CC BY
4УУТ 628.143.1
Эшев С.С., Каримов Э., Бобомуродов Ф.Ф., Маматов Н.З
БОГЛАНГАН ГРУНТЛАРДАГИ БИРИКИШ КУЧИНИНГ УЗАН ЮВИЛИШИГА
ТАЪСИРИНИ БА^ОЛАШ
Эшев С.С.- т.ф.д., профессор (Карши мухандислик-иктисодиёт институти); Каримов Э.- т.ф.д., профессор (И.Каримов номидаги Тошкент давлат техника университети); Бобомуродов Ф.Ф.- докторант; Маматов Н.З.- ассистент (Карши мухандислик-иктисодиёт институти)
Приведены результаты экспериментальных исследований по механическим свойствам связных грунтов, связанные с использованием изучения процесса размыва. Описано влияние силы сцепления связного грунта на размыв. Получена зависимость между размывающими скоростями водного потока и сцеплением грунта.
Ключевые слова: сцепление грунта, сопротивление сдвигу, нормальное напряжение, угол внутреннего трения, сила сцепления, сопротивление к растяжению, скорость потока.
The results of experimental studies on the mechanical properties of cohesive soils associated with the use in the study of the erosion process are presented. The influence of cohesion force of cohesive soil to erosion is described. The relationship between the eroding water flow velocities and soil cohesion has been obtained.
Key words: soil cohesion, shear resistance, normal stress, angle of internal friction, cohesion force, tensile strength, flow velocity.
Ювилиш жараёнини бахолайдиган окимнинг ювиш тезлиги узаро таъсир килувчи ва узаро богли; булган куп катор омиллар билан ифодаланади [1, 5, 8, 9].
Биз бу ишда ташки, яъни гидромеханик ва бошка омилларни чукур урганишни максад килиб куймаймиз, балки бу мавзуга боглик булган адабиётларда кам ёритилган омилларга эътиборни каратамиз. Бу мухим омиллардан бири булиб саналадиган грунтларнинг силжишга каршилигини куриб чикамиз. Бу омилга аниклик киритиш сув окимининг ювиш тезлигини аниклашнинг самарали такомиллашган усулларини урнатишда мухим ахамиятга эга.
Н.Н.Маслов томонидан силжишга курсатиладиган каршиликни аниклаш учун икки хадли формуладан кура куйидаги уч хадли формуладан фойдаланиш таклиф килинган [3]:
T = (gp+Ск + Q, (1)
бу ерда Г - нормал кучланиш; р - ички ишкаланиш бурчаги; Ck - тикланиш хусусиятига эга булган жинснинг бирикканлиги; Сс - тикланмайдиган богланишлар хисобидаги структуравий бирикканлиги.
Бу формула икки хил бирикишни, яъни коагуляция хисобидаги Ck бирикишни хамда
мустахкам утиш ва фазали богланишлардаги Сс бирикиш кучини курсатади. Ювилиш жараёнидаги лойли грунтларда купинча коагулянтли богланишлар таъсиридаги бирикиш кучи, яъни С « Ck аникланади. Шу сабабли, бирикиш катталиги жинснинг зичлиги ва
намлигига, минерал жинсларни ташкил килувчи дисперслиги ва гидрофиллилигига, силжиш текислигида заррачанинг жойлашишига ва бошка сабабларга боглик булади. Фазали богланишлар устун булган грунтларда структурали бирикиш деярли грунтнинг намланиши ва таркибига боглик булган Сс катталик билан аникланади. Аралаш богланишли булган грунтлардаги структуравий бирикиши иккала компонент, яъни С = Ck + Cc билан аникланади. Мустахкамлик структураси Г< Pc кам булган нормал юкланишларда Сс, Г> Pc булганда эса Ck мухим урин тутади. Бундан, лойли жинсларда
структурали богланиш турига боглик равишда факат катталиги эмас, балки структурали бирикишнинг табиатини хам узгариши келиб чикади [6].
Ички ишкаланиш бурчаги билан структурали богланиш характери уртасидаги богликликни тах,лил килиш мумкин. Сув ости шароитида структурали богланишнинг шаклланиши юпка дисперсли минералларнинг ётиши давомида содир буладиган коагуляция ва агрегация жараёнларидан бошланади. Бу ерда шуни таъкидлаш керакки, якин ва узок коагуляцион алокалар заррача улчами ва формаларига, уларнинг сиртки потенциалига, солиштирма гидрофиллигига, бушликдаги эритма концентрациясига ва таркибига, уларнинг дисперс мух,итда узаро белгиланишига боглик равишда шаклланиши мумкин [4].
Куп каналларнинг участкалари богланган грунтлардан, яъни кумок, кумлок ва лойли грунтларда жойлашган. Бу грунтлар узида намликни ушлаб туришига караб каттик, пластик ва суюк х,олатда булади.
Богланган грунтлар бирикиш хусусиятига эга булганлиги сабабли, улар силжиш ва чузилишларга каршилик курсатадилар. Грунтларнинг чегаравий каршилиги <гс силжишга карши чегаравий каршилик ва ар чузилишга карши чегаравий каршиликларга ажратилади. <гс силжишга карши чегаравий каршилик ва <гр чузилишга карши чегаравий каршиликлар
узаро боглик булган тавсифларга эга булиб, грунтларни бир хил синаш усулларидан фойдаланган х,олда аниклаш мумкин. Буни масалан шарикли намуна усули билан аниклаш мумкин.
Богланган грунтларнинг ар чузилишга карши каршилиги <гс силжишга карши каршиликдан анча кичик булади ва Ц.Е.Мирцхулава [5] маълумотларига кура агрегатли тузилишдаги грунтлар учун (0,15 ^ 0,18)о"с ва яхлит тузилишга эга булган грунтлар учун
эса (0,20 ^ 0,22)а"с кийматларни ташкил этади. Бунда ар чузилишдаги динамик мустах,камликни ар = 0,18^с деб кабул килиш мумкин.
Демак, богланган грунтлар учун таянч мустах,кам характеристикаси булиб силжишдаги мустах,камлик сгс х,исобланади. Сувга туйинган грунтларни бирикишини аниклаш учун куйидаги богланиш олинган [1]:
7 К4
= 107 -3-, (2)
3п
бу ерда Кр - грунтнинг укаланиш (раскатывания) (намунадаги сув массасининг грунтни
курук массасига нисбати) чегарасидаги намлиги; £п - говаклик коэффициенти.
Биз томондан богланган грунт намуналари буйича утказилган тажриба маълумотларига кура <гс силжишдаги ва <гр чузилишдаги динамик мустах,камликлар аникланди (1-жадвал).
кумлок 6-грунтда майда кум микдори анча куп булгани сабабли <гс силжишдаги ва <гр чузилишдаги динамик мустах,камлик булмайди.
Тубдаги бириккан грунтлар шаклланишининг бошланишида окизиклар ёриклари коагуляция натижасида тулади, кейин эса окизикларнинг чукиши ва чукинди окизикларнинг доимий консолидацияси содир булади хдмда бу жараён грунтларнинг ёриксимон ячейкали структурасини шаклланишига олиб келади. Бундай грунтларда заррачаларнинг йириклиги й < 10 5 м жуда кичик булиб, уларнинг говаклик коэффициенти еп > 1 ^ 1,5 ва намлиги 80-85 % ни ташкил этади ва уларни гиллар деб аталади.
Бизга маълумки, сув билан кучли туйинган гиллар Ньютон конунига буйсунмайдиган окувчан ёпишкок-пластик мух,итни пайдо килади:
йй
Т = ТЪ , (3)
бу ерда г- харакатланадиган катламлар орасидани уринма кучланиш; гъ - силжишдаги
бошлангич кучланиш; ¡лэф - эффектив ковушоклик.
Эффектив ковушокликни куйидаги формула билан аниклаш мумкин:
Мэф =м(\ - ас")", (4)
бу ерда а ва п -параметрлар.
1-жадвал
(Гс силжишдаги ва ар чузилишдаги динамик мустах,камликлар
№ Грунт намунаси С, кг / см2 м / с м / с й 1 и. 7 ж4 СТс = 107 ^ Стр = 0,18
1 2 4 5 6 7 8 9 10
1 1 -грунт 0,094 0,67 0,48 0,0108 0,004*107 0,00072*107
2 2-грунт 0,088 0,51 0,36 0,0108 0,001*107 0,00018*107
3 3-грунт 0,084 0,67 0,48 о т о 0,0108 0,0007*107 0,000126*107
4 4-грунт 0,068 0,5 0,36 о сТ о сГ 0,0108 0,0005*107 0,00009*107
5 5-грунт 0,043 0,45 0,32 0,0108 0,0006*107 0,000108*107
6 6-грунт 0 0,47 0,34 0,0108 - -
Экспериментал тажрибаларга кура [1] а = 1,58ва п = 0,175 кабул килиш мумкин. Мирцхулава тажрибаларига кура а = 1,3 га тенг.
Энди богланган грунтлардаги бирикиш кучини ювилишга карши таъсирини куриб чикамиз. Богланган грунтлардаги бирикиш кучлар жуда мураккаб хусусиятга эга булиб, куйидаги ички богланишлар билан аникланади: узаро молекуляр-контактли; коллоид структурали; цементацияли [3, 4, 5, 6, 7].
Богланган грунтлар сув билан туйинган булса, унда бирикиш кучлари уларнинг оким томонидан ювилишга каршилигини оширади ва бу кучлар уларнинг мустахкамлик даражасини белгилайди.
Биз богланган грунтларнинг оким таъсирида ювилишини урганиш учун тайёрланган грунт намуналарининг бирикиш кучини аниклаш максадида "УзГАШКЛИТИ" МЧЖ" (Курилиш, геоинформатика ва шахарсозлик кадастри давлат лойиха-кидирув илмий-тадкикот институти) лабораториясида тажрибаларни утказдик.
Тажриба маълумотларига асосан богланган грунтларнинг силжишга каршилик курсатиш таъсирини караб чикамиз (2-жадвал).
2-жадвалга кура гсилжиш мустахкамлигининг нормал кучланиш билан богланиш графигини курамиз (1-расм) ва богланишга кура тахлил киламиз.
2-жадвалдан С ишкаланиш кучининг ортиши билан г силжишга карши мустахкамлик киймати хам орта боради.
Тажрибалар секин консолидациялашган силжиш шароитида олиб борилгани учун р = f (ст) богланиш тугри чизикли куринишни олади, р коэффициентнинг киймати эса орта боради. р коэффициентнинг ортишига куйидаги сабабларни курсатиш мумкин:
- коагуляцион контактлардаги гидратли плёнка катламининг камайганлиги ва системадан сувни сикишда заррачалар орасидаги узаро молекуляр таъсирнинг кучайиши;
- контактлар микдорининг купайиши.
2-жадвал
Богланган грунтларнинг силжишга каршилиги
№ Грунт намунаси а ^Р с т = аtgр + С
1 2 3 4 5 6
1 1 -грунт 1,194 27 0,094 0,703
2 2-грунт 1,113 27 0,088 0,656
3 3-грунт 1,063 26 0,084 0,579
4 4-грунт 1,025 25 0,068 0,545
5 5-грунт 0,956 25 0,043 0,488
6 6-грунт 0,191 10 0,034
Демак, муста^кам фазавий контактда булган лойли жинсларда т- /(а) богланиш тугри чизикли куринишга эга булиб, унинг абцисса укига нисбатан ётиклик бурчаги тажриба утказиш шаротига деярли боглик булмайди. Бу лойли жинсларнинг муста^камлик даражаси юкори булганлиги сабабли, уларнинг р бурчаги анча юкори булади.
1-расм. т = /(а) богланиш графиги: 1-грунт; 2-грунт; 3-грунт; 4-грунт; 5-грунт;
6-грунт.
Богланган грунтларнинг оким томонидан ювилиши асосан уларнинг бирикиш кучига купрок боглик булади. Богланган грунтларнинг сув билан тулик туйинган ^олатидаги бирикиш кучи купинча муста^кам богланиш даражасини белгилайди ва богланган грунтларнинг ювилишига каршилик курсатадиган бошка физик-механик хоссаларидан устуворлиги билан ажралиб туради.
Бу омилнинг устувор хусусиятини курсатиш учун богланган грунт намуналари бирикиш кучини аниклаш буйича утказилган лаборатория маълумотларини (1-жадвал) та^лил киламиз.
Агрегатли тузилишга эга булган богланган (кумок, кумлок) грунтларда ювилиш агрегатлар уртасидаги узаро богланишнинг бузилиши натижасида келиб чикади. Бунда
шуни таъкидлаб утиш керакки, ажралиб чикадиган агрегат заррачалари улчамлари сув окимининг турбулентлигини тузилиши ва интенсивлиги билан аникланади. Деярли текис канал узанларидаги агрегатларнинг узилиши факатгина босимнинг пульсация кучи таъсири доирасида юзага келади ва ва буни куйидагича аниклаш мумкин [2]:
р'= 3,5 ри* (5)
бу ерда и* - окимнинг динамик тезлиги.
Пульсацион босим таъсирига боFлик булган ишораси узгарувчи динамик босим агрегатлар орасидаги бирикиш хусусиятини бузилишига олиб келади. Бунинг натижасида хар доим микро ёрикларнинг содир булишига шароит яратади. Бу вактда агрегатлар узининг урнида факат узининг OFирлик кучи таъсирида туриши мумкин. Содир буладиган босим пульсациялари узан туби сиртининг анча катта кисмини камраб олади. Айнан мана шу холатда, грунт агрегати сиртидаги босим стандарт пульсацияси киймати жуда кичик булгани учун уни хисобга олмаса хам булади. Агар агрегат сиртидаги манфий ишорали пульсацион босим кучи агрегатга таъсир килувчи OFирлик кучига тенг булган такдирда боFланган грунтнинг ювилиши содир булади. Бу айтиб утилган шартни куйидаги куринишда ифодалаймиз:
р'- й] = (р -р)gda • й], (6)
бу ерда йа - агрегат улчами.
(5) катталикни эътиборга олиб (6) тенгликни куйидаги куринишда ёзамиз:
3,5ри*Ч2 = (р -р)gda3 , (7)
бу ерда р5 - грунт зичлиги.
(7) тенгликдан узилиб чикадиган агрегатларнинг улчамларини топиш мумкин, яъни
3 5и 2
йа = 3 л • (4)
Р 1
g
Р ;
Лаборатория тажрибаларига кура динамик тезликнинг u* = 10 -^15 см / с тезликларида узилиб чикадиган агрегатларнинг улчамлари тахминан da = 3 ^ 4 мм ни ташкил килади.
Бундан курамизки, турбулент оким билан боFлик булган боFланган грунтнинг бузилиши жараёни хар вакт хам бирикиш кучига боFлик булмасдан бошка омилларга хам боFлик булади.
Энди утказилган тажриба маълумотларига асосан окимнинг ювиш тезлиги билан богланган грунтнинг бирикиш кучи уртасидаги богланишни урнатамиз (2-раем).
Vyu. m/s
т=2,5 '' т—2 sm=l,5 \т=0 гг.
О ОД 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1
2-расм. vp = f (<с) боFланиш графиги
2-расмда курсатилган ир = f (ас) богланиш графигида силжишдаги динамик мустахкамлик параметрига нисбатан оким ювиш тезлигини аниклаш шарти курсатилган. Шунингдек, тажриба маълумотларига кура ир окимнинг ювиш тезлиги ва Сь
богланган грунтнинг бирикиш кучи уртасидаги up = f (Сь) богланиш графигини курамиз.
Vyu.m/s
Ст. N/m2
3-расм. и = f (Сь) богланиш графиги
Лаборатория ва дала шароитларида утказилган богланган грунтлардан утадиган узанларда бирикиш кучининг ортиши билан уларнинг ювилишга каршилиги ортиши кузатилди. Буни исботини 3-расмда курсатилган ир = f (Сь) богланиш графигидан хам
куриш мумкин.
АДАБИЕТЛАР
1. Брянская Ю.В., Маркова И.М., Остякова А.В. Под ред. В.С.Боровкова. Гидравлика водных и взвесенесущих потоков в жестких и деформируемых границах. - М.: Издательство АСВ, 2009, - 264с.
2. Лятхер В.М. Турбулентность в гидросооружениях. М.: Энергия, 1968, - 408 с.
3. Маслов Н.Н. Основы механики грунтов и инженерной геологии. М.: Высщая школа, 1968. -285 с.
4. Месчян С.Р. Экспериментальная реология глинистых грунтов. М.: Недра, 1985. -342.
5. Мирцхулава Ц.Е. Размыв русел и методика оценка их устойчивости. М.: Колос, 1967. - 179 с.
6. Осипов В.И. Природа прочностных и деформационных свойств глинистых пород. -Изд. Московского университета. 1989, - 235 с.
7. Цытович Н.А. Механика грунтов. - М.: Высшая школа, 1983, -288 с.
8. Эшев С.С., Хазратов А.Н. К вопросу моделирования нарушенной структуры связных грунтов в лабораторных условиях. Инновационное развитие. г.Пермь, РФ. №5(5), 2016. С.25-29.
9. Эшев С.С. Расчёт деформаций больших земляных каналов в условиях стационарности водного потока. Ташкент. " Fan va texnologiya", 2017.-164 c.
