Тоғ жинсларининг механик хусусиятлари

ТОҒ ЖИНСЛАРИНИНГ МЕХАНИК ХУСУСИЯТЛАРИ.

Тоғ жинсларини механик хусусиятлари, уларни ташқи куч таъсирида қай даражада ўзгаришини аниқлайдиган ва кўрсатадиган энг асосий кўрсатгичларидан бўлиб ҳисобланади. У ёки бу ҳудуд майдонида иморат ва иншоотларни (сув омборлари, тўғонлар, каналлар, шахталар, газ сақлагичлар ва х.к.) режалаш, лойихалаш, қуриш ишлари тоғ жинсларнинг механик хусусиятларига асосланган холда амалга оширилади. Чунки тоғ жинсларини механи хусусиятлари уларни физик, сувли хусусиятлари билан чамбар-час боғланган холатда вужудга келади ва ўзгаради.

Тоғ жинсларининг механик хусусиятларига, уларни деформацияланиш, мустаҳкамлик, гил ва гилли жинсларини реологик хусусиятлари киради. Жинсларнинг деформацияланиш хусусияти деганда, уларни туб ўзгаришига олиб келмайдиган ташқи куч таъсири остида, юз берадиган шаклий ва хажмий ўзгаришлар тушунилади. Жинсларнинг мустахкамлик хусусияти деганда, уларни сурилишга бўлган қаршилиги тушинилади. Анашу сурилишга бўлган қаршиликни камайиши (бузилиши) жараёнида, иморат ва иншоотларнинг заминини ташкил қилувчи жинслар мустахкамлигини ўзгариши ва бузилиши юз беради. Гил ва гилли жинсларининг реологик хусусиятлари деганда уларда юз бераётган деформацияланиш жараёнини қонуний равишда ривожланиб бориши ва мустахкамлигини вақт бирлиги давомида ўзгариши тушунилади. Бу хусусият уларни структурасига, минерал заррачаларни ва агреготларни бир-бирлари билан боғланиш, бир-бирларига нисбатан жойланишига, мустахкамлигига, таъсир этувчи кучнинг катт-кичиклигига (миқдорига) боғлиқ.
Тоғ жинсларининг юқоридаги механик хусусиятларидан амалиётида энг кўп қўланиладигани-бу деформацияланиш ва мустахкамлик хусусиятлари ҳисобланади.
Деформацияланиш хусусияти. Тоғ жинсларини деформацияланиши уларни зичланувчанлиги билан характерланади. Зичланувчанлик- тоғ жинсларини ташқи куч (босим) таъсири остида ўз хажмини камайтириши демакдир.
Н.М.Герсеванов грунтларни деформацияланиш хусусиятини маълум оғирликлар (босим) остда ўрганиб, бу жараённи уч босқичда юз беришини аниқлаган: Зичланиш, сурилиш, сиқиб (туртиб) чиқариш (Фролов, Коротких, 1990). Агар бу холатни (10.4-расм, а) мисолида кўрадиган бўлсак, оғирликни (босимни) О дан Р₁ даражада ортиб бориши билан жинс қатламида зичланиш жараёни (S₁) юз беради (биринчи босқич), оғирликни Р₁ дан Р₂ ортирилиши билан жинс қатламининг айрим қисмида зичланиш жараёни билан бир вақтда сурилиш жараёни ҳам юз бера бошлайди (S₂), натижада тўғри чизиқ кўринишидаги деформация холати бузилади (иккинчи босқич), деформацияланиш эса давом этади (S₃). Оғирликни Р₃ даражада оширилиши сурилиш жараёнини бутун жинс қатлами бўйлаб юз беришига олиб келади (учинчи босқич). Деформацияланишнинг бу босқичи охирида иншоат замини ҳисобланган жинс (грунт) қатламида ён томонга қараб сиқиб чиқариш жараёни юз беради. Натижада иморат ва иншоотлар мустаққилигига путр етиши ёки бутунлай бузилиб кетиш холатига юз бериши мумкин.
Гил ва гилли жинс қотламларига ташқи куч таъсир этганда, уларда юз берадиган сиқилиш (чўкиш, ўтириш) жараёни асосан таъсир этувчи куч йўналишда содир бўлади (13.5-расм). Ён томонлари эса сиқилишига қаршилик кўрсатувчи омил бўлиб хизмат қилади. Шунинг учун амалиётда бу жараённи вужудга келиши, ривожланишини ўрганиш компрессион асаблар ёрдамида моделлаштирилган. Хозирги вақтида компрессион асбобларни бир қанча турлари мавжуд бўлиб буларга Маслов, Зноменский, Абелов, Цитович ва МГРИ, ГИДЕП, Гидропроект К-1М аспообларини кўрсатиш мумкин. Уларни ичида «Гидропроект», К-1М модемлидаги компрессион асбоблар ўз қулайликлиги билан ажратиб туради. Бу асбоблар ёрдамида гил ва гилли жинсларни табиий холатида, сув таъсирида, хар хил босим остида сиқилишини, ғовакларини, хажмини ўзгаришини аниқлаш, иморат ва иншоотларни режалашда, қуришда қўлланиладиган энг асосий механик, инженер-геологик кўрсаткичлар бўлган «Сиқилувчинлик коэффициенти (а)», «Умумий деформацияланиш модули (Е₀)», «Сиқилувчинлик модули (Ес)», «Чўкувчанлик (пр)», »Консолидация даражаси (Vk)» тўғрисида миқдорий қимматларни олиш мумкин. Бунинг учун лабораторияга даладан олиб келинган гил ва гилли (лесс ва лессимон) жинс моналитларидан компрессион асбоб халқаларига 2-3 тадан намуналар қирқиб олинади. Хар бир намуна асбоб одометрига жойланади (13.7-расм). Сўнгра у компрессион прибор столига ўрнатилиб, одометр штампаси орқали асбобни юк кўтаргичига Р₁, Р₂, Р₃ МПа оғирликдаги яъни намунага тушадиган табиий босим оғирлигига тўғри келадиган (Рт) даражадаги юк қўйилади. Хар бир қўйилган юкдан кейин стабилашиш холати кутилади ва асбоб индекаторларидан ҳисоб олиниб, лаборатория журналига ёзиб борилади (13.5-жадвал). Стабиллашиш холати деганда асбоб индикаторидан олинган ҳисоб рақами аввалгисидан 0,001 мм дан ошмаслиги тушинилади. Стабиллашиш холати юз бергач, табиий босим оғирлигида одометрни сув қуйгичи орқали халқадаги намунага варонка ёрдамида сув юборилиб, уни намлаш жараёни бошланади. Намланиш жараёни бошланиши биланоқ индекаторлардан хар 0,5, 1,2,5,10,20,30,60,120,180 минут давомида, сўнгра суткасига 2 маротаба ҳисоб олиб борилади. Навбатдаги стабилизация холатини кутилиб (хар 3 соат давомида индикатордан олинган ҳисоб 0,01 мм дан ошмаслиги керак), кейин асбоб юк кўйгичига табиий босим оғирлигига қўшимча Р₄,Р₅, Р₆….- Рn оғирлигидаги юклар қўиб борилади. Табиий босим оғирлигига қўшимча оғирликдаги юклар (босим) қиммати қўйилган вазифани мақсадига қараб 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,05 МПа ва бундан ҳам ошиқ бўлиши мумкин. Бунда биз юқорида эслатганимиздек хар бир поғанадаги юкдан кейин стабилизацияланиш холати қутилиши керак. Режадаги босим қўйиб бўлингач, асбоб юк қуйгичидаги юклар секин аста олиниб, хар бир 0,1 МПа юк олингандан кейин индекатордан ҳам қайта ҳисоб олиниб синовлар китобига ёзиб борилади. Бунда ўрганилаётган жинсни маълум оғирликдаги куч таъсиридан холи этилгандан кейин, аввалги табиий холатига қай даражада қайтиши тўғрисида тўғри фикр юритиш, хулоса чиқариш мумкин (13.8-расм).
Моналитларни очиб, ўрганилаётган жинсни порофиндан ва парфинлаш жараёнида қизиган юпқа қатлам (1-2 см) олиб ташланиб, компрессион асбоб халқаларига текшириш учун керак бўлган намунани олиш жараёнида жинсни табиий намлиги (W₀), зичлиги (₀, ₀), жинслар
зарралар зичлиги (₀), ғоваклиги (n₀)ғоваклик коэффициенти (Е₀), табиий босим оғирлиги (Рт) харакатдаги гостларга асосан аниқланиб бориши шарт. Лозим бўлган тақдирда жинсни кўпчувчанлиги, ививчанлиги, киришувчанлиги, фильтрация коэффициентини ўрганиш, грануламетрик, минерологик, химик таркибиларини аниқлаш учун ҳам намуналар олиниб борилиши мумкин.
Синов охирида компрессион асбоб одометрга ўрнатилган жинсли халқлар тортилиб уларни ичидаги жинсларни тажрибадан кейинги зичлиги (₁, ₁) намлиги (W₁), ғоваклиги (n₁), ғовакли коэффициенти (E₁) аниқланиб синов натижаларини охирига ёзиб қўйилади.
Тажриба тугагач олинган натижалар асосида керакли бўлган инженер-геологик кўсаткичларни (хар бир МПа босимга тўғри келган ғоваклик, ғоваклик коэффициенти, сиқилувчанлик коэффициенти, умумий деформацияланиш модули, сиқилувчанлик модули, нисбий чўкувчанлиr, консолидация даражаси ва б.қ.) аниқлаш амалга оширилади. Жумладан хар бир МПа босимга тўғри келувчи ғовакли коэффициенти (E₁-n) ни аниқлаш қуйидаги формула ёрдамида аниқланади.

Бу ерда h_1-n-ўрганилаётган жинс намунасини Р_1-n-босим остидаги
деформацияланиш,мм
h₀-кмпрессион асбоб ҳалқасидаги жинс баландлиги, мм
Е₀-жинснинг табиий ғоваклик коэффициенти
( )
- жинс зарраларининг зичлиги, г/см³
- табиий хўл жинснинг зичлиги, г/см³
W₀-жинснинг табиий намлиги.