొక్క గ్రానులోమెట్రిక్ కూర్పుపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు ఇలా ఉంటుంది:

a) సమాన కూర్పు గల మట్టిలో, దాని అసమానత స్థాయి U < 5 అయినప్పుడు, 10% కంటే ఎక్కువగా 0,02 mm పరిమాణంలోని కణాలు ఉంటే ఆ మట్టి మంచు ప్రభావానికి ప్రమాదకరం.

b) అసమాన సమ్మేళనం గల నేలలో, దాని అసమానత స్థాయి U > 15 అయితే, 3% కంటే చిన్న పరిమాణం గల ముక్కలు 0,02 mm కంటే ఎక్కువగా ఉంటే ఆ నేల మంచుప్రభావానికి ప్రమాదకరం.

ఈ ప్రమాణం చాలా కాలం పాటు అమలు చేయబడుతూ ఎప్పుడూ నమ్మదగిన ఫలితాలను ఇచ్చినప్పటికీ, దీని లోపం ఏమిటంటే ఇది కేవలం మట్టியின் గ్రాన్యులేషన్‌పై మాత్రమే ఆధారపడి, మట్టిలో మంచు ప్రభావంపై ప్రభావం చూపే ఇతర కారకాలను పరిగణనలోకి తీసుకోదు. అందువల్ల నేడు ఈ ప్రమాణం చాలా కఠినమైనది మరియు ఆర్థికంగా అనుకూలం కానిదిగా పరిగణించబడుతోంది.

రుఖ్లియెవ్ ప్రమాణం

ఈ విధానం ప్రకారం, ఘన కణాల గట్టితనాన్ని ఆధారంగా మట్టిని రెండు భాగాలుగా విభజిస్తారు: మోటా కణాల భాగం, కణ వ్యాసం d > 2 mm, మరియు సన్నని కణాల భాగం, కణ వ్యాసం d < 2 mm. మంచు ప్రభావానికి మట్టి నిరోధకతను అంచనా వేయడానికి, సన్నని కణాల భాగ పరిమాణం మరియు మోటా కణాల భాగ పరిమాణం మధ్య సంబంధాన్ని ఏర్పాటు చేస్తారు; ఈ సంబంధం దిగువ మరియు పై పరిమితుల ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది (చిత్రం 1).

క్రింది పరిమితి అంటే పొడి నింపుడి బరువులో, అంటే 0,02 mm కంటే చిన్న వ్యాసం d గల ఘన కణాల గరిష్ఠ అనుమతించిన శాతం, అనగా 0-2 mm భాగం, దీనివల్ల అధిక భూగర్భ జలమట్టం, ప్రతికూల వాతావరణ పరిస్థితులు (దీర్ఘకాల మంచు) మరియు మట్టిలో అధిక సహజ తేమ వంటి అననుకూల పరిస్థితుల్లో మంచు కారణంగా దాదాపు ఎటువంటి నష్టం సంభవించదు.

పై హద్దు అంటే, అనుకూల పరిస్థితుల్లో—ఉదాహరణకు భూగర్భ జలమట్టం తక్కువగా ఉండటం, అనుకూల వాతావరణ పరిస్థితులు (తాత్కాలిక మంచు), మరియు నేలలో సహజ తేమ తక్కువగా ఉండటం—మంచు కారణంగా practically ఎలాంటి నష్టాలు కలుగని స్థితిలో, పొడి సన్న ధాన్య భాగం బరువులో d < 0,02 mm కణాల గరిష్ట అనుమతించబడిన శాతాన్ని సూచిస్తుంది.

చిత్రం 1 Rukliev ప్రమాణం ప్రకారం మట్టి మంచు ప్రమాదానికి అంచనా కోసం దిగువ మరియు ఎగువ పరిమితి

మట్టిలో మంచు ప్రభావానికి రక్షణ

మట్టిలో మంచు ప్రభావం లోతు ప్రాంతంలోని వాతావరణ పరిస్థితులపై ఆధారపడి ఉంటుంది. మన దేశంలో అది ప్రధానంగా 0,8 నుండి 1,0 m మీటర్ల లోతులో ఉంటుంది. అందువల్ల, 1,0 m కు సమానమైన లేదా అంతకంటే ఎక్కువ లోతులో పునాది ఉన్న నిర్మాణాలు మంచు ప్రభావానికి లోనుకావు.

రోడ్లపై రహదారి ఉపరితలాల వంటి తక్కువ లోతుతో పునాది వేసిన నిర్మాణాలు మంచు ప్రభావానికి లోనవుతాయి; ఇది గడ్డకట్టే సమయంలోను, కరుగే సమయంలోను ఉపరితలంలో ఎక్కువ వక్రీకరణలు మరియు నష్టాలను కలిగించగలదు. అందువల్ల రహదారులు మరియు విమానాశ్రయ రన్‌వేలను తయారు చేసే సమయంలో మట్టిపై మంచు ప్రభావాన్ని పరిశీలించడం అవసరం, మరియు పునాది మట్టి మంచుకు ప్రమాదకరంగా ఉన్నప్పుడు రక్షణ చర్యలు చేపట్టాలి. రహదారులు మరియు విమానాశ్రయాల్లో ఉపరితలానికి అత్యంత ప్రభావవంతమైన చర్య బఫర్ పొరను ఏర్పాటు చేయడం; దాని మందాన్ని మొత్తం ఉపరితల మందం మరియు బఫర్ పొర మందం 0,80 m భారీ రవాణాకు నుండి 0,60 m తేలికపాటి రవాణాకు వరకు ఉండేలా నిర్ణయిస్తారు. సాధారణంగా ఉపరితలం కింద 0,30 m మందం గల బఫర్ పొర మంచు ప్రభావానికి తగిన రక్షణను ఇస్తుంది.

తక్కువ పొరను నిర్మించేందుకు ఉపయోగించే పదార్థం సాధారణంగా ఇసుక లేదా ఇసుకమిశ్రమ కంకర; ఇది క్రింది షరతులను నెరవేర్చాలి:

ప్లాస్టిసిటీ సూచిక IP < 5

భాగం d < 0,02 mm యొక్క పరిమాణం 3% కంటే తక్కువ

అసమానత్వ స్థాయి U > 7.

20 cm మందంతో ఉన్న బఫర్ పొర యొక్క పై భాగం, తగినంత సంపీడనం లేక పరిమిత బరువును మోయగల సామర్థ్యం కారణంగా, ఏకరీతి సన్న ఇసుకగా ఉండకూడదు. ఈ భాగంలో బఫర్ పొర 30-70% ధాన్య పరిమాణం 2-30 mm కలిగిన ఇసుక గరుగుగా ఉండాలి. 30 mm కంటే పెద్ద ధాన్యాలు సిఫారసు చేయబడవు.

ఉపరితలంగా పునాదులు వేసిన ప్రహరీ గోడలు కూడా నేలలోని మంచు ప్రభావానికి లోనవుతాయి, దాంతో అవి వంగిపోతాయి; మంచు ప్రభావం పునరావృతమవుతున్న కొద్దీ కాలక్రమేణా అవి తలక్రిందులై కూలిపోవచ్చు. అందువల్ల నేల మంచు ప్రమాదకరమైనప్పుడు ఈ గోడలను 1,0 m లోతులో పునాది వేయాలి.