Effective and Neutral Stress MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Effective and Neutral Stress - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

व्याख्या:

प्रभावी प्रतिबल:

• प्रभावी प्रतिबल को उस प्रतिबल के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो कणों को एक साथ रखता है। मृदा में, यह रंध्र जल दाब और कुल प्रतिबल का संयुक्त प्रभाव है जो इसे एक साथ रखता है।
• बाहरी भार के अधीन नहीं होने वाली मृदा के द्रव्यमान में प्रभावी प्रतिबल की गणना मृदा और जल के इकाई भार और भूजल तालिका की गहराई से की जाती है।
• प्रभावी प्रतिबल () = कुल प्रतिबल () - रंध्र जलदाब ()
• जल तालिका में वृद्धि के कारण जल दाब बढ़ जाता है, जिससे प्रभावी प्रतिबल कम हो जाता है।
• बिना प्रवाह की स्थिति के, कुल प्रतिबल, रंध्र जल दाब और प्रभावी प्रतिबल आरेख नीचे दर्शाया गया है:

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अवधारणा:

क्रांतिक द्रव प्रवणता (ic): क्विकसैंड / उबलती स्थिति एक क्रांतिक ऊर्ध्व द्रव प्रवणता पर होती है जो कई मिट्टियों के लिए लगभग 1.0 होती है, जब रिसाव बल मिट्टी के एक तत्व के उत्प्लावन भार को संतुलित करता है।

क्रांतिक स्थितियों पर, प्रभावी प्रतिबल शून्य के बराबर होता है।

परिणाम:

क्रांतिक द्रव प्रवणता

n = 40%, G = 2.5

G - 1 = 1.5

व्याख्या:

मिट्टी से नीचे की ओर प्रवाह के दौरान प्रभावी प्रतिबल पर प्रभाव

जब पानी मिट्टी के द्रव्यमान से नीचे की ओर बहता है, तो यह एक बल लगाता है जो प्रभावी प्रतिबल को कम करता है क्योंकि पोर जल के ऊपर की ओर खिंचाव होता है। प्रभावी प्रतिबल सिद्धांतों का उपयोग करके प्रभाव की व्याख्या की जाती है।

प्रभावी प्रतिबल की अवधारणा (टेरज़ागी का सिद्धांत)

मिट्टी में कुल प्रतिबल (σ) दिया गया है:
$$\sigma =\gamma H$$

जहाँ H मिट्टी की गहराई है, और γ मिट्टी का इकाई भार है।

प्रभावी प्रतिबल (σ') दिया गया है:
σ′=σ−u

जहाँ u पोर जल दाब है।

नीचे की ओर प्रवाह का प्रभावी प्रतिबल पर प्रभाव

1. नीचे की ओर प्रवाह में रिसाव बल

   • जब पानी नीचे की ओर बहता है, तो यह पोर जल दाब को बढ़ाता है।

   • रिसाव बल गुरुत्वाकर्षण की दिशा में कार्य करता है, जिससे प्रभावी प्रतिबल कम होता है।

2. गणितीय निरूपण

द्रवचालित प्रवणता (i) पर विचार करते हुए प्रभावी प्रतिबल समीकरण बन जाता है:

σ′= γsat × H − (u−iHγw​) = γsub ×  H +  iHγw

इसलिए, नीचे की ओर रिसाव की स्थिति में प्रभावी प्रतिबल iHγw से बढ़ जाता है

1. जहाँ γw जल का इकाई भार है

व्याख्या:

मृदा में केशिकीय उत्थान का प्रभावी प्रतिबल पर प्रभाव

केशिकीय उत्थान पृष्ठ तनाव के कारण मृदा के छिद्रों के भीतर जल की गति को संदर्भित करता है। यह घटना प्रभावी प्रतिबल को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकती है, जिससे विभिन्न निहितार्थ उत्पन्न होते हैं:

• केशिकीय क्षेत्र के भीतर पोर जल दाब में कमी।

• चूषण प्रभाव के कारण प्रभावी प्रतिबल में वृद्धि।

• मृदा स्थिरता और वहन क्षमता में वृद्धि।

दिए गए विकल्पों का विश्लेषण

1. "केशिकीय उत्थान का प्रभावी प्रतिबल पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।" (गलत)

   • केशिकीय उत्थान पोर जल दाब को बदलकर प्रभावी प्रतिबल को प्रभावित करता है।

   • यह मृदा के यांत्रिक व्यवहार और स्थिरता को प्रभावित करता है।

2. "केशिकीय उत्थान का प्रभावी प्रतिबल पर प्रभाव मृदा के प्रकार पर निर्भर करता है।" (आंशिक रूप से सही)

   • जबकि मृदा का प्रकार केशिकीय उत्थान की सीमा को प्रभावित करता है, सामान्य प्रभाव प्रभावी प्रतिबल में वृद्धि है।

   • यह विभिन्न मृदा प्रकारों में पोर जल दाब में कमी के कारण होता है।

3. "केशिकीय उत्थान प्रभावी प्रतिबल को घटाता है।" (गलत)

   • केशिकीय उत्थान वास्तव में ऋणात्मक पोर जल दाब (चूषण) बनाकर प्रभावी प्रतिबल को बढ़ाता है।

   • यह प्रभावी प्रतिबल को कम करने के बजाय मृदा स्थिरता को बढ़ाता है।

4. "केशिकीय उत्थान प्रभावी प्रतिबल को बढ़ाता है।" (सही)

   • केशिकीय उत्थान द्वारा बनाए गए चूषण प्रभाव के कारण, प्रभावी प्रतिबल बढ़ता है।

   • यह मृदा के यांत्रिक गुणों और स्थिरता को बढ़ाता है।

व्याख्या:

• संतृप्त मिट्टी की स्थिति: जब मिट्टी की परत के सभी रिक्त स्थान पानी से भर जाते हैं, जैसा कि परिदृश्य में वर्णित है, तो मिट्टी संतृप्त स्थिति में होती है। संतृप्ति का अर्थ है कि मिट्टी के छिद्र पूरी तरह से पानी से भरे हुए हैं, एक निर्दिष्ट गहराई तक (इस मामले में, 1 मीटर)। यह स्थिति अक्सर भारी बारिश या तूफ़ान के बाद होती है, जब मिट्टी पानी को तब तक अवशोषित करती है जब तक वह अपने संतृप्ति बिंदु तक नहीं पहुँच जाती है।

Additional Information 

• केशिका संतृप्त: इस शब्द का उपयोग तब किया जाता है जब मिट्टी केशिका क्रिया के कारण संतृप्त होती है, जहाँ पानी सतह तनाव के कारण मिट्टी के छिद्रों से ऊपर उठता है, आमतौर पर जल स्तर से।
• शुष्क: यह संतृप्ति का विपरीत है, जहाँ मिट्टी के छिद्रों में कोई पानी नहीं होता है।
• निमज्जित: इस शब्द का उपयोग तब किया जाता है जब मिट्टी जल स्तर या पानी के किसी पिंड के नीचे होती है, और छिद्र द्रवस्थैतिक दबाव के तहत पानी से भरे होते हैं।

संकल्पना:

प्रभावी प्रतिबल अवधारणा "तेरज़ाघी" द्वारा विकसित की गई थी। पूरी तरह से संतृप्त मृदा तीन प्रकार के प्रतिबल से संबंधित होती है:

1. कुल प्रतिबल 
2. छिद्र दाब( उदासीन प्रतिबल )
3. प्रभावी प्रतिबल

मृदा के द्रव्यमान के अंदर एक समतल पर कुल प्रतिबल() एक समतल में सामान्य दिशा में प्रसारित मृदा के द्रव्यमान के प्रति इकाई क्षेत्र पर बल है।

छिद्र दाब(u) ठोस कणों के बीच के रिक्त स्थान को भरने वाले जल का दाब है।

प्रभावी प्रतिबल() को कुल प्रतिबल में से उदासीन दाब घटाकर प्राप्त तुल्य के रूप में परिभाषित किया जाता है।

कुल प्रतिबल, छिद्र दाब, और प्रभावी प्रतिबल के बीच संबंध को निम्न रुप मे दिया जाता है:

जहाँ = प्रभावी प्रतिबल, = कुल प्रतिबल, u= छिद्र दाब

स्पष्टीकरण:

दिया गया :

γw = 10 kN/m3, γsat = 20 kN/m3, γb = 18 kN/m3

आधार स्तर से 10 m नीचे की गहराई पर प्रभावी दबाव:

γeff = γb × 3 + γsub × 7

γeff = 18 × 3 + (20 - 10) × 7

γeff = 124 kN/m3

लोडिंग की प्रक्रिया में,आरम्भ में जब हम लोड बढ़ाते हैं तो रन्ध्र जल दाब बढ़ जाता है, जिसके कारण रंध्र जल मिट्टी की रिक्तियों से बाहर निकल जाता है।

इसलिए, संपीडनमापी परीक्षण के मिट्टी के नमूने में रंध्र जल का दबाव केंद्र में अधिकतम होता है और जब प्राथमिक समेकन पूरा हो जाता है,लोड शून्य करने से मिट्टी की रिक्तियों से नए पानी का निष्कासन रुक जाता है।

प्रभावी प्रतिबल सिद्धांत तेरज़ाघी द्वारा दिया गया था। यह पानी और मिट्टी के ठोस पदार्थों के बीच की भौतिक अतः क्रिया है।

इस अवधारणा को पूरी तरह से संतृप्त मिट्टी पर लागू करने के लिए माना गया था और यह 3 प्रकार के प्रतिबलों से संबंधित है। यानी कुल प्रतिबल, छिद्रित जल दबाव और प्रभावी प्रतिबल।

गणितीय रूप से, σ̅ = σ - U

Z गहराई पर दबाव P_A = P _atm + _w Z  द्वारा दिया जाता है

संकल्पना:

दृढ़ फुटिंग के लिए:

जब एक दृढ़ फुटिंग मृदा पर टिकी होती है तो निपटान एक समान होगा, लेकिन संपर्क दाब परिवर्ती होगा, जो उसके नीचे की मृदा के प्रकार पर निर्भर करता है।

विभिन्न मृदा के लिए परिवर्तन होगा:

लचीली फुटिंग के लिए:

सभी प्रकार की मृदा में लचीली फुटिंग के संबंध में संपर्क दाब एकसमान होगा लेकिन निपटान परिवर्ती होगा। 

स्पष्टीकरण:

मृदा में केशिकत्व:

मृदा जल तीन क्षेत्रों में मौजूद हो सकता है जैसा कि नीचे दिखाया गया है:

(i) क्षेत्र -I (निम्मजित क्षेत्र): यह क्षेत्र भूमिगत जल स्तर के नीचे मौजूद होता है। इस क्षेत्र की मृदा निम्मजित स्थिति में होती है और छिद्र दाब द्रवस्थैतिक अर्थात् धनात्मक होता है।

(ii) क्षेत्र -II (केशिकत्व क्षेत्र):

• यदि गुरुत्वाकर्षण ही एकमात्र बल है, जो अन्तःस्त्रवित जल पर कार्यरत होता है और उसे नीचे की ओर ले जाता, तब भौमजल स्तर के ऊपर की मृदा पूरी तरह से शुष्क होती है। लेकिन वास्तविक व्यवहार में ऐसा नहीं है।
• इस क्षेत्र की मृदा भौमजल स्तर से कुछ ऊंचाई तक पूरी तरह से संतृप्त होती है। मृदा में जल वृद्धि की इस घटना को मृदा में केशिकत्व के रूप में जाना जाता है।
• केशिका जल गुरुत्वाकर्षण के विरुद्ध ऊपर उठता है और पृष्ठ तनाव द्वारा धारण किया जाता है। इसलिए केशिका जल मृदा पर एक तनन बल लगाता है और परिणामस्वरूप पानी का ऋणात्मक दाब (केशिका दबाव) कणों के बीच आकर्षण उत्पन्न करता है।

(iii) क्षेत्र -III (संतृप्ति का क्षेत्र):

• केशिका क्षेत्र के ऊपर और एक निश्चित ऊंचाई तक, एक क्षेत्र होता है जिसे वातन क्षेत्र कहा जाता है, जिसमें मृदा जल की छोटी बूंदों को बनाए रखने में सक्षम होती है, जो हवा से चारों ओर से घिरी होती है।

अवधारणा:

झील का कुल प्रतिबल, प्रभावी प्रतिबल और छिद्र जल दबाव के बीच संबंध:

प्रभावी प्रतिबल निम्न द्वारा दिया जाता है,

σ̅  = s - u

जहाँ, = कुल प्रतिबल और u = छिद्र जल दाब

गणना:

दिया हुआ,

h = 5 m, γsat = 20 kN/m3 और γw = 9.81 kN/m3

कुल प्रतिबल = γsat × h = 20 × 5 = 100 kN/m2

छिद्र जल दबाव (u) = γw × h = 9.81 × 5 = 49.05 kN/m2

प्रभावी प्रतिबल, σ̅  = s - u = 100 - 49.05 = 50.95 kN/m2

σ̅  ≈ 51 kN/m2

संकल्पना:

एक से अधिक छिद्र दबाव पैरामीटर एक शिथिल संरचना के साथ संबंधित होता है, या तो रेत या मृत्तिका में, जो भार लागू करने पर ढह जाता है।

दूसरी ओर, यदि हमारे पास रेत या मृत्तिका का एक नमूना है जो भारण पर प्रसारित होता है, तो ऋृणात्मक छिद्र दबाव विकसित हो सकता है।

यदि घनी रेत के एक नमूने को अपरुपण के अधीन किया जाता है, तो यह प्रसारित होता है। यह मृदा के कणों के कारण होता है जो फिसलने के दौरान एक दूसरे पर चढ़ने की कोशिश करते हैं। अपरुपण के तहत प्रसार को "विस्फारता"  कहा जाता है।

संतृप्त घनी रेत के मामले में यदि अचानक क्षेत्र में प्रतिबल लागू किया जाता है, तो मृदा को प्रसारित होने का समय नहीं मिलता है और ऋृणात्मक छिद्र जल दबाव विकसित होता है।

शिथिल रेत के मामले में, वे अपने कणों को एक साथ लाकर संपीड़ित करने का प्रयास करते हैं। इससे प्रभावी प्रतिबल में कमी आती है और संबंधित अपरुपण सामर्थ्य में कमी आती है।

यदि संतृप्त स्थिति में महीन रेत को अचानक भारण के अधीन किया जाता है, तो आयतन में कमी की प्रवृत्ति तात्कालिक रूप से बढ़ने के लिए छिद्र जल दबाव का कारण बनता है। यह अपरुपण प्रतिरोध में बड़ी कमी का कारण बनता है।

इसलिए घनी रेत और अतिसमेकित मृत्तिका अपरुपण के अधीन होने पर ऋृणात्मक छिद्र दबाव का अनुमान लगाया जा सकता है।

व्याख्या:

प्रभावी प्रतिबल कुल क्षेत्र के लिए मिट्टी के कणों के संपर्क में बल का अनुपात है। यह व्यावहारिक रूप से प्राप्त नहीं किया जा सकता है, लेकिन हम कुल प्रतिबल और पानी के दबाव को मापने के द्वारा प्रभावी प्रतिबल की गणना कर सकते हैं:

कुल प्रतिबल (σ) = प्रभावी प्रतिबल (σ') + छिद्रयुक्त जल दाब (u)

प्रभावी प्रतिबल (σ') = कुल प्रतिबल (σ) - छिद्रयुक्त जल दाब (u)

यदि हम भूजल स्तर बढ़ाते हैं तो छिद्र जल का दबाव बढ़ जाता है और प्रभावी प्रतिबल कम हो जाता है।

यदि हम भूजल स्तर को जमीन से नीचे करते हैं तो छिद्रयुक्त जल दाब का मान कम हो जाता है और प्रभावी दबाव बढ़ जाता है।

संकल्पना:

प्रभावी प्रतिबल (σ’): मृदा के कणों के बीच कण से कण द्वारा पारेषित होने वाला दाब होता है।

छिद्र जल दाब(या उदासीन दाब) (u): यह जल के अणु द्वारा जल के अणु को प्रेषित दाब है, जो छिद्रों में मौजूद होता हैं। चूंकि इस छिद्र जल दाब का यांत्रिक मृदा गुणधर्म पर कोई मापने योग्य प्रभाव नहीं होता है, इसे उदासीन दाब भी कहा जाता है। आम तौर पर संतृप्त छिद्र जल धनात्मक छिद्र जल दाब लागू करता है जबकि केशिका जल ऋृणात्मक छिद्र जल दाब डालता है।

कुल प्रतिबल (σ): प्रभावी प्रतिबल (σ’) + छिद्र जल दाब (u).

दिए गए आरेख के लिए प्रभावी प्रतिबल आरेख निम्न है, 

अवधारणा:

कुल प्रतिबल (σ) दो भागों से बना होता है

(i) एक भाग छिद्रयुक्त जल दाब (u) के कारण होता है 

(ii) दूसरा भाग मिट्टी के ढांचे द्वारा लगाए गए दबाव के कारण होता है जिसे प्रभावी प्रतिबल (σ̅) कहा जाता है।

यानी σ = u + σ̅ 

∴ σ̅ = σ - u

गणना:

दिया गया है, h = 5 m, संतृप्त घनत्व वाली संतृप्त मिट्टी (γsat) = 2 t/m3

कुल प्रतिबल (σ) = γsat × h = 2 × 5 = 10  t/m2

छिद्रयुक्त जल दाब  (u) = γw × h = 1 × 5 = 5  t/m2

प्रभावी प्रतिबल (σ̅ ) = σ - u = 10 - 5 = 5  t/m2