ნაგებობების სეისმომედეგობაზე გაანგარიშებისას გრუნტის გათხევადების ეფექტის გათვალისწინება/2
2. გათხევადების ეფექტზე მოქმედი პარამეტრები
[რედაქტირება]მიწის ზედაპირის ქვეშ მდებარე ფენების მგრძნობელობა გათხევადებისადმი, რაც შეიძლება განვითარდეს ძლიერი მიწისძვრების დროს, არის ფუნქცია განხილული გრუნტის გეოტექნიკური თვისებებისა და მისი ტოპოგრაფიული მდებარეობისა, აგრეთვე რეგიონის მოსალოდნელი სეისმურობისა. ის ფაქტორები, რომლებიც განსაზღვრავენ გრუნტის მასების გათხევადებისადმი მგრძნობელობას, თავის თავში მოიცავენ დანალექწარმოქმნის პროცესის განვითარებას, დანალექის ასაკს, წყლის დონის სიღრმეს, გრუნტის მარცვლების ზომის განაწილებას, მათ სიმკვრივეს და დანალექის ჩაღრმავების სიდიდეს.ნაკადის ტიპის მეწყერის ტანში გრუნტი გადადის ფარდობითად მყარიდან თითქმის გათხევადებულ მდგომარეობაში და შემდეგ იწყებს დენას ფერდობზე. ასეთ მეწყერს იწვევს ფხვიერ სტრუქტურიანი გაჯერებული ქვიშის ან წვიმით დასველებული ლიოსის გათხევადება მიწისძვრის დროს. ამ დროს გრუნტის მოცულობა მცირდება, იცვლება გრუნტის ნაწილაკებს შორის დაწნევა და ნეიტრალური დაწნევა გარე დატვირთვის მიხედვით. (ნეიტრალური დაწნევა ან ძაბვა არის წყლის დაწნევა ფორებში). ამას თან ერთვის გრუნტის დაჯდომა და ბზარების გაჩენა. გრუნტის მასივის შიგნით იზრდება ძვრის ძაბვები და მცირდება ძვრისადმი სიმტკიცე. მიწისძვრის დროს უმთავრესი მიზეზი ძვრისადმი სიმტკიცის შემცირებისა არის ფოროვანი დაწნევის სიჭარბე გაჯერებულ ფენებში, როცა არ ხდება ჭარბი ფოროვანი დაწნევის დისიპაცია ისე სწრაფად, როგორითაც იგი იზრდება შეჭიდულობის არამქონე და სითხის მაღალი შეღწევადობის უნარიან გრუნტის ფენაში და შედეგად იგი კარგავს ძვრისადმი სიმტკიცეს. ამ დროს მცირდება ეფექტური ძაბვები, რასაც შეუძლია გამოიწვიოს ფერდობის დანგრევა მიწისძვრის შეწყვეტის შემდეგაც (ძაბვები, რომლებიც იწვევენ გრუნტის მყარი ფაზის კუმშვას ან დეფორმაციას, არის ეფექტური ძაბვები).
მხოლოდ იმ ფუძეებს შეუძლია გამოავლინონ გათხევადების ეფექტის მიმართ განივი სიმტკიცე, რომლებსაც უნარი აქვთ მოცულობის შემცირებისა ძვრის ძაბვების ზემოქმედების შემთხვევაში. ამიტომ კუმშვადი ფუძეები არ არიან მგრძნობიარენი გათხევადების ეფექტისადმი, თუ წარმოქმნილი ძვრის ძაბვა ზედაპირზე საკმაოდ დიდი სიდიდის არ არის.
გათხევადება შეიძლება განვითარდეს წყლით გაჯერებულ ქვიშაში, თიხნარში და დენად თიხაში. გათხევადება შეიძლება განვითარდეს აგრეთვე ქვიშის ან თიხნარის ძალიან დიდ მასივში, რომელიც მშრალი და არამკვრივია და ამავე დროს ისეა დატვირთული, რომ ჰაერის გამოდევნა სიცარიელეებიდან შეზღუდულია.
თუ გათხევადება მოხდა ისეთ სიღრმეზე, რომელიც არ გამოიწვევს ეფექტს მიწის ზედაპირზე, მაშინ ასეთი მდგომარეობა კლასიფიცირდება, როგორც არაგათხევადების შემთხვევა.
გათხევადება ძირითადად ვითარდება 0,075-0,20 მმ-ის ზომის მარცვლებიან ქვიშაში.
ძაბვები, რომლებიც მოქმედებენ წყლითგაჯერებულ ქვიშის მასის შიგნით, იყოფა ორ ტიპად:
- ძაბვები, რომლებიც გადაეცემა უშუალოდ გრუნტის ჩონჩხის ნაწილაკებისაგან ნაწილაკებს;
- ძაბვები, რომლებიც მოქმედებენ სითხის შიგნით, რომლითაც შევსებულია ფორები.
პირველი წარმოადგენს ეფექტურ ძაბვებს, მეორე კი – ფოროვანი დაწნევაა ან ნეიტრალური ძაბვა. Mმხოლოდ ეფექტურ ძაბვებს შეუძლია შეცვალოს გრუნტის მასის მოცულობა და მხოლოდ ეს ძაბვები იწვევენ გრუნტში შინაგან ხახუნს.
თუ წყლის ფოროვანი დაწნევა ფუძის შეუმჭიდროებულ მასაში იზრდება ისე, რომ ის გაუტოლდება გარედან მოდებულ დაწნევას, ასეთ შემთხვევაში შეიძლება ითქვას, რომ ფუძე გათხევადდა. თუ გათხევადება განვითარდა ფუძის მასის იმ ზონაში, რომელიც მთლიანად შემოზღუდული არ არის სხვა ტიპის დანალექით, შედეგად მოხდება გრუნტის მასების დაცურება ჩაუმაგრებელი ზედაპირის მიმართულებით.
გრუნტის წყლის დონე შეიძლება მდებარეობდეს ზედაპირთან ან მის მახლობლად. თუ წყლის დონის სიღრმე ზედაპირიდან 0-3მ-მდეა, დანალექში ძვრის ძაბვების წარმოქმნის კრიტიკული სიღრმეა – 6 მ; თუ წყლის დონე – 4,5 მ-ია, კრიტიკული სიღრმე იზრდება 9 მ-მდე.
როგორც ლაბორატორიული, ასევე საველე პირობებში დაკვირვებები მიუთითებენ, რომ ფუძის დანალექის გათხევადების პოტენციალი მიწისძვრის დროს დამოკიდებულია ფუძის პარამეტრებზე, ფუძეზე მოქმედ საწყის ძაბვაზე და თვით მიწისძვრის მახასიათებლებზე. ჩამოთვლილი ფაქტორები თავისთავში შეიცავს: 1. ფუძის ტიპს; 2. გრუნტის მარცვლების ფარდობით სიმკვრივეს ან სიცარიელის კოეფიციენტს; 3. საწყის შეზღუდულ ძაბვას; 4. გრუნტის რხევის ინტენსიურობას; 5. გრუნტის რხევის ხანგრძლივობას. ქვემოთ განხილულია ეს ფაქტორები ცალ-ცალკე.
1.ფუძის ტიპი. შეჭიდულობის არამქონე ფუძის ტიპის დასახასიათებლად იყენებენ მარცვლების ზომის განაწილებას. ცნობილია, რომ თანაბარი ზომის მარცვლებით შედგენილი გრუნტი უფრო მგრძნობიარეა გათხევადების ეფექტისადმი, ვიდრე არათანაბარი ზომის. წმინდა ქვიშა უფრო ადვილად თხევადდება, ვიდრე მსხვილმარცვლოვანი ქვიშა, ღორღიანი ფუძე, თიხნარი და თიხა.
2. ფარდობითი სიმკვრივე ან სიცარიელის კოეფიციენტი. მოცემული ფუძის მგრძნობელობა გათხევადებისადმი ისაზღვრება სიცარიელის კოეფიციენტის ხარისხით ან ფარდობითი სიმკვრივით. ცნობილია, რომ ფარდობითი სიმკვრივის გარკვეული სიდიდის შემთხვევაში შეკუმშული სტრუქტურის ფხვიერ გაჯერებულ ქვიშაში ძვრის დეფორმაციის გავლენით შეიძლება განვითარდეს წყლის მაღალი ფოროვანი დაწნევა და ქვიშამ მთლიანად დაკარგოს სიმტკიცე დეფორმაციის მიმართ. შედეგად ქვიშა გათხევადდება. შესაძლებელია რომელიმე მიწისძვრის დროს ფხვიერი ქვიშა გათხევადდეს, მაგრამ იგივე ქვიშა საკმარისი სიმკვრივით შეიძლება არ გათხევადდეს. მაგალითად: ნიიგატის მიწისძვრის დროს (იაპონია, 1964) გათხევადება განვითარდა ქვიშაში ფარდობითი სიმკვრივით Dr=50% და არ გათხევადდა იქ, სადაც ფარდობითი სიმკვრივე აჭარბებდა Dr>70%. ცნობილია, რომ ქვიშის გათხევადება ძირითადად ხდება, როცა Dr=50-80%; Dr არის ფარდობითი სიმკვრივე პროცენტებში.
3.საწყისი შეზღუდული დაწნევა. თუ გვაქვს საწყისი შეზღუდული დაწნევა, მიწისძვრის შემთხვევაში ფუძის გათხევადების პოტენციალი მცირდება. ლაბორატორიული გამოკვლევები ადასტურებენ, რომ მოცემული საწყისი სიმკვრივისთვის ძაბვა, რომელიც საჭიროა გათხევადების დასაწყებად ციკლური დატვირთვის შემთხვევაში, იზრდება საწყისი შეზღუდული დაწნევისას. როცა ფოროვანი წყლის დაწნევა მიაღწევს მიღებულ შეზღუდულ დაწნევის სიდიდეს, ქვიშა იწყებს დეფორმირებას. თუ ქვიშა ფხვიერია, ფოროვანი დაწნევა გაიზრდება მიღებული შეზღუდული დაწნევის სიდიდემდე და ქვიშა მიიღებს დიდ დეფორმაციას ძვრის ძაბვებისაგან. თუ ქვიშა მიიღებს განუსაზღვრელ დეფორმაციას მის მიმართ მნიშვნელოვანი სიმტკიცის მობილიზაციის გარეშე, შეიძლება ითქვას, რომ მოხდება გათხევადება. მეორეს მხრივ, თუ ქვიშა არის მკვრივი, შეიძლება განვითარდეს ნარჩენი ფოროვანი წყლის დაწნევა სრულ ციკლურ ძაბვებთან ერთად, რაც ტოლი იქნება შეზღუდული დაწნევისა (პიკური ციკლური ფოროვანი დაწნევის კოეფიციენტია 100%).
4. გრუნტის რხევის ინტენსიურობა. ფუძისათვის მოცემულ მდგომარეობაში და საწყისი შეზღუდული დაწნევისას მიწისძვრის დროს გრუნტის გათხევადებისადმი მგრძნობელობა დამოკიდებულია ძაბვებისა და დეფორმაციების სიდიდეზე, რაც გამოწვეულია მიწისძვრის ინტენსიურობით. ეს კი მნიშვნელოვანი ფაქტორია ფუძის გათხევადების პოტენციალის განვითარებაში.
5.გრუნტის რხევის ხანგრძლივობა მნიშვნელოვანი ფაქტორია გათხევადების პოტენციალის დასადგენად. სწორედ მიწისძვრის ხანგრძლივობა განსაზღვრავს ფუძეში გაჩენილ მნიშვნელოვანი განივი ძაბვების სიდიდეს და დეფორმაციების ციკლების რიცხვს. საერთოდ, თუ მიწისძვრის ხანგრძლივობა მხოლოდ 45წმ-ია, გათხევადებისაგან გამოწვეული ფუძის არასტაბილურობა მოსალოდნელი არ არის. ლაბორატორიული გამოცდებით მტკიცდება, რომ ქვიშის ფენა, რომელიც განლაგებულია 4,5 მ-ის სიღრმეში, თხევადდება მიწისძვრის დაწყებიდან 21 წმ-ის შემდეგ. 6, 9 და 12 მ-ის სიღრმის შემთხვევაში - 23, 32 და 40წმ-ის შემდეგ შესაბამისად. მიწისძვრის დაწყებიდან 5 წუთის შემდეგ წყლის ფოროვანი დაწნევა ფუძეში პროგრესულად მცირდება 1.5-15.0მ-ის ქვემოთ მიწის ზედაპირიდან. ფუძე, რომელიც განლაგებულია 3-9მ-მდე, სრულიად თხევადდება 5 წუთიანი პერიოდის განმავლობაში.