Таҳти таъсири бор ҳар як хок, ба истиснои санги сахт, менишинад. Нишаст умуман аз ду сабаб ба вуҷуд меояд: фишурдашавии хок яъне кам шудани ҳаҷми он дар натиҷаи берун рондани ҳаво ё об аз ковокии он ва ҷойивазкунии паҳлӯии хок дар канорҳои таҳкурсӣ дар натиҷаи лағжиши зарраҳои сахти хок.
Нишасти хок дар натиҷаи фишурдашавӣ аз деформатсияҳои эластикӣ ва пластикӣ иборат аст, ки аз бори таҳкурсӣ ба вуҷуд меоянд, ҳангоми бардоштани бор хок қисман ба ҳолати ибтидоӣ бармегардад.
Фурӯравӣ дар натиҷаи фишордиҳии паҳлӯӣ-и хок танҳо аз деформатсияҳои пластикӣ иборат аст, ки ҳангоми борбардорӣ аз байн бурда шавад ҳам, хок ба ҳолати ибтидоӣ барнамегардад. Онҳо бештар ҳангоми таҳкурсии хурде ба вуҷуд меоянд, ки дар чуқурии кам аз сатҳи замин иҷро шудаанд. Ҳамчунин фишордиҳии паҳлӯии хок дар хоки хеле намнок ва бо кунҷи ками соиши дохилӣ ба амал меояд.
Азбаски борбардории иҷозатдодашудаи хок дар минтақаи деформатсияҳои эластикӣ-пластикӣ гирифта мешавад, ҳисоби нишаст танҳо дар асоси камшавии ковокии хок зери бор анҷом дода мешавад, дар ҳоле ки нишастҳо дар натиҷаи тела додани паҳлуии хок сарфи назар карда мешаванд, зеро онҳо ночиз шуморида мешаванд.
Нишаст дар натиҷаи зичкунӣ аз гузаронандагии хок вобаста аст, зеро он ба ҳисоби ковокиҳо сурат мегирад, ки дар хоки табиӣ ҳамеша каму беш бо об пур шудаанд. Бинобар ин, нишасти хок зери бор аслан як падидаи гидродинамикӣ мебошад, зеро раванди нишаст аз суръати берун рондани об аз ковокиҳо вобаста аст, ки дар он гузаронандагии хок нақши асосӣ дорад.
Хокҳои ноҳамҷинс, ба монанди шағал ва рег, пораҳои калон доранд, бинобар ин гузаронандагии онҳо баланд аст ва оби дар пораҳо буда зери бори таҳкурсӣ зуд берун фишурда мешавад. Аз ин рӯ, дар хоки ноҳамҷинс нишасти таҳкурсӣ зери бор зуд ба амал меояд, одатан ҳанӯз ҳангоми сохтмон ё пас аз муддати кӯтоҳ баъди он. Аз ҳамин сабаб нишасти таҳкурсӣ дар хоки ноҳамҷинс кам ба ҳисоб гирифта мешавад.
Хокҳои пайваста дорои ковокии майдаанд, гузарониши онҳо кам аст ва берун шудани об аз ковокиҳо зери таъсири борбардории таҳкурсӣ метавонад хеле тӯл кашад, дар баъзе гилҳои майдадона ҳатто даҳсолаҳо. Ғайр аз ин, чун ковокии умумии хоки пайваста нисбат ба хоки нопайваста хеле бештар аст, нишасти хоки пайваста хеле калонтар мебошад.
Дар хоки когезионӣ, ки ковокии он қисман бо ҳаво ва қисман бо об пур шудааст, аввал нишаст ба сабаби зичшавии ҳаво дар ковокиҳо ба амал меояд, дар ҳоле ки миқдори об бетағйир мемонад, баъд нишаст ба сабаби берун ронда шудани об аз ковокиҳо рух медиҳад. Ҳангоми боркунии статикӣ ба хок дар натиҷаи таъсири вазн ва бори фоиданоки таҳкурсӣ ҳар дуи ин навъ нишаст ба вуҷуд меоянд, аммо раванди замонии нишаст гуногун аст.
Инчунин сабабҳои дигаре мавҷуданд, ки нишасти хокро ба вуҷуд меоранд, монанди поинравии доимии сатҳи обҳои зеризаминӣ, тағйироти химиявии таркиби хок ва дигар халалдоршавиҳо дар хок.
Омӯзиши нишаст аз ҳисоби пешакии нишаст, ки дар асоси озмоиши лаборатории намунаҳои хок анҷом дода мешавад, ва мушоҳидаи нишаст, ки дар вақти сохтмони объект ва муддате пас аз он гузаронда мешавад, иборат аст.
Ҳисоби суфташавӣ ҳангоми борбардории марказии таҳкурсӣ
Биёед пояи таҳкурсии навъаш панҷарашаклро, ки дар хоке асос ёфтааст ва аз чанд қабати гуногун иборат мебошад, баррасӣ кунем, масалан қабати қуми H0, яъне H1 зери поя, қабати хоки гилдор бо ғафсии H2, қабати гили зарраҳои майда бо ғафсии H3, ки зери он шағали фишурда бо ғафсии калонтар ҷойгир аст, бо сатҳи обҳои зеризаминӣ NPV (расм. 1a).
Барои ҳисобкунии нишаст лозим аст диаграммаи шиддатҳо аз ҳисоби вазни худии хокро (диаграммаи чап дар расми 1b) ва диаграммаи шиддатҳо аз таъсири бори иловагӣ аз таҳкурсиро (диаграммаи рост дар расми 1b) татбиқ кунем. Диаграммаи шиддатҳо аз ҳисоби вазни худии хокро аз ғафсии қабатҳо Σ_H_ ва вазнҳои ҳаҷмии онҳо γ мегирем. Агар вазни ҳаҷмии рег γ1, рег зери об γ’1, хоки гилӣ зери об γ’2, гил зери об γ’3 бошад, шиддатҳои фишор дар хок аз ҳисоби вазни худии хок чунин хоҳанд буд (расми 1)
γ1 · H’; γ’1 · H’’; γ’2 · H2; γ’3 · H3;
Диаграммаи шиддатҳо дар натиҷаи таъсири борро бо ҳисоб аз рӯи ягон усули маълум, масалан аз рӯи Steinbrenner ё Newmark, барои чуқуриҳои гуногун зери таҳкурсӣ ба даст меорем.
Агар P‑ро ҳамчун борбардории таҳкурсӣ, A‑ро ҳамчун сатҳи он, ки бо хок тамос мегирад, ва γ1‑ро ҳамчун вазни ҳаҷмии хок дар чуқурии гузоштани таҳкурсӣ t поёнтар аз сатҳи замин нишон диҳем, борбардории хосаи таҳкурсӣ P/A буда, дар ҳамон чуқурӣ вазни худии хок γ1t аст. Барои ба даст овардани борбардории иловагии хок дар натиҷаи борбардории таҳкурсӣ, бояд фишори вазни худии хок γ1t аз борбардории таҳкурсӣ P/A тарҳ карда шавад, бинобар ин борбардории иловагии хок баробар аст ба
p0 = P/A – γ1t.
Дар ҳамон умқи t шиддати γ1t низ бинобар вазни худии хок таъсир мекунад, аз ин рӯ дар ҳамин умқ шиддати умумӣ (P/A – γ1t) + γ1t, амал мекунад, дар ҳоле ки консолидасияи хок таҳти шиддати γ1t пеш аз сохтмони иншоот анҷом ёфтааст.
Рас. 1. Ҳисоби нишаст ҳангоми боркунии марказии поя
Аммо агар як қисми таҳкурсӣ болотар аз пояи таҳкурсӣ бо хок пур карда шавад (расм 1c), борбардории хоки пуркардашуда 2_Q_ ба ҳисоб гирифта мешавад, то ки дар ин ҳолат бори иловагӣ баробар бошад
_P+2_Q/A – γ1t.
Барои таҳкурсии навори шаклдошта A = b x 1,0 m дар 1 m’ таҳкурсӣ.
Ҳисоби нишаст барои ҳамаи қабатҳои хоки фишурдашаванда то умқи таъсири борбардории таҳкурсӣ анҷом дода мешавад. Пештар ҳамчун ҳадди таъсири борбардории иншоот умқе ҳисоб мешуд, то он ҷо ки шиддатҳои дорои шиддатнокии ≥ 10% p0 ҳукмронанд. Имрӯз қабул шудааст, ки ин ҳадд дар он умқест, ки дар он шиддати аз бори иловагӣ pz баробар ба 20% шиддати вазни худии хок аст: pz = 0,2 ·γ_Σ_H. Поёнтар аз ин умқ нишаст ҳисоб карда намешавад. Мувофиқи як қоидаи дигар тавсия мешавад, ки ҳисоби нишаст барои қабатҳо то умқи 2_b_ то 3_b_ анҷом дода шавад, ки дар он b паҳноии таҳкурсӣ мебошад. Агар дар охир қабати шағалмонанд, мисли расми 1a, ҷойгир бошад, он барои ҳисоби нишаст ба назар гирифта намешавад, зеро нишасти он зери бори таҳкурсӣ ночиз буда, ҳангоми сохтмон ба амал меояд.
Дар умқи z зери подоши таҳкурсӣ, аз сабаби вазни худи хок шиддати фишор pg ба вуҷуд меояд (рас. 1b), ки дар он таъсири қувваи бардоштан низ ба назар гирифта шудааст. Ба ин шиддати ибтидоии фишор, фишор pz аз таъсири борбардории сохтмон дар ҳамон умқ илова мешавад. Бинобар ин, дар ҳар нуқтаи M дар умқи z зери подоши таҳкурсӣ шиддати умумии фишор pn = pg + pz ҳукмфармост.
Таҳти таъсири боркунии иловагӣ, хок менишинад ва ба самти паҳлӯ деформатсия мешавад. Агар деформатсияҳои паҳлӯӣ сарфи назар карда шаванд, зеро онҳо нисбатан хурданд, чунки боркунии иҷозатдодашудаи хок дар минтақаи деформатсияҳои эластикӣ-пластикӣ аст, мумкин аст қабул кард, ки ҳисобкунии нишаст бар асоси озмоиши фишурдашавӣ дар эдометр бо намунаи нопаймон, ки аз минтақаи нуқтаи мушоҳидашуда дар хок гирифта шудааст, анҷом дода мешавад; бо ин озмоиш модули фишурдашавии хок Ms муайян карда мешавад.
Дар асоси қонуни Ҳук мо дорем
Δ_s_ = pz/Ms,
ки дар он Δ_s_ нишасти махсус ба воҳиди ғафсии қабат аст, pz шиддат дар чуқурии хоки z дар натиҷаи борбардории иловагӣ мебошад.
Агар мо ғафсии кофатан хурди қабати dz-ро фарз кунем, то ки pz ва Ms ҳамчун доимӣ қабул шаванд, нишастани элементарӣ хоҳад буд
Δ_s dz_ = pz/Ms dz.
Ҷамъшавии умумии қабати ғафсии H чунин хоҳад буд
Агар pZ ва MS барои қабати ғафсии H доимӣ бошанд, хоҳад буд
s = pz/Ms · H.
Дар асл pz ва Ms барои қабати ғафсии H1 доимӣ нестанд, балки қимати миёнаи онҳо дар нуқтаи M қабул карда мешавад.
Модули фишурдашавии хок Ms барои ҳар як қабат алоҳида бо роҳи лабораторӣ муайян карда мешавад. Барои хоки одатан консолидацияшуда, модули Ms аз диаграммаи компрессияи ибтидоӣ муайян карда мешавад, ки дар он боркунии умумӣ σ2 = pg + pz; σ1 = pg = Σ_γt,_ боркунии иловагӣ Δ_σ_ = σ2 – σ1 = (pg + pz) – pg, ва қиматҳои мувофиқи компрессияи нисбӣ Δ_h2_/h ва Δ_h1_/h, мебошанд, аз ин рӯ
Аммо агар сухан дар бораи гили аз ҳад зичшуда равад, он гоҳ модули фишурдашавӣ аз диаграммаи компрессияи дуюмдараҷа муайян карда мешавад. Аз мисол дар sl. 2 мо дорем барои:
Расм. 2. Муайян кардани модули фишурдашавии хок дар асоси диаграммаи компрессияи нисбӣ
Аз гуфтаҳои боло бармеояд, ки нишасти гили пешакӣ таҳкимёфта нисбат ба нишасти хоки муқаррарӣ таҳкимёфта хеле камтар хоҳад буд.
Таъсири сахтии таҳкурсӣ ба нишаст
Гарчанде ки дар амал асосҳои комилан эластикӣ вуҷуд надоранд, ки дар онҳо нишасти як нуқта аз нишасти нуқтаи ҳамсоя вобаста набошад, барои ҳисобкунии нишаст асосҳои эластикӣ ва сахт фарқ карда мешаванд.
Пояҳои эластикӣ, ки таҳти онҳо партовҳои сангӣ ва теппакҳои пуркардашуда дар назар дошта мешаванд, ҳангоми боркунии яксон дар нуқтаҳои алоҳида нишастҳои гуногун ба вуҷуд меоранд. Аз ин рӯ, дар чунин пояҳо ҳисобкунии нишаст на барои тамоми сатҳи борбардор, балки барои нуқтаҳои алоҳидаи он анҷом дода мешавад: нуқтаҳои кунҷии A, B, C ва D, нуқтаҳои миёнаи паҳлӯҳо E, F, H ва J ва нуқтаи марказии G-и сатҳи росткунҷа (рас. 3). Ҳангоми боркунии яксон нишасти нуқтаҳои B, C ва D ҳамонанди нуқтаи A аст, нишасти нуқтаи H ҳамонанди нуқтаи E, нуқтаи J ҳамонанди нуқтаи F барои хоки якхеласохт мебошад.
Расм. 3. Ҳисоби нишасти нуқтаҳои алоҳидаи сатҳи борбардор
Барои ҳисоб кардани нишаст дар зери ҳар як нуқтаи G аз сатҳи борбардошта, росткунҷаи ABCD ба чор росткунҷаи хурдтар тақсим карда мешавад ва нишасти G ҳамчун ҷамъбасти нишастҳое ба даст меояд, ки ҳар яке аз росткунҷаҳои тақсимшуда ба вуҷуд меорад.
Таҳкурсҳои сахт ба мисли таҳкурсҳои эластикӣ фурӯ намераванд, зеро дар онҳо фурӯравии нуқтаҳои алоҳида имкон надорад. Аз ин рӯ, фурӯравии таҳкурсҳои сахт ҳамчун як кулл ҳисоб карда мешавад, бо он ки мувофиқи дараҷаи сахтӣ арзиши миёнаи фурӯравӣ ба тарзи дигар ҳисоб карда мешавад, зеро тақсимоти фишор дар пояи таҳкурсӣ аз сахтии таҳкурсӣ вобаста аст.
Барои пояҳои сахти шакли квадрат ё росткунҷаи хурд, ки дар онҳо a < 2_b_, нишастани sG-и нуқтаи миёна G ҳисоб карда мешавад ва нишасти умумии поя s = 3/4 sG қабул мегардад. Барои пояҳои сахти шакли росткунҷаи дароз ё рахӣ нишастани нуқтаи канорӣ E, нуқтаи миёна G ва нуқтаи M дар нисфи масофаи байни онҳо, дар тӯли меҳвари дарози тагпоя ҳисоб карда мешавад ва арзиши миёна қабул мегардад.
Van Hamme чунин мешуморад, ки ҳисоби дақиқтари нишасти «нуқтаи хос P», ки аз меҳварҳои миёна дар масофаи
аз меҳварҳои миёна. Тибқи гуфтаи Ван Хамме, нишасти баъзе нуқтаҳои муайяни таҳкурсӣ аз тарзи тақсимоти шиддат дар пояи таҳкурсӣ вобаста нест. Барои ин нуқтаҳо нишастро бо фарзияе ҳисоб кардан мумкин аст, ки тақсимоти шиддат дар пояи таҳкурсӣ яксон аст. Барои тагпояи сахт, ки бо борбардории яксон бор карда шудааст ва дар он тақсимоти шиддат дар пояи таҳкурсӣ нобаробар буда, ба канорҳои тагпоя зиёд мешавад, бо вуҷуди ин нишасти тагпоя бо нишасти нуқтаи хос P баробар аст. Шиддатҳо дар умқи z зери нуқтаи хоси P аз сатҳи росткунҷа бо дарозии a, паҳноии b, ки бо борбардории яксон p0 бор карда шудааст, метавонанд бо ёрии ҷадвали 1, ки Ҷелинек таҳия кардааст, ҳисоб карда шаванд.
Шиддати σzP дар чуқурии z зери нуқтаи хосси P баробар аст ба σzP = (σz/p0)·p0, ки дар он p0 бори иловагии хок аст.
Ҷадв. 1. Қиматҳои σz/p барои шиддатҳо зери нуқтаи хосси P вобаста ба нисбати чуқурии z ба паҳнои b ва нисбати дарозии a ба паҳнои b-и пояи таҳкурсӣ
Ҳисоби нишаст дар асоси тағйири коэффисиенти ковокии хок
Агар бо e0 коэффисиенти ковокии намунаи вайроннашудаи аз қабати хок гирифташударо, бо ei коэффисиенти ковокии ҳамон намуна пас аз анҷоми консолидация дар эдометр зери боркунии σ1 (sl. 4a) нишон диҳем, камшавии ҳаҷми ибтидоии хок зери таъсири боркунии Δ_σ_ ба камшавии ковокӣ, яъне ба коэффисиенти ковокии хок мувофиқат мекунад
Δ_e_ = e0 – e1
Sl. 4. Ҳисоби нишаст дар асоси тағйири коэффисиенти ковокии хок
Ҳаҷми ибтидоии намунаи хок чунин аст
Суфташавии махсус Δ_s_, яъне суфташавӣ ба воҳиди ҳаҷми хок 1+e0 чунин аст
Δ_s_ =(e0–e1) / (1+e0)
Нишастани қабати элементарии ғафсии dz мувофиқи расм 4b мебошад
Δ_s_ dz=(e0–e1) / (1+e0) dz
Нишасти қабати дорои ғафсии H хоҳад буд
Агар қабул кунем, ки p шиддат дар чуқурии z аз вазни худии хок аст, ки ба борбардории σ0 дар эдометр мувофиқ меояд, Δp шиддат аз бори иловагии хок дар натиҷаи объект аст, ки ба афзоиши борбардории Δ_σ_ дар эдометр мувофиқ меояд, p1 шиддати умумӣ таҳти таъсири вазни худии хок ва бори иловагӣ, ки ба борбардории умумии σ1 дар эдометр мувофиқ аст, формулаи пешинаро метавон дар шакли зерин навишт
Агар бо A масоҳати диаграммаи шиддат аз борбардории иловагии хокро нишон диҳем, A = Δ_pH_ (масоҳати хаткашшуда дар рас. 4b), ки дар он Δ_p_ шиддат аз борбардории иловагӣ дар маркази қабат мебошад
a=Δ_e_/Δ_p_, муносибати фарқи коэффитсиенти ковокӣ ба шиддати мувофиқи сарбории иловагӣ Vc = (1+e0)/a, метавон гузошт
яъне s = A/Vc [cm]
Агар хок аз якчанд қабат иборат бошад, нишастҳо s барои ҳар як қабат ҳисоб карда мешаванд; ҷамъбасти нишастҳои қабатҳои ҷудогона нишасти умумии Σ_s_ро медиҳад.