SOIL MECHANICS & ROCK MECHANICS (2)

soil သည္ အခန္းတစ္ရပ္ျဖစ္လာကာ Engineering Mechanics အမ်ိဳးအစားမ်ား ကြဲပါးသြားပါသည္။ အဘယ္ေၾကာင့္ဆိုေသာ္ Soilသည္ အျခားအရာႏွင့္ ကြဲျပားျခားနားေသာ အထူး ဂုဏ္သတၱိရိွလို႔ပါ။ ဒီလို သိျမင္ေစလာျခင္းမွာ အဆင့္ျမင့္လာၿပီး Civil Engineering ထဲမွ Soil Engineering အား က်ယ္ျပန္႔လာေစပါသည္။ Structures အားလုံးမွ Loads ေတြကို Soil ဆီသို႔ Transfer ေျပာင္းလဲေပးႏိုင္ဖို႔ ေကာင္းမြန္ေသာ Foundation လိုအပ္ပါသည္။
အေရးႀကီးေသာ Soil ၏ အထူးဂုဏ္သတၱိကို တစ္ေန႔တစ္ခုဆီ ေျပာျပေပးပါမယ္။
မွားရင္လည္း ျပင္ေပးၾကေပါ့ေနာ္။

STIFFNESS DEPENDENT UPON STRESS LEVEL
သတၳဳ ကြန္​ကရစ္​ ႏွင့္ သစ္သားကဲ့သို႔ Engineering ပစၥည္​းမ်ားအတိုင္း Linear Stress-Strain အျပဳအမူကို stress level တစ္ခ်ိဳ႕အထိကို အနည္းဆုံးျပဳမူၾကပါတယ္။ ဒါကေတာ့ stress က ၂ဆႀကီးလ်ွင္ deformation ပါ ၂ဆ လုိက္ႀကီးမည္ကို ဆိုလိုျခင္းပါ။ Hooke's law မွာ ဒီဂုဏ္သတၱိကို ေဖာ္ျပထားၿပီး ဒီပစၥည္းမ်ားကို linear elastic လို႔ ေခၚပါသည္။ Soil ကေတာ့ ဒီ law ကို မေျပလည္ေစပါဘူး။ ဒီအစားအေနႏွင့္ compression ႏွင့္ soil သည္ တျဖည္းျဖည္း stiffer ေတာင့္လာပါသည္။ sand ၏ မ်က္ႏွာျပင္ကို လက္ေခ်ာင္းေလးမ်ားႏွင့္ ထိုးသြင္းလိုက္ပါက သူ႔ေအာက္တြင္ compressive stress ျဖစ္ေပၚလာကာကာ stiffness ႏွင့္ strength ကို တိုးလာေစပါသည္။ ဒါေတြသည္ Particles အခ်င္းခ်င္းၾကား Forces ေတြ တိုးျခင္းေၾကာင့္ အဓိကျဖစ္ေစၿပီး particles ၏ structure ကို strength တိုးေစပါသည္။ ဒီဂုဏ္သတၱိသည္ ကြၽန္ေတာ္တို႔ေန႔စဥ္ ထုတ္ပိုးေနေသာ coeffee ႏွင့္ အျခား Granular Material ေတြကို Plastic အိတ္အတြင္းထည့္ေသာအခါမွာ vacuum ေလထု ဆိုေသာ Package အတြင္းမွာ လုပ္ေဆာင္ပုံပါ။ ေလကို အထုတ္ထဲမွ ထုတ္လိုက္ေသာအခါ ဒီထုတ္ပိုးမႈသည္ မာေက်ာသြားမွာပါ။ Civil Engineering မွာေတာ့ non-linear property ကို ေအာက္မွာsand-layerအေျခခံေသာ "very soft soil" မွာ ေဆာက္ေသာ အေဆာက္အဦးအတြက္ Pile Foundation ကို သုံးျခင္းမွာ အက်ိဳးေက်းဇူးေကာင္းသျဖင့္ အသုံးျပဳေလ့ရိွပါသည္။ Sand ေအာက္တြင္ရိွေသာ အနည္က် soft-clay အထူသည္ clay ၏ အေလးခ်ိန္ေၾကာင့္ (*sand ၏) stress level ကို (*ျမင့္ေစပါသည္။) ဒါသည္ Sand ကို ပိုၿပီး အားသာေစပါသည္။ ထို႔ေၾကာင့္ Pile ဆီကို compressive force ႀကီးႀကီးလာသက္ေရာက္ဖို႔ျဖစ္လာႏိုင္ၿပီး sand ဆီသို႔ေရာက္ရန္ ေထာက္ပံေပးပါသည္။

Clay ရဲ႕ လုပ္ေဆာင္ခ်က္ကို admin နားလည္သလို ျပန္ေရးထားတာပါ။
(*အေပၚမွာ Clay ေအာက္မွာ Sand ပါ။ Clay level က weight ရိွၿပီး Sand ေပၚကို ဖိထားတဲ့အတြက္ sand ကို stress level ကို ပိုေကာင္းေစပါတယ္။ အေပၚမွာ ေရးထားသလို Package မွာ ေလထုတ္ႏိုင္ရင္ ပိုမာသလိုပါပဲ Sand အေပၚမွာ layer တစ္ခုက ဖိထားတဲ့ အတြက္ ပိုက်စ္လစ္မာေက်ာေစပါတယ္)

ေနာက္ထပ္တိုးၿပီး ေျပာျပရရင္ေလ
အမႈန္ေလးေတြၾကားမွာ ေလရယ္ ေရရယ္ ရိွပာတယ္။
Void space မွာ no water ဆိုရင္ Dry soil
Entire space တစ္ခုလုံး water နဲ႔ ျပည့္ေနရင္ Saturated soil
Entire space မွာ ေရမျပည့္တျပည့္ဆိုရင္ Moist soil (unsaturated soil လို႔လည္းေခၚပါ့ သဘာဝေကာက္ယူလိုက္တဲ့ soil ေပါ့)

အဲ့ေတာ့ ေရနဲ႔ေလ ရိွတယ္ေပါ့။ အမႈန္ေလးေတြ တစ္လုံးနဲ႔တစ္လုံး ကပ္ေနေလ အခ်င္းခ်င္းဆြဲအား Bond ပိုေကာင္းေလေပါ့။ Compaction သေဘာတရားဖတ္ရင္ နားလည္ႏိုင္မယ္ထင္ပါတယ္။

SOIL ကို Engineering အျပဳအမူအတိုင္း ခြဲရရင္ေတာ့ Plasticity လိုမ်ိဳးေတြကို Soil Engineer က စဥ္းစားေပးရပါတယ္။
AASHTO (လမ္းအတြက္ရယ္)
USCS (Geotech သမားအတြက္ရယ္) - ဒါပဲ ဦးတည္ေျပာပါမယ္ေနာ္။
USCS မွာ ၂မ်ိဳးကြဲပါတယ္။
Coarse Grained soil
Fine Grained soil

အၾကမ္းျပန္ဆက္ရင္ေတာ့ အမ်ိဳးအစားခြဲထားတာကေတာ့

W - Well graded size စုံ - void ratio နည္းသြားလို႔
P - Poorly graded - Size တစ္မ်ိဳးတည္း
L - low plasticity - LL < 50
H - high plasticity - LL > 50

Coarse grained နဲ႔ Fine grained က Prefix နဲ႔ ေပါင္းလိုက္ရင္ Group Symbol အမ်ိဳးအစား ေတြ ရမွာပါ။
ဆိုလိုခ်င္တာကေတာ့ sand မွာ အမႈန္တစ္မ်ိဳးထဲ မရိွပါဘူး။ ေရာေနမွာပါ ပိုမ်ားတဲ့အမႈန္ရိွမယ့္ ဂုဏ္သတၱိက အဲ့ဒီ သေဘာ ဆန္မွာပါ။

Mechanical behaviour ေတြ၏ အဓိက type ေတြကေတာ့ ေတာ္ေတာ္ကြာျခားပါတယ္။
Clay က Sand ထက္စာလ်ွင္ အေရယိုမစိမ့္တာ နည္းၿပီး ပိုၿပီး softer ျဖစ္ပါတယ္။
Peat ကေတာ့ အျမဲ ေပါ့ေပမယ့္ တစ္​ခါတစ္​ရံေတာ့ ေရထက္ေလးတတ္ပါတယ္။ ၿပီးေတာ့ anisotropic ႀကီးႀကီးမားမား ျဖစ္တာက organic material ေတြရဲ႕ ဖိုင္ဘာ ေတြ ပါလို႔ပါ။ Peat က ပုံမွန္အားျဖင့္ အရမ္းကို compressible ျဖစ္ပါတယ္။
SAND က အထူးသျဖင့္ Preloading တစ္ခ်ိဳ႕ေအာက္မွာ အရည္ေတာ္ေတာ္ စိမ့္ယိုႏိုင္ၿပီး ေတာ္ေတာ္ ေတာင့္တင္း stiff ျဖစ္ပါတယ္။
ဒါကေတာ့ GRANULAR SOILS ကဲ့သို႔ Sand ႏွင့္ Gravel လိုေတြမွာ ဒီ အက်င့္စ႐ိုက္ေပၚလႊင္ေစၿပီး tensile stress ကို မခံစားႏိုင္ပါဘူး။ Compressive Force ပဲခံႏိုင္ၿပီး Tensile Force မခံႏိုင္ပါဘူး။ Particles အရမ္းငယ္ၿပီး sand ဆီမွာ waterေရတစ္ခ်ိဳ႕တိုးလာရင္ contact points မွ capillary forces ေၾကာင့္ tensile stress ကို transmit လုပ္ႏိုင္ပါတယ္။
GRAIN SIZE က soil ရဲ႕ ဂုဏ္သတၱိကို ပိုင္းျခားသိျမင္ဖို႔ပါပဲ။ mechanical properties ကိုလိုခ်င္ရင္ေတာ့ Mechanical Test လိုအပ္ပါတယ္။
PARTICLE SIZE DISTRIBUTION CURVE က ေတာ့ Soil ထဲမွာ particle ဘယ္ေလာက္ပါသလဲဆိုတာရယ္ particle size အမ်ိဳးမ်ိဳးရဲ႕ဘယ္ေလာက္ျဖန္႔ေဝေပးႏိုင္သလဲ ေတြကို ေျပာျပေပးပါတယ္။ ဥပမာ Well graded, poorly graded, gap graded တို႔ပါ။

MECHANICAL TEST ကေတာ့
Eg - Cone Penetration Test (purely mechanical test)

*Compaction အေၾကာင္း
(Improvement of soil by a compaction
Settlement ကိုေလ်ာ့ခ်ျခင္း သို႔ ကာကြယ္ေပးႏိုင္
Strength ကို တိုးပြားေစပါတယ္
Bearing capacity ကို ပိုတက္လာေစပါတယ္
Volume ေျပာင္းလဲသြားမႈကို ထိန္းညိွေပးႏိုင္
Permeability ဆိုတဲ့ အရည္စိမ့္ယိုတာကို ေလ်ာ့နည္းေစ

အဘယ္ေၾကာင့္ဆိုေသာ္ ဒီဂုဏ္သတၱိေတြႏွင့္ dry density ဆက္စက္မႈရိွေနလို႔ပါ။
ထို႔ေၾကာင့္ တည္ေဆာက္ေရးလုပ္တဲ့အခါမွာ လိုအပ္ေသာ Documents ေတြမွာ သတ္မွတ္ထားေသာ စံခ်ိန္​စံႏႈန္​း density ေတြကို ေဖာ္ၿပီး လုပ္ေဆာင္ခိုင္းျခင္းပါ။
soil strengthening အတြက္ လုံေလာက္ေသာ ဂုဏ္သတၱိရေအာင္ အျခား Methods မ်ားရိွေသာ္ညားလည္း Compaction သာလ်ွင္ (@Optimum Moisture Content) a sub grade under a pavement structure or other foundation အတြက္ အသုံးအဝင္ဆုံး Method ျဖစ္ပါသည္။

COMPACTION ျဖစ္ေအာင္ Soil ကို Energy သက္ေရာက္ရန္ ေအာက္ပါ အခ်က္မ်ားႏွင့္ ျပဳလုပ္ႏိုင္ပါသည္။
1. Kneading
2. Static weight
3. Vibration
4. Impact
5. Explosives

Factors affecting Compaction
MOISTURE CONTENT သည္သာ Compaction ေပၚမူတည္ျခင္းမဟုတ္ေပ။ soil type & compaction effort သည္လည္းပဲ Compaction ကို သက္ေရာက္ေစႏိုင္ပါသည္။
Effect of soil type
grain-size distribution, shape of the soil grains, specific gravity of soil solids, and amount and type of clay minerals present ေတြသည္ maximum dry unit weight ႏွင့္ optimum moisture content ေတြအား လႊမ္းမိုးႏိုင္ပါသည္။
Effect of Compaction Effort
COMPACTION EFFORT ျမင့္တာႏွင့္ တၿပိဳင္နက္ maximum dry unit weight of compaction သည္လည္း လိုက္ျမင့္လာပါသည္။
Compaction effort (compactionျဖစ္ေအာင္ အားစိုက္ထုတ္မႈ) မ်ားလာသည္ႏွင့္ တၿပိဳင္နက္ optimum ace content သည္ နိမ့္က်သြားေပမည္။
ပထမအခ်က္သည္ Soil types အားလုံးအတြက္ မွန္ကန္ပါေသာ္လည္း degree of compaction သည္ compaction effort ႏွင့္ တိုက္႐ိုက္ အခ်ိဳးမက်ျခင္းကို သိမွတ္ထားရပါမည္။
(ထပ္တိုးဆိုလိုခ်င္တာကေတာ့ အားေပးလိုက္တယ္(ေျမႀကီးကို) လိုအပ္ေသာ ေရေလ်ာ့သြားမည္၊ compaction ျဖစ္လာေသာ degree သည္ တျဖည္းျဖည္း ျမင့္တက္သြားသည့္ႏွင့္ အလိုက္ Compaction effort (compactionျဖစ္ေအာင္ အားစိုက္ထုတ္မႈ)သည္လည္း တျဖည္​းျဖည္​းနည္းသြားမည္ဟု သေဘာေပါက္မိပါသည္။))*




#CREDIT