O’zbekiston respublikasi oliy va o’rta maxsus

II bob TEBRANISH JARAYONIDA QUMLAR MUSTAHKAMLIGINI

O’ZGARISHI

2.1. Umumiy ma’lumotlar

Ma’lumki, qumli gruntlarning dinamik kuch ta’sirida siljishga qarshiligi

( s_din ) umumiy holda quyidagi ifoda yordamida aniqlanadi:

s_din = (2.1)

bunda - suvning zichligi;

- qiyalik sirtidan z chuqurlikda joylashgan sathda harakatlanuvchi

gruntni muallaq holatga olib keluvchi bosim – dinamik bosim.

Yuqoridagi ifodaga asosan harqanday qiyalik tarkibidagi qumli gruntning mustahkamligini aniqlash uchun uning qa’ridagi istalgan z sathda harakatlanuvchi dinamik bosimning ( ) miqdorini aniqlash talab etiladi. Bu esa o’z navbatida tebranish jarayonida gruntning siljishga qarshiligini aniqlash demakdir.

Yuqorida aytib o’tganimizdek tarkibida bog’lanish kuchlari mavjud bo’lgan zich holatdagi qumlarning tebranish jarayonida ular tarkibidagi bog’lanish kuchlari () ni asta-sekinlik bilan o’zgarishi yuzaga keladi. Ushbu holatni H.Z.Rasulv quyidagi ifoda yordamida aniqlashni tavsiya etadi:

(t) = (b) + (2.2)

bunda (b),(o),(t) – bog’lanish kuchining boshlang’ich, ohirgi va t vaqt o’tgandan so’nggi qiymatlari;

- tajriba yo’li bilan aniqlanadigan dinamik koeffitsiyent.

2.2 ifodani tajriba orqali tasdig’i 2.1 -rasm da keltirilgan.

2.1-rasm. Grunt zarralari aro bog`lanish kuchining vaqt birligida o`zgarishi

Shu bilan birga qiyalikka nisbatan yolg’iz siljishga qarshilikning o’zgarishini nazarda tutish kamlik qiladi. Uni quyidagicha hal etish lozim.

Faraz qilaylik, ta’sir etayotgan seysmik tezlanishning tik tashkil etuvchisi a =g (g – erkin tushish tezlanishi) bo’lganda nafaqat suvga to’yingan g’ovak holatrdagi (=0), balki quruq holatdagi qum ham o’z turg’unligini butunlay yo’qotadi, yani:

s_m = p tg (2.3)

yoki

s_m = mg.tg (2.4)

bunda s_m – muvozanat holatdagi siljishga qarshilik;

m – gruntning massasi.

Agar gruntning og’irligini to’la muallaq holatga keltiruvchi tezlanish (a_max) ta’sir etsa:

s_din = m(g- a_max).tg (2.5)

bunda s_din – gruntning dinamik holatdagi siljishga qarshiligi.

Mazkur ifodadan a_max = g bo’lganda s_din =0 bo’lishi kerakligi kelib chiqadi.

Agar grunt suvga to’yingan holatda bo’lsa bir vaqtning o’zida ikki ta’sirga duch keladi: dinamik bosimning (h_z) va inersiya kuchi (p_in). Bunda inersiya kuchi quyidagiga teng bo’ladi:

p_in = m a_max (2.6)

Yuqoridagi ikkala ta’sirni nazarda tutsak, gruntning siljishga qarshiligi quyidagicha yoziladi:

s_din = m(g- a_max - ).tg (2.7)

Shuni aytish lozimki, kuchsiz tebranishlarda inertsiya kuchining miqdori kam bo’lib, kuchli zilzilalarda esa sezilarli darajada bo’ladi.

2.2. Dinamik bosim va uning qumli to’g’on turg’unligiga ta’siri

Zo’riqish-deformarsiya holatidagi to’la namlangan qiyaliklar tarkibidagi grunt zarralarining dinamik jarayonda zichlashishi uchun ular g’ovaklaridan ma’lum xajmdagi suv siqib chiqarilishi kerak. Grunt g’ovaklari bo’ylab suvning harakati ushbu holatlarda ma’lum bosim gradiyenti yordamida yuzaga keladi. Bu gradiyent esa o’z navbatida dinamik bosim orqali ta’minlanib turadi.

Tadqiqitlarning ko’rsatishicha dinamik bosimning qiymati chuqurlik va vaqt davomida o’zgaruvchan bo’ladi. Shunday qilib ma’lum kuchga ega bo’lgan tebranishlar jarayonida asta-sekin bog’lanish kuchlaridan ozod bo’lgan grunt zarralari g’ovaklardan siqib chiqariluvchi dinamik bodim ta’siriga uchraydi. Bu esa grunt zarralarini muallaq holatga keltiradi. Agar dinamik jarayon yetarlicha kuchli bo’lib uning ta’sir vaqti birmuncha uzoq bo’lsa zichlanayotgan grunt zarralari to’liq holda muallaq holatga o’tishi mumkin. Kuchli zilzilalar ta’sirida qumli gruntlarida kuzatiladigan ushbu holat gruntning to’la quyqalanishi deb nom olgan. Grunt quyqalanish jarayonidagi dinamik bosimning asosiy ta’siri (2.1) ifodaga asosan gruntning zo’riqish-deformatsiya holatiga nisbatan bo’lib, tik zo’riqishning miqdorini kamaytiradi.

Yuqorida aytilganlarga ko’ra dinamik bosimning miqdorini aniqlash masalasi ushbu jarayonni yoritishda muhim orin tutadi.

Dinamik bosim qiymatini nazariy yo’l bilan aniqlash bilan N.N. Maslov (7), P.L.Ivanov, A.A.Nichiporovich (5,9), H.Z.Rasulov (10,11), B. Sid (7), L.A. Eysler (11) lar shug’ullanganlar.

Ularning ichida P.L. Ivanov tomonidan keltirib chiqarilgan ifoda diqqatga sazovordi. Suvga to’yingan qumli gruntlarga dinamik yuk ta’sir etganda hosil bo’luvchi dinamik bosimning eng yuqori miqdori P.L.Ivanovning usuli bo’yicha quyidagich aniqlanadi:

h(z,t) = , (2.8)

bunda z- qaralayotgan sath chuqurligi;

l – qatlam qalinligi;

c – konsolidatsiya koeffitsiyenti, quyidagicha hisoblanadi:

c = (1+e) (2.9)

- gruntdan suv sizish koeffitsiyenti;

e – gruntning g’ovaklik koeffitsiyenti;

a₁ = (2.10)

2.8 ifodadan foydalanish uchun tebranishning ko’rsatkichlaridan tashqari gruntning ko’plab xususiyatini ifodalovchi ko’rsatkichlarni aniqlash talab etiladi. Shu nuqtai nazardan ushbu ifoda o’zining murakkabligi bilan ajralib turadi. Ammo ushbu ifoda birmuncha aniqlikka egadir.

N.N.Maslov tomonidan taklif etilgan quyidagi ifoda yuqoridagiga nisbatan soddaligi bilan farqlanadi:

h (z) = (Hz - ) (2.11)

bunda - ma’lum dinamik ta’sir jarayonida gruntning zichlanish koeffitsiyenti.

Zichlanish koeffitsiyenti qumning dinamik jarayondagi zichlanish tezligini ifodalaydi va tajriba yordamida quyidagi ifoda asosid aniqlanadi:

= , (2.12)

bunda n – gruntn g’ovakligi;

t – vaqt.

2.11 ifoda grunt qa’ri bo’ylab dinamik zichlanish koeffitsiyentining miqdori o’zgarmaydi deb faraz qilish natijasida hosil qilindan. Bu degan so’z ma’lum dinamik ta’sir etganda gruntning qalinligidan qatiy nazar uning tarkibidagi gruntlar bir hil zichlanish ma’nosini anglatadi. Ya’ni uni keltirib chiqarishda qatlam qalin-ligi va chuqurlashgan sari gruntning zichligi ortishi hisobga olinmaydi. Bunday yo’l qoyishlik quyidagi hollarda o’zini oqlaydi:

- tashqi yuk ta’siridan gruntning zichlanish qatlamining qalinligi birnicha metrlar bilan cheklangan holatda;

- grunt qatlami bo’ylab bir hil miqdordagi dinamik kuch ta’sir etganda. Seysmik kuchning ta’siri ushbu talabga javob beradi.

Shundan kelib chiqqan holda agar , va H larning qiymatlari ma’lum bo’lsa 2.11 ifoda yordamida grunt qa’rining istalgan sathida harakatlanuvchi dinamik bosim h (z) ning miqdorini aniqlashimiz mumkin bo’ladi.

2.2 - rasmda dinamik bosimning vaqt bo’ylab o’zgarishi, 2.3- rasmda esa dinamik zichlanish koeffitsiyentining tebranma xarakat tezlanishi bilan bog’liqlik chizmalari tasvirlangan. Ulardan ko’rinib turibdiki dinamik bosim grunt qa’ri bo’ylab parabola , vaqt bo’ylab esa eksponentsial shaklda o’zgarishi etirof etilgan.

2.2-rasm. Dinamik bosimning vaqt bo`ylab o`zgarishi

2.3-rasm. Dinamik zichlanish koeffisientining xarakat tezlanishiga bog`liqligi

2.8 va 2.11 ifodalar dinamik ta’sir boshlanishi bilan grunt qa’ri bo’ylab dinamik bosim birdaniga hosil bo’lish jarayoning ifodalaydi. Tajribalarning ko’rsatishiga ko’ra bunday holat bog’lanishsiz , ya’ni g’ovak holatidagi qumli gruntlarda yua berishi mumkin. Shuning uchun ham yuqoridagi ifodalar faqat bo’sh tuzilmali qumli gruntlar uchun taklif qilingan.

Bo’sh tuzilmali qumlardan farqli o’laroq birmunch zich joylashgan qumlarda bog’lanish kuchlari mavjud bo’lib ularning ta’sirida dinamik bosimning asta-sekinlik bilan hosil bo’lishi va o’zining yuqori miqdoriga yetish uchun ma’lum vaqt sarflanishi kuzatiladi. Ushbu jarayonning mohiyatini H.Z.Rasulovning ko’plab olib brogan izlanishlari grunt tarkibidagi bog’lanish kuchlarini birdaniga buzilmay, balki asta-sekinlik bilan ma’lum kimyoviy jarayonlar natijasida o’zgarishini tasdiqlaydi.

Misol tariqasida 2.1 jadvalga etiborni qaratamiz. Unda qalinligi H = 40 sm.grunt qa’rida olingan z = 30 sm chuqurlikda hosil bo’luvchi dinamik bosim miqdorini tebranish tezlanishi 1700 mm/c² ostida o’zgarishi tasvirlangan.

2.1- jadval

Ma’lum sathda dinamik bosim miqdorini vaqt bo’ylab o’zgarishi

Grunt raqami	Dinamik bosim, sm
	8	15	20	30	45	60	90	120	180
7 8 5 2 6	3,5 - - - -	8 - 3 2,5 -	10 2 5,5 3 -	20 9 10 6,5 1,5	27,5 18 17 12 5	30 25 22,5 19 8	30 26 - 27 14	20 26 - 27 14	- - - - 21

2.1 – jadvaldan shu hulosa kelib chiqadiki, tajriba o’tkazilgan gruntlarning hammasida h = f (t) bog’lanish ikki qismdan tashkil topadi: birinchisi - dinamik bosim miqdorini 0 dan yuqori qiymatigacha o’sishi va ikkinchi qism – yuqori miqdordan asta-sekinlik bilan pasayish jarayoni. Bizning tahlillarimiz uchun ushbu jarayonning birinchi qismi ahamiyatlidir, chunki ushbu jarayon grunt tuzilmasini buzilishi bilan bog’liq.

Bog’lanishli gruntlarga xoz ushbu jarayonni nazariy jihatidan tahlillash natijasida H.Z.Rasulov bog’lanishli gruntlar uchun dinamik bosim quymatini o’zgarishiga oid quyidagi ifodani taklif etgan:

h (z,t) = (Hz - )() (2.13)

bunda , - tajriba yordamida aniqlanadigan gruntning hossalarini va dinamik ta’sir ko’rsatkichlarini nazarda tutuvchi koeffosiyentlar.

Grunt g’ovakligining tebranma xarakat davomiyligi bilan bog’liqligini 2.4 – rasmda keltirilgan chizmadan ham kuzatish mumkin.

2.4-rasm. Tebranish jarayonida grunt g`ovakligini o`zgarishi

2.3. Dinamik zichlanish koeffitsiyenti,

Yuqorida ta’kidlaganimizdek, dinamik zichlanish koeffitsiyenti , ma’lum grunt namunasini ma’lum miqdorli va ko’rsatkichli dinamik yuk ta’sir ettirib grunt g’ovakligini o’zgarishi yordamida tajriba orqali aniqlanadi.

Ko’plab mutaxassislar tomonidan bu borada o’tkazilgan tajribalar dinamik zichlanish koeffitsiyent ni quyidagi omillarga bog’liq ekanligini ko’rsatdi:

1. 
   gruntning donadorlik tarkibiga;
   
2. 
   zarra sirtining g’adir-budirligiga;
   
3. 
   gruntning dastlabki g’ovakligiga;
   
4. 
   dinamik ta’sir kuchiga;
   
5. 
   tashqi ta’sir yukining miqdoriga;
   
6. 
   dinamik ta’sirning davomiyligiga va b.
   

Tajribalarning ko’rsatishicha dinamik zichlanish koeffitsiyent ning miqdori gruntning jinsliligi kamayishi, zarralar sirtining tekislanishi, grunt g’ovakligining ortishi, dinamik ta’sir kuchining ortishi, eng muhimi bog’lanishli gruntlar uchun dinamik ta’sir davomiyligi ortishi bilan ko’payadi. Lyoss gruntlari uchun so’nggi omilning roli ahamiyatli ekanligini etirof etishimiz darkor.

Ma’lumki sochiluvchan gruntlarda (qumlar) ta’sir etayotgan dinamik kuchning miqdori muvozanat tezlanishidan ortishi bilan grunt zichlasha boshlaydi. Aks holda esa grunt tuzilmasi buzilmagan holatda tebranadi. Bunda = 0 ekanligi ma’lum. Bog’lanishli gruntlarda esa ushbu jarayon birmuncha murakkab kechadi. Mazkur holatda ning miqdoriga eng avvalo grunt tarkibidagi bog’lanish kuchining roli yaqqol seziladi. O’tkazilgan tajribalar natijasiga ko’ra bog’lanishli grunt tuzilmasini buzilishi, nafaqat dinamik ta’sir miqdoriga, balki gruntning dastlabki zichlik-namlik holatiga, kolloud minerallar tarkibiga va b. bog’liq bo’ladi. Shuning uchun grunt tuzilmasining buzilishi asta-sekinlik bilan ma’lum vaqt ichida yuzaga keladi. Masalan, yetarlicha zichlikka ega bo’lgan qumlarning 1800 mm/c² dinamik ta’sirda tuzilmasini buzilishi uning namlik-zichlik holatiga bog’liq ravishda 10 – 60 sek. vaqt kerak bo’ldi.

Ushbu holat 2.5, 2.6 – rasmlarda va 2.2- jadvalda o’z ifodasini topgan.

2.5-rasm. N=f(t) bog`liqlik

2.6-rasm. Dinamik zichlanish koeffisientining grunt g`ovakligiga bog`liqligi

2.2 – jadval

Grunt	Tebranish davomiyligi, min
	1	2	3	4	5	6	7	8
№ 8 (n=46,5%) №10 (т=54б2%)	46,35 46,1 45,5 55,2 44,5 53,8 53,5 53,0 52,4 51,0 50,3 50,0 49,2

Tebranish jarayonida grunt zichlanishiga oid dinamik zichlanish koeffitsiyenti boshlang’ich (b) va ohirgi (o) miqdorlarini aniqlash 2.12 ifoda asosida hisoblandi.

ning miqdori eng avvali grunt g’ovakligi va uning o’zgarishiga bog’liq.

Dinamik zichlanish koeffitsiyentining miqdorini yuqoridagi uslub asosida aniqlashda zich gruntlarda olingan natijani g]ovak holatdagi gruntlarniki bilan taqqosladik, natija ning quymati zich qumlarda serg’ovak gruntlarga qaraganda birmuncha kam ekanligini ko’rsatdi. Bu esa zich qumlar tarkibidagi bog’lanish kuchining grunt zichlanishiga ta’siridan darak beradi. Ammo ushbu gruntga xos bog’lanish kuchini grunt deformatsiyasi jarayonida sezilarli kamayishini hisobga olinsa ma’lum sharoitlarda (katta kuchga ega bo’lgan dinamik ta’sirda) bog’lanish kuchini butunlay yo’qolishi natijasida grunt zichlanishi ham katta miqdorni tashkil etishi mumkin.

O’zaro yaqin miqdorli g’ovaklikka ega gruntlarda ning qiymati ham turlicha bo’lishligini 2.7 - rasmdan kuzatish mumkin.

2.7-rasm. Dinamik zichlanish koeffisientining grunt g`ovakligiga bog`liqligi

Masalani uzil-kesil hal etish maqsadida va ning miqdoridan foydalanishni ko’zda tutib unga ta’sir etuvchi omillarni o’rganishni lozim deb topdik.

2.3- jadvalda lyoss gruntlarga xos dinamik zichlanish koeffitsiyentining o’rtacha miqdori keltirilgan.

2.3- jadval

Dinamik zichlanish koeffitsiyentning qumli gruntlarga xos o’rtacha

miqdori

Tezlanish, mm/c^2	Gruntning g’ovakligi, %
	44	45	46	47
1000 1500 2500	- - 0,00001	0,000005 0,000011 0.00003	0,00012 0,000019 0,000057	0,00002 0,000032 0,00009

2.6-rasmdan kuzatilishicha ning miqdori to’g’ridan to’g’ri grunt g’ovakligiga bog’liq. Dinamik zichlanish koeffitsiyentining birdan ko’tarilishi tarkibida bog’lanish kuchi bo’lishiga qaramasdan suvga to’yingan qumli gruntlarning dinamik noturg’un holatga o’tishi mumkinligini ko’rsatadi.

Ko’plab o’tkazilgan tajribalar natijasi qumli gruntlarga xos bog’lanish kuchining miqdori (ayniqsa ular to’la namlangan bo’lsalar) kichik miqdorni tashkil etishini ko’rsatdi. Ushbu hulosa yuqoridagi 2 .7 -rasmdagi chizmadan ko’rinib t, uribdi.

2.6 - rasmdagi chizmaga murojaat qilamiz. Unda 1,3 va 7 raqamli gruntlar ustida o’tkazilgan tajribalar natijasi ifodalangan. Undan ko’rinishicha har bir grunt o’ziga xos = f(n) ko’rinishga ega. Avvalo shuni aytish kerakki, grunt eng yuqori g’ovak holatida ning yuqori qiymati bilan, g’ovaklikning kamayishi bilan esa ning miqdori ham o’ta darajada kamayishi ushbu chizmadan ko’rinib turibdi.

Dinamik zichlanish koeffitsiyentining tebranma xarakat miqdori bilan bog’liqligiga ko’ra dinamik ta’sir bilan chiziqli bog’langan. Tebranma xarakat tezlanishini ortib borishi bilan ham miqdor jihatdan ko’payib boradi.

III bob. QUMLI TO’G’ONLARNING ZILZILAGA NISBATAN TURG’UNLIGI

3.1. Qumli gruntlar dinamik turg’unligini nazariy

hisoblash

O’tkazilgan ko’plab tajribalar natijasi xar bir gruntning ma’lum zichlik holatiga mos keluvchi muvozanat tezlanishi mavjudligini ko’rsatdi. Bu muvozanat tezlanishi esz tajriba yo’li bilan aniqlanadi.

Agar tajribz o’tkazish imkoni bo’lmasa muvozanat tezlanishini H.Z. Rasulov tomonidan taklif etilga quyidagi ifoda yordamida ham aniqlash mumkin:

(3.1)

bunda g – erkin tushish tezlanishi;

P_n - zaminga ta’sir etuvchi inshoot og’irligi;

– gruntning ichki ishqalanish burchagi;

c_w – grunt zarralari aro bog’lanish kuchi;

H – tebranayotgan gruntning qalinligi;

_w – gruntning zichligi.

G’ovak holatdagi sochiluvchan gruntlar (qum,tosh,shag’al va h.) uchun (3.1) ifoda quyidagi ko’rinishni oladi, chunki ularda:

(3.2)

Agar inshoot ustiga yuk ta’sir etmasa, u holda:

(3.3)

Yuqoridagi ifodalan gruntga ta’sir etuvchi ikki muhim kuchning muvozanat holatidan keltirib chiqarilgan, ya’ni: tebranayotgan grunt zarralarini siljishga olib keluvchi gorizontal yo’nalgan seysmik kuch (_s ) va ushbu zarrani turg’unligini ta’minlovchi siljishga qarshi kuch (S_pw ), ya’ni:

_s = S_pw (3.4)

Seysmik kuch _s quyidagi ifoda orqali aniqlangan:

(3.5)

bunda T – seysmik to’lqinning davri;

- ko’ndalang seysmik to’lqin tezligi.

Gruntning siljishga qarshiligi:

S_pw = P_n tg _w + c_w (3.6)

(3.4) tenglikka asosan:

= P_n tg _w + c_w (3.7)

Ushbu tenglikni ma’lum tezlanishda tebranayotgan grunt muctahkamligining eng yuqori muvozanat holatini (muvozanat tezlanish) topish mumkin.

Yuqoridagi ifodalardan shu narsa ma’lum bo’ladiki, gruntning muvozanat tezlanishi uning asosiy seysmik ko’rsatkichi hisoblanib, barcha hollarda gruntning mustahkamligi va tebranayotgan qatlam qalinligi bilan ifodalanadi. Gruntning mustahkamligi kamayishi yoki qatlam qalinligi ortishi unga xos bo’lgan muvozanat tezlanishini kamaytiradi.

Bunga to’liq ishonch hosil qilish uchun 3.1–jadvalda qumli gruntlar uchun 3.2 ifoda yordamida hisoblangan _m ning qiymatlari keltirilgan.

Jadvaldagi ko’rsatkichlarni hisoblashda seysmik to’lqinlar chastotasi 0,5 – 10 Gs, tebranish amplitudasi 1,0 mm va to’lqin tebranish davri 2,0 – 0,1 s. ga teng deb olingan.

3.1 – jadvaldagi hisoblashlar natijasi 3.2 ifoda yordamida aniqlangan muvozanat tezlanishining miqdori tajriba natijalariga yaqin ekanligidan dalolat beradi. Gruntning zichligi ortishi bilan nazariy usul yordamida aniqlangan muvozanat tezlanishning miqdori tajribada aniqlangan miqdordan birmuncha kam ekanligini kuzatish mumkin. Bu esa grunt zichligi ortishi bilan seysmik to’lqin tezligi ham ortishi bilan bog’liq bo’lib tajriba usulida bu omil hisobga olinmasligini ko’rsatadi.

3.1 – jadval

Muvozanat tezlanishi _m ni nazariy va tajriba yordamida

aniqlangan qiymatlari

Grunt turi	Grunt zichligi, g/sm3	, grad.	tg	H, M	Muvozanat tezlanishi, mm/s2
					tajriba	Hisob
1	2	3	4	5	6	7
1.Loyli qum 2.Mayda qum 3.O’rta yiriklikdagi qum 4.Yirik qum	1,50 1,59 1,56 1,65 1,72 1,40 1,50 1,59 1,40 1,50 1,60	31 33 27 31 33 32 34 37 31 35 39	0,600 0,648 0,508 0,600 0,648 0,623 0,673 0,752 0,600 0,6,98 0,807	8,0 4,0 9,0 4,5 2,25 9,0 4,5 2,25 9,0 4,5 2,25	460 1250 550 800 1700 400 1100 2650 400 1250 2600	49 1000 606 793 1648 482 973 2056 466 1018 2208