Yuklama ta’sirida har qanday tuproq, qattiq jinsdan tashqari, cho‘kadi. Cho‘kish umuman ikki sababdan kelib chiqadi: tuproqning zichlanishi, ya’ni uning g‘ovaklaridan havo yoki suv siqib chiqarilishi natijasida hajmining kamayishi va tuproqning yon tomonga siqilib chiqishi, ya’ni tuproqning qattiq zarralari sirpanishi sababli poydevor chetlari bo‘ylab yuzaga kelishi.
Zichlanish tufayli tuproqning cho‘kishi poyaga tushadigan yuk oqibatida yuzaga keladigan elastik va plastik deformatsiyalardan iborat bo‘lib, yuk olinishi bilan tuproq qisman dastlabki holatiga qaytadi.
Yon siqib chiqarish natijasidagi cho‘kish tuproq faqat plastik deformatsiyalardan iborat bo‘lib, ularda yuk olib tashlanganda tuproq o‘zining dastlabki holatiga qaytmaydi. Ular ko‘pincha yer sathidan sayoz chuqurlikda qurilgan kichik poydevorlarda yuzaga keladi. Xuddi shuningdek, juda nam tuproqda ham yon siqib chiqarish sodir bo‘ladi, bunda ichki ishqalanish burchagi kichik bo‘ladi.
Tuproqqa ruxsat etilgan yuklanish elastik-plastik deformatsiyalar zonasida olinishi hisobga olinib, cho‘kishni hisoblash faqat yuk ostida tuproq g‘ovakligining kamayishi asosida bajariladi, bunda tuproqning yonlama siqib chiqarilishi natijasidagi cho‘kishlar e’tiborga olinmaydi, ular esa juda kichik deb qabul qilinadi.
Zichlash natijasidagi cho‘kish tuproqning o‘tkazuvchanligiga bog‘liq, chunki u tabiiy tuproqda doimo kamroq yoki ko‘proq suv bilan to‘la bo‘ladigan g‘ovaklar hisobiga sodir bo‘ladi. Shunga ko‘ra, yuklama ostidagi tuproqning cho‘kishi aslida gidrodinamik hodisadir, chunki cho‘kish jarayoni g‘ovaklardan suv siqib chiqarilish tezligiga bog‘liq bo‘lib, bunda tuproqning o‘tkazuvchanligi eng katta rol o‘ynaydi.
Shag‘al va qum kabi bog‘lanmagan tuproqlarda yirik g‘ovaklar bo‘ladi, shu sababli ularning o‘tkazuvchanligi yuqori bo‘ladi va poydevor yuklanganda g‘ovaklar orasidagi suv tez siqib chiqariladi. Shuning uchun bog‘lanmagan tuproqda poydevorning cho‘kishi yuk ta’sirida tez sodir bo‘ladi, odatda qurilish vaqtida yoki undan qisqa muddat o‘tib. Shu bois bog‘lanmagan tuproqda poydevor cho‘kishi kamdan-kam hisoblanadi.
Bog‘langan tuproqlarda mayda g‘ovaklar bo‘ladi, ularning o‘tkazuvchanligi past va poydevor yuklamasi ta’sirida g‘ovaklardan suvni siqib chiqarish juda uzoq davom etishi mumkin, ayrim mayda donali gillarda hatto o‘nlab yillar. Bundan tashqari, bog‘langan tuproqning umumiy g‘ovakliligi bog‘lanmagan tuproqqa qaraganda ancha katta bo‘lgani uchun, bog‘langan tuproqning cho‘kishi ancha kattadir.
Koherent gruntda, uning g‘ovaklari qisman havo, qisman suv bilan to‘lgan bo‘lsa, avval g‘ovaklardagi havoning zichlashuvi natijasida cho‘kish yuz beradi, suv miqdori esa o‘zgarmaydi, so‘ngra g‘ovaklardan suv siqib chiqarilishi natijasida cho‘kish sodir bo‘ladi. Gruntning statik yuklanishida, og‘irlik va poydevorning foydali yuklanishi ta’siri ostida, cho‘kishning shu ikkala turi ham yuz beradi, ammo cho‘kishning vaqt bo‘yicha kechishi turlicha bo‘ladi.
Tuproqning cho‘kishiga sabab bo‘ladigan boshqa omillar ham mavjud, masalan, yer osti suvlari sathining doimiy pasayishi, tuproq tarkibining kimyoviy o‘zgarishlari va tuproqdagi boshqa buzilishlar.
Cho‘kishni o‘rganish oldindan cho‘kish hisob-kitobidan iborat bo‘lib, u tuproq namunalarini laboratoriyada sinash va inshoot qurilishi davomida hamda undan keyingi ma’lum vaqt mobaynida kuzatiladigan cho‘kishni kuzatish asosida bajariladi.
Poydevorga markaziy yuk tushganda cho‘kishni hisoblash
Quyidagi qatlamlardan tashkil topgan tuproqda joylashgan poydevor tagligini ko‘rib chiqamiz, masalan, poydevor ostidagi qum qatlami H0, ya’ni H1, qalinligi H2 bo‘lgan gil tuproq qatlami, qalinligi H3 bo‘lgan mayda donali gil qatlami, uning ostida esa qalinroq zich shag‘al qatlami bo‘lib, yer osti suvlari sathi NPV (rasm 1a).
Cho‘kishni hisoblash uchun tuproqning o‘z og‘irligi ta’siridagi kuchlanish diagrammasini (rasm 1b dagi chap diagramma) va poydevordan keladigan qo‘shimcha yuk ta’siridagi kuchlanish diagrammasini (rasm 1b dagi o‘ng diagramma) kiritish kerak. Tuproqning o‘z og‘irligi ta’siridagi kuchlanish diagrammasini qatlamlar qalinligi Σ_H_ va ularning hajmiy og‘irliklari γ dan olamiz. Agar qumning hajmiy og‘irligi γ1, suv ostidagi qumning γ’1, suv ostidagi loyli tuproqning γ’2, suv ostidagi loyning γ’3 bo‘lsa, tuproqdagi bosim kuchlanishlari tuproqning o‘z og‘irligi hisobiga quyidagicha bo‘ladi (rasm 1)
γ1 · H’; γ’1 · H’’; γ’2 · H2; γ’3 · H3;
Yuklama ta’siridan hosil bo‘ladigan kuchlanish diagrammasini poydevor ostidagi turli chuqurliklar uchun, masalan Steinbrenner yoki Newmark usullaridan biri bo‘yicha hisoblash orqali olamiz.
Agar P bilan poydevor yukini, A bilan uning tuproqqa tayanadigan yuzasini, γ1 bilan esa yer yuzasidan t chuqurlikdagi, ya’ni poydevor qo‘yish chuqurligidagi tuproqning hajmiy og‘irligini belgilasak, poydevorning solishtirma yuki P/A ga teng bo‘ladi, shu chuqurlikdagi tuproqning o‘z og‘irligi esa γ1t bo‘ladi. Poydevor yuklanishi natijasidagi tuproqning qo‘shimcha yukini olish uchun P/A poydevor yukidan tuproqning o‘z og‘irligi bosimi γ1t ayiriladi, shunda tuproqning qo‘shimcha yuki quyidagiga teng bo‘ladi
p0 = P/A – γ1t.
Xuddi shu t chuqurlikda tuproqning o‘z og‘irligi tufayli γ1t kuchlanish ham ta’sir etadi, shuning uchun ushbu chuqurlikda umumiy kuchlanish (P/A – γ1t) + γ1t, bo‘ladi, bunda γ1t kuchlanishi ostidagi tuproqning konsolidatsiyasi inshoot qurilishidan oldin bajarilgan bo‘ladi.
Rasm 1. Markaziy yuklangan poydevorda cho‘kishni hisoblash
Biroq poydevorning bir qismi taglik ustidan tuproq bilan ko‘milsa (rasm 1c), to‘ldirilgan tuproq yuklamasi 2_Q_ ni hisobga olish kerak, shuning uchun bu holda qo‘shimcha yuklanish quyidagicha bo‘ladi
_P+2_Q/A – γ1t.
Tasma shaklidagi poydevor uchun A = b x 1,0 m 1 m’ poydevorga teng.
Cho‘kish hisob-kitobi poydevor yuklamasining ta’sir chuqurligigacha bo‘lgan siqiluvchan tuproqning barcha qatlamlari uchun bajariladi. Avvalroq inshoot yuklamasining ta’sir chegarasi sifatida kuchlanishlar intensivligi ≥ 10% p0 hukmron bo‘ladigan chuqurlik qabul qilingan edi. Hozir esa bu chegara qo‘shimcha yuklama pz dan hosil bo‘ladigan kuchlanish tuproqning o‘z og‘irligidan hosil bo‘ladigan kuchlanishning 20% ga teng bo‘ladigan chuqurlikda deb qabul qilinadi: pz = 0,2 ·γ_Σ_H. Shu chuqurlikdan pastda cho‘kish hisobga olinmaydi. Boshqa bir qoida bo‘yicha esa cho‘kishni poydevor kengligi b bo‘lgan holda 2_b_ dan 3_b_ gacha chuqurlikkacha bo‘lgan qatlamlar uchun hisoblash tavsiya etiladi. Agar oxirida 1a-rasmda ko‘rsatilgandek shag‘alli qatlam joylashgan bo‘lsa, u cho‘kish hisobida inobatga olinmaydi, chunki poydevor yuklamasi ostidagi uning cho‘kishi juda kichik bo‘lib, qurilish vaqtida sodir bo‘ladi.
z chuqurlikda poydevor tagligi ostida tuproqning o‘z og‘irligi tufayli siqilish kuchlanishi pg mavjud (rasm 1b), bunda ko‘taruvchi kuchning ta’siri ham inobatga olingan. Ushbu boshlang‘ich siqilish kuchlanishiga bir xil chuqurlikda inshoot yuklamasining ta’siri tufayli hosil bo‘ladigan pz bosimi qo‘shiladi. Demak, poydevor tagligi ostidagi z chuqurlikdagi istalgan M nuqtada umumiy siqilish kuchlanishi pn = pg + pz mavjud bo‘ladi.
Qo‘shimcha yuk ta’sirida tuproq cho‘kadi va yon tomonga deformatsiyalanadi. Agar yon deformatsiyalar nisbatan kichik bo‘lgani uchun e’tiborga olinmasa, chunki elastik-plastik deformatsiyalar zonasida tuproqqa ruxsat etilgan yuk qo‘llanadi, cho‘kishni hisoblash tadqiq qilinayotgan nuqtaning tuproqdagi hududidan olinadigan buzilmagan namuna bilan edometrdagi siqiluvchanlik sinovi asosida bajariladi, va shu sinov yordamida tuproqning siqiluvchanlik moduli Ms aniqlanadi.
Xuk qonuniga asoslanib, bizda
Δ_s_ = pz/Ms,
bu yerda Δ_s_ — qatlam qalinligi birligiga to‘g‘ri keladigan xos cho‘kish, pz esa qo‘shimcha yuklanish ta’sirida z chuqurlikdagi tuproqdagi kuchlanishdir.
Agar qatlam qalinligi dz yetarlicha kichik deb faraz qilinsa, pz va Ms ni doimiy deb qabul qilish mumkin bo‘ladi, elementar cho‘kish esa quyidagicha bo‘ladi
Δ_s dz_ = pz/Ms dz.
H qalinlikdagi qatlamning umumiy cho‘kishi bo‘ladi
Agar pZ va MS H qalinlikdagi qatlam uchun doimiy bo‘lsa, bo‘ladi
s = pz/Ms · H.
Aslida pz va Ms H1 qalinlikdagi qatlam uchun o‘zgarmas emas, balki ularning M nuqtadagi o‘rtacha qiymati qabul qilinadi.
Tuproqning siqiluvchanlik moduli Ms laboratoriya yo‘li bilan har bir qatlam uchun alohida aniqlanadi. Normal konsolidatsiyalangan tuproq uchun Ms moduli birlamchi siqilish diagrammasidan aniqlanadi, bunda umumiy yuklama σ2 = pg + pz; σ1 = pg = Σ_γt,_ qo‘shimcha yuklama Δ_σ_ = σ2 – σ1 = (pg + pz) – pg, mos nisbiy siqilish qiymatlari esa Δ_h2_/h va Δ_h1_/h, bo‘lib, shuning uchun
Ammo agar bu ortiqcha konsolidatsiyalangan gil bo‘lsa, u holda siqiluvchanlik moduli ikkilamchi siqilish diagrammasidan aniqlanadi. 2-rasmdagi misoldan quyidagini olamiz:
Rasm 2. Tuproqning nisbiy siqilish diagrammasi asosida uning siqilish modulini aniqlash
Yuqoridagidan kelib chiqadiki, prekonsolidatsiyalangan loyning cho‘kishi normal konsolidatsiyalangan tuproqning cho‘kishidan ancha kichik bo‘ladi.
Poydevor qattiqligining cho‘kishga ta’siri
Amalda butunlay elastik asoslar mavjud bo‘lmasa-da, ularda bir nuqtaning cho‘kishi qo‘shni nuqtaning cho‘kishidan mustaqil bo‘ladigan holat bo‘lmasa ham, cho‘kishni hisoblashda elastik va qattiq asoslar farqlanadi.
Elastik poydevorlar, deganda tosh to‘kilmalar va uyumlar tushuniladi, ular bir xil yuklanishda ayrim nuqtalarda turlicha cho‘kishlarni keltirib chiqaradi. Shu sababli bunday poydevorlarda cho‘kish hisoblari butun yuklangan yuzaga emas, balki uning ayrim nuqtalariga: burchak nuqtalari A, B, C va D, tomonlarning o‘rta nuqtalari E, F, H va J hamda to‘g‘ri to‘rtburchak yuzasining markaziy nuqtasi G ga nisbatan bajariladi (rasm 3). Bir xil yuklanishda B, C va D nuqtalarining cho‘kishi A nuqtasiniki bilan bir xil, H nuqtasining cho‘kishi E nuqtasiniki bilan bir xil, J nuqtasiniki esa F nuqtasiniki bilan bir xil bo‘ladi, agar tuproq tarkibi bir xil bo‘lsa.
Sl. 3. Bosimli sirtning alohida nuqtalari cho‘kishini hisoblash
Yuklangan sirtning istalgan bir G nuqtasi ostidagi cho‘kishni hisoblash uchun ABCD to‘rtburchak to‘rt kichik to‘rtburchakka bo‘linadi va G cho‘kishi bo‘lingan to‘rtburchaklarning har biri keltirib chiqaradigan cho‘kishlar yig‘indisi sifatida olinadi.
Qattiq poydevorlar elastik poydevorlar kabi bir xil tarzda cho‘kmaydi, chunki ularda ayrim nuqtalarning cho‘kishi mumkin emas. Shuning uchun qattiq poydevorlarning cho‘kishi yaxlit holda hisoblanadi, bunda qattiqlik darajasiga qarab o‘rtacha cho‘kish qiymati boshqacha hisoblanadi, chunki poydevor qattiqligi poydevor tagidagi bosim taqsimotiga bog‘liq.
Kvadrat yoki kichik to‘g‘ri to‘rtburchak shaklidagi qattiq poydevorlar uchun, bunda a < 2_b_, G o‘rta nuqtasining cho‘kishi sG hisoblanadi va poydevorning umumiy cho‘kishi s = 3/4 sG qabul qilinadi. Uzunchoq to‘g‘ri to‘rtburchak yoki tasma shaklidagi qattiq poydevorlar uchun uchki nuqta E, o‘rta nuqta G va ular orasidagi masofaning yarmidagi M nuqtasining cho‘kishi poydevor tagining uzun o‘qi bo‘ylab hisoblanadi va o‘rtacha qiymat qabul qilinadi.
Van Hamme «xarakterli nuqta P» ning cho‘kishini aniqroq hisoblashni ma’qul ko‘radi, u o‘rta o‘qlardan quyidagi masofada joylashadi
o‘rta o‘qlaridan. Van Hammae bo‘yicha, poydevorning ayrim aniq nuqtalarining cho‘kishi poydevor tagidagi kuchlanish taqsimlanish usulidan mustaqildir. Bu nuqtalar uchun cho‘kish, poydevor tagidagi kuchlanish taqsimoti bir tekis deb faraz qilinib, hisoblanishi mumkin. Tag qismida kuchlanish taqsimoti notekis bo‘lib, poydevor chetlariga qarab ortib boradigan, bir tekis yuklangan qattiq poydevor tagi uchun ham, shunga qaramay, poydevor tagining cho‘kishi xarakterli P nuqtasining cho‘kishi bilan teng bo‘ladi. Uzunligi a, eni b bo‘lgan, bir tekis yuk p0 bilan yuklangan to‘g‘ri to‘rtburchak yuzaning xarakterli P nuqtasi ostidagi z chuqurlikdagi kuchlanishlar Jelinek tuzgan 1 jadvali yordamida hisoblanishi mumkin.
σzP kuchlanishi z chuqurlikda, xarakterli P nuqtasi ostida σzP = (σz/p0)·p0 ga teng, bunda p0 — tuproqning qo‘shimcha yuklamasi.
Jadval 1. Asos tagligining σz/p qiymatlari — P xarakterli nuqta ostidagi kuchlanishlar uchun, chuqurlik z ning kenglik b ga nisbati va uzunlik a ning kenglik b ga nisbati ga bog‘liq holda__
Tuproq g‘ovaklik koeffitsiyenti o‘zgarishiga asoslangan cho‘kishni hisoblash
Agar tuproq qatlamidan olingan buzilmagan namunaning g‘ovaklik koeffitsiyentini e0 bilan, shu namunaning σ1 yuklama ostida edometrda konsolidatsiyasi tugagandan keyingi g‘ovaklik koeffitsiyentini ei bilan belgilasak (rasm 4a), yuklama Δ_σ ta’sirida tuproqning boshlang‘ich hajmi kamayishi g‘ovaklikning kamayishiga, ya’ni tuproqning g‘ovaklik koeffitsiyentiga mos keladi
Δ_e_ = e0 – e1
Rasm 4. Tuproqning g‘ovaklik koeffitsiyenti o‘zgarishi asosida cho‘kishni hisoblash
Tuproq namunasining boshlang‘ich hajmi
Xos cho‘kish Δ_s_, ya’ni tuproq hajmining bir birligiga to‘g‘ri keladigan cho‘kish 1+e0 ga teng
Δ_s_ =(e0–e1) / (1+e0)
dz qalinlikdagi elementar qatlamning cho‘kishi rasm 4b ga ko‘ra
Δ_s_ dz=(e0–e1) / (1+e0) dz
H qalinlikdagi qatlamning cho‘kishi bo‘ladi
Agar p ni tuproqning o‘z og‘irligi ta’siridagi z chuqurlikdagi kuchlanish deb olsak, u edometrdagi σ0 yuklamaga mos keladi, Δp ni esa obyekt tufayli tuproqqa qo‘shimcha yuklanishdan hosil bo‘lgan kuchlanish deb olsak, u edometrdagi yuklanish ortishi Δ_σ_ ga mos keladi, p1 ni esa tuproqning o‘z og‘irligi va qo‘shimcha yuklama ta’siridagi umumiy kuchlanish deb olib, u edometrdagi jami σ1 yuklamaga mos keladi, unda oldingi ifodani quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin
Agar tuproqning qo‘shimcha yuklamasidan keladigan kuchlanish diagrammasi yuzasini A bilan belgilasak, A = Δ_pH_ (rasm 4b dagi shtrixlangan yuzasi), bu yerda Δ_p_ qatlam o‘rtasidagi qo‘shimcha yuklamadan keladigan kuchlanish
a=Δ_e_/Δ_p_, g‘ovaklik koeffitsientining farqi va qo‘shimcha yuklanishning tegishli kuchlanishi nisbati Vc = (1+e0)/a, deb olish mumkin
ya’ni s = A/Vc [cm]
Agar tuproq bir nechta qatlamdan iborat bo‘lsa, har bir qatlam uchun cho‘kish s hisoblanadi; alohida qatlamlar cho‘kishlarining yig‘indisi umumiy cho‘kish Σ_s_ ni beradi.