Ngjeshmëria e dherave

Transcript

1 Ngjeshmëria e dherave Hyrje Në ndërtimin e objekteve inxhinierike me mbushje dheu, si për shembull diga, argjinatura rrugore etj, kriteret projektuese përcaktojnë një shkallë të caktuar ngjeshmërie të materialit që do të përdoret, ҫka lidhet direkt me parametrat e tij fiziko-mekanikë. Nga pikëpamja ekonomike konsiderohet efiҫent një vendburim i shfrytëzueshëm në afërsi rreth 1 km nga sheshi i ndërtimit. Nga një vendburim i tillë merret materiali që përdoret si mbushje inxhinierike. Një mbushje inxhinierike është një material dheu i përzgjedhur për një funksion të caktuar inxhinierik, i depozituar dhe ngjeshur sipas një standardi teknik projektimi, me qëllim arritjen e një performance specifike të veprës inxhinierike (argjinatura, diga etj.) bazuar në parametrat fiziko-mekanikë që janë përftuar nëpërmjet proҫesit të ngjeshjes. Që materiali i vendburimit (zhavorr, rërë, argjilë, pluhur etj) t i përshtatet parametrave të projektimit ai duhet t i nënshtrohet proҫesit të ngjeshjes në terren nëpërmjet rulave, ҫka ndikon në rritjen e dendësisë së dheut (parametrit të tij) nëpërmjet ripozicionimit të grimcave në mënyrë më kompakte duke zvogëluar vëllimin e ajrit që ndodhet në pore. Ndryshimi që pëson vëllimi i ujit në pore gjatë proҫesit të ngjeshjes është i papërfillshëm. Përmasat e ҫdo grimce të dheut ngelen të pandryshuara. Shkalla e ngjeshmërisë shprehet nëpërmjet parametrit të peshës vëllimore të skeletit (peshës së thatë) dhe varet nga prania e ujit në pore (lagështia) si dhe nga energjia dhe intesiteti i kryerjes se proҫesit të ngjeshjes. Për provën në laborator: pesha e ҫekiҫit dhe numri i goditjeve; në terren: pesha/lloji i makinerive me rula dhe numri i kalimeve mbi shtresë. Vlera maksimale e parametrit të peshës së thatë në kushtet kur arrihet ngjeshja maksimale e dheut, i korrespondon një vlere të lagështisë së dheut që emërtohet lagështi imale w. Kjo marrëdhënie shprehet nga relacioni i mëposhtëm: 1 w Qëllimi i proҫedurës së ngjeshjes Me kryerjen e proҫedurës së ngjeshjes së dheut, synohet të arrihen efektet e mëposhtme: Rritja e rezistencës në prerje (parametri ) dhe për rrjedhojë edhe e aftësisë mbajtëse. Rritja e fortësisë (ngjeshmërisë) për të mënjanuar uljet në të ardhmen. Zvogëlimi i treguesit të porozitetit dhe për rrjedhojë e përshkueshmërisë (keofiҫentit të filtrimit) në diga me mbushje, duke mënjanuar depërtimin e ujit si dhe zhvillimin e ҫarjeve në shtresë që shkaktohen si pasojë e ngrirjes së ujit që ndodhet në pore. Kjo nënkupton se proҫesi i ngjeshjes ndikon në rritjen e aftësisë mbajtëse të shtresës dhe të qendrueshmërisë së pjerrësive (skarpatave), duke minimizuar në të njëjtën kohë uljet dhe deformimet e padëshirueshme. Ulja (zhytja) e bazamentit të objektit si pasojë e ngjeshjes së shtresës mbi të cilën mbështet, mund të vijë si pasojë e ngarkesës vetjake të objektit inxhinierik, vibrimeve të shkaktuara nga trafiku nëpër autostrada, ngulja e pilotave në një proҫes ndërtimi etj.

2 Proҫedura në laborator Proҫedura e ngjeshjes në laborator të një kampioni dheu kryhet me qëllim përcaktimin e vlerës maksimale të mundshme të peshës vëllimore të dheut (peshës së thatë ) për mbushjen inxhinierike që do përdoret në terren. Në këtë mënyrë përcaktohet edhe shkalla maksimale e ngjeshmërisë që duhet aplikuar për këtë mbushje, ҫka arrihet kur dheu ka një vlerë korresponduese të lagështisë imale. Prova më e përdorur për këtë qëllim në laborator kryhet nëpërmjet aparatit Proctor. Ai përbëhet nga një cilindër metalik me përmasa standarde në të cilën hidhet dheu që do ngjishet dhe nga një tokmak (ҫekiҫ) standard i cili kryen ngjeshjen e dheut. Figura 1: Aparati Proctor Prova kryhet për një material rreth 25kg në total nga i cili hiqen fraksionet me diametër më të madh se 20mm. Masa e dheut thahet paraprakisht në furrë deri sa lagështia e tij bëhet zero. Ajo veçohet më pas në 5-6 pjesë tek të cilat shtohen sasi të ndryshme uji duke përftuar kampionë me lagështi të ndryshme, që llogaritet si: PU w. P S Sipas specifikimit në standardin ASTM D698 D1557 numri i goditjeve të tokmakut varion nga goditje, i lëshuar nga lartësi prej 300, 305, 450 ose 457mm. Dheu për ҫdo vlerë të lagështisë në cilindrin metalik ngjishet nëpër shtresa prej 2-3cm secila derisa dheu i ngjeshur e mbush vëllimin e cilindrit.

3 Figura 2: Përgatitja e materialit për lagështi të ndryshme dhe ngjeshja në cilindër Duke peshuar kampionët e ngjeshur për ҫdo lagështi dhe duke njohur vëllimin e dheut brenda cilindrit mund të llogaritet pesha vëllimore: P V dhe prej relacionit të mëposhtëm, vlera e peshës së thatë: 1 w Grafiku i vlerave të përftuara w për dhera argjilorë ka formën e treguar në figurë: Figura 3: Grafiku i relacionit mes parametrit të peshës vëllimore dhe lagështisë së kampionit të dheut nga ku mund të përcaktohen δ dhe ë

4 Nga grafiku i përftuar mund të nxirret vlera maksimale e parametrit të peshës së thatë korrespondon në grafik lagështia imale mëposhtme:. Kësaj vlere i w. Nga forma e kurbës mund të nxirren konkluzionet e Në të majtë tëvlerës w kurba vjen në rritje me rritjen e vlerës së lagështisë. Kjo tregon se prania e ujit në pore zvogëlon forcën e fërkimit ndërmjet grimcave duke lejuar zhvendosjen e grimcave kundrejt njëra-tjetrës dhe kompaktësimin e materialit. Për pasojë vlera e përftuar e vjen duke u rritur. Vihet re se për lagështi w 0% shkalla e ngjeshjes është thuajse zero => Materiali i thatë nuk ngjishet. Në të djathtë të vlerës w kurba pëson rënie me rritjen e mëtejshme të lagështisë. Uji i pranishëm në sasi më të mëdha sesa w në pore e humbet rolin e lubrifikantit të grimcave duke zënë vëllimin që do mund të zihej nga grimcat e dheut. Për pasojë, një pjesë e madhe e energjisë së ngjeshjes nuk shkon për kompaktësimin e grimcave por përthithet nga uji në pore duke përftuar vlera më të ulta të parametrit. => Materilali i ngopur me ujë nuk ngjishet. Parametrat e nxjerra nga prova laboratorike, dhe w, përfshihen në projektin që do zbatohet në terren për ndërtimin e objektit inxhinierik. Duke u nisur nga premisa teorike se pas proҫesit të ngjeshjes dheu do të arrinte ngjeshmërinë maksimale kur vëllimi i ajrit në pore të bëhej zero (vëllimi i ujit nuk ndryshon), atëherë pas ҫdo prove për lagështi të ndryshme, vlera e gradës së lagështisë do ishte G=1, pasi vëllimi i poreve të dheut do të zihej tërësisht nga uji i pranishëm në to: Duke ditur se: V G V U P 1 dhe 1 e G w w ng w e U w e G U dhe duke marrë G=1, atëherë mund të përftohet relacioni për zero ajër në pore: za w 1 U Duke ditur se parametri i peshës vëllimore specifike qëndron konstant pasi nuk varet nga sasia e ujit në pore apo nga shkalla e ngjesmërisë (Δ=P S /V S ) dhe që dendësia e ujit ka një vlerë fikse U 1g/cm 3, nga relacioni vihet re se pesha e thatë është në përpjestim të zhdrejtë me lagështinë w, nga ku mund të përftohet kurba teorike për G=1, siҫ tregohet në figurë.

5 Praktikisht një relacion i tillë është i pamundur pasi proҫesi i ngjeshjes, sado intesiv qoftë, nuk mund të rezultojë në asnjë rast në një kampion dheu, vëllimi i ajrit në pore të të cilit të jetë bërë zero. Por megjithatë, kurba teorike për G=1 shërben si një kufi orientues, pasiqë grafiku w i përftuar në laborator nuk mund të ndërpritet në ashnjë rast me këtë kurbë por do duhet të ndodhet gjithmonë në të djathtë të kurbës për G=1 (me zero ajër në pore). Kjo pasi për çdo vlerë të lagështisë, vlera reale e do të jetë gjithmonë më e vogël sesa vlera teorike për zero ajër që i korrespondon të njejtës vlerë lagështie (shih figurën 3). Faktorët që ndikojnë në proҫesin e ngjeshjes Përveç ndikimit që ka vlera e lagështisë siç u trajtua më sipër, një numër faktorësh të tjerë ndikojnë në shkallën e aftësinë e ngjeshjes së dherave: za Lloji dhe sjellja e dheut Këtu merret parasysh përbërja granulometrike, sortimi, plasticiteti, forma dhe dendësia e grimcave (parametri Δ), sasia dhe lloji i mineraleve argjilore të pranishme etj. Figura 4: Forma e lakoreve të ngjeshjes për lloje të ndryshme dherash Përsa i përket formës së lakores së ngjeshjes në varësi të llojeve të ndryshme të dherave, figura 4 tregon katër lakore të përftuara nga prova Proctor për 35 kampionëve dheu (Lee dhe Suedkamp, 1972). Lloji A i kurbës me një maksimum të vetëm është karakteristik për dhera me kufij rrjedhshmërie 30<LL<70. Kurba B me një maksimum e gjysmë dhe kurba C me dy maksimume jaë tipike për dhera me kufij rrjedhshmërie LL<30. Dherat e llojit për të cilat përftohet kurba D nuk kanë një maksimum të caktuar. Këto lloj dherash janë të pazakonshëm dhe i korrespondojnë zakonisht vlerave të kufirit të rrjedhshmërisë LL>70.

6 Figura 5: Shkalla e ngjeshmërisë për lloje të ndryshme dherash Nga sa vihet re në figurën 5, përgjithësisht dherat kokërrtrashë arrijnë një shkallë më të lartë ngjeshmërie sesa ato kokërrimët. Për më tepër, vlerat e parametrit për dherat kokërrtrashë arrihen për vlera më të vogla të w sesa për ato kokerrimët. Disa vlera karakteristike të këtij relacioni jepen më poshtë: - < 1.7 g/cm 3 per argjila (CH-CL) - < 2.1 g/cm 3 per zhavorre (GW) Intesiteti i ngjeshjes Energjia e ngjeshjes për njësi vëllimi shprehet nga relacioni i mëposhtëm: ( ) ( ) ( ) ( ) Për shembull: ( ) ( ) ( ) ( )

7 Ku intesiteti i provës për njësi vëllimi shprehet nga Nr. i goditjeve / shtresë. Figura 6: Lakoret e ngjeshmërisë për intesitete të ndryshme ngjeshjeje Në varësi të intesitet të ngjeshjes vihet re dallimi mes vlerave të përftuara të - w nga ku mund të përftohet edhe vija e imumit të vlerave të lagështisë për secilin intensitet të provës. Rezultatet tregojnë qartë dy veçori që janë të vërteta për të gjitha llojet e dherave: 1. Me rritjen e intensitetit të provës rritet edhe vlera e 2. Me rritjen e intensitetit të provës zvogëlohet vlera e w Një situatë e ngjashme paraqitet edhe kur përdoren tokmakë me pesha të ndryshme. Gjithashtu mund të vërehet se me rritjen e shkallës së intensitetit të ngjeshjes (nr. goditje / shtresë), shkalla e ngjeshjes (parametri ) nuk rritet në raport përpjestimor të dretë me të parën: 20 goditje / shtresë -> 16.9 kn/m 3 25 goditje / shtresë -> 17.5 kn/m 3 30 goditje / shtresë -> 18.1 kn/m 3 50 goditje / shtresë -> 18.5 kn/m 3

8 Ngjeshja në terrenin e ndërtimit Proçedura e ngjeshjes aplikohet në ndërtimin e bazamenteve rrugore, të autostradave, digave me mbushje dhe argjinaturave. Në disa raste, proçesi i ngjeshjes kryhet në sheshet e ndërtimit ku do të ndërtohen objekte shumekatëshe. Në praktikën e inxhinierisë së rrugëve materiali i dheut përhapet në shtresa me trashësi nga 75 deri në 450mm. Çdo shtresë i nënshtrohet ngjeshjes nëpërmjet makinerive me rula. Makineritë ngjeshëse që do të përdoren specifikohet në kodet e projektimit sipas tonazhit dhe llojit të rulave që do të përdoren në varësi të tipit të dheut. Figura 7: Makineritë e ngjeshjes të tonazhit dhe llojit të rulave të ndryshme Lagështia imale e përcaktuar në laborator përftohet në terren duke spërkatur shtresën e dheut me autobote. Intesiteti i kërkuar i proçedurës sigurohet nëpërmjet numrit të kalimeve të makinerive të tonazhit specifik mbi shtresën që po ngjishet. Nga rezultatet empirike në terren vihet re se arrihet pas rreth kalimesh të rulit. Më pas, vlera e saj ngelet relativisht konstante:

9 Figura 8: Shkalla e ngjeshmërisë në varësi të numrit të kalimit të rulave sipër shtresës Në rastet kur dheu i nxjerrë në vendburim nuk arrin parametrat e kërkuara në projekt (të përcaktuara në laborator), atëherë mund të përdoret teknika e përzierjes së materialeve, si për shembull argjila me zhavorr. Rast studimi: Hidrocentrali i Fierzës - Argjilat në afërsi të hidrocentralit nuk ngjisheshin mbi vlerën 1.3 g cm / 3 - Projekti kërkonte 1.75 g / cm pasi me vlerën ekzistente koefiçenti i filtrimit ishte tepër i lartë dhe deformimi nga kalimi i automjeteve ishte i konsiderueshëm. - Për të rritur aftësinë ngjeshëse dhe për të zvogëluar koefiçentin e filtrimit, argjilat u përzien me zhavorr më masën 33%. 3 - Parametrat që u arritën pas përzierjes: 1.9 g / cm dhe k 10 7 cm / sek 3