Consolidation क्या है और इसको affect करने वाले क्या कारण है?

Consolidation of soil

नमस्कार दोस्तो आशा करता हूँ, आप लोग मन लगाके पढ़ाई कर रहे होंगे। आज का हमारा टॉपिक Consolidation geotech engineering का सबसे ज्यादा practical aspect cover करने वाला topic है, इसके regarding theory हर interview ओर exam में पूछी ही जाती है, तो इसे हम बहुत अच्छे से पढेंगे।

आज का हमारा topic consolidation के ऊपर है। इसके अंदर हम पढेंगे कि consolidation क्या है? ये settlement को कैसे affect करता है, time rate of consolidation, consolidation in sand and clay.

Consolidation क्या है?

Consolidation एक process है जिसमे soil को density या उसके voids को कम किया जाता है, उसका settlement कराके, इसमे soil की volume change होती है और soil fully saturated रहती है।

अलग अलग soil के लिए ये process अलग अलग behavior देती है पर result एक ही देती है और वो है voids को कम करके soil को dense करना उसका settlement कराके।

Total settlement=Immediate settlement primary settlement secondary settlement

Immediate settlement क्या है?

अगर soil शुरू में partially saturated है तो load लगाने से उसके void कम होंगे ओर अब soil fully saturated में पहुच जाएगी, अब ओर लोड लगने से उसके अंदर का pore water pressure बाहर आएगा और volume में change show करेगा।

Immediate settlement हमे ज्यादातर loose sand में देखने को मिलता है जिसमे voids या खाली जगह ज्यादा होती है।

ये process immediate होती है।

Load apply करने में ओर उसका result settlement होने में ज्यादा देर नही लगती इस टेस्ट में।

Primary consolidation क्या है?

जब soil के अंदर का पानी load के लगने से धीरे धीरे निकलेगा उसके निकलने से साइल का settlement होगा और साइल consolidate होगी।ये एक time dependent process है।

Primary consolidation को हम 1 degree consolidation भी कहते हैं, इसका magnitude तीनों settlement में से सबसे ज्यादा होता है।

Time के साथ साथ इसके होने की rate कम होती है।

Secondary settlement क्या है?

जब load के लगने से soil के particles का readjustment होता है तो वो एक stable form में आ जाते हैं, पर पानी के निकलने से volume कम होता है और soil consolidate होती है।

Inorganic soil में 2 degree या secondary consolidation ना के बराबर होता है।

Secondary consolidation हमेशा primary consolidation के खत्म होने पर ही शुरू होता है और ये बहुत time लेता है।

अगर soil में कोई organic matter है जैसे कोई सब्जी ,पत्ते, लकड़ी तो इनसब का time के साथ decomposition(सड़ना)होगा और ये soil में voids या खाली स्थान बना देंगे, जिससे soil का settlement होगा, इसे ही secondary settlement बोलते हैं।

Normally consolidated soil- एक ऐसी soil जिसके अंदर अभी के time पर जो pressureलग रहा है, वो उसके लिए नया है या अभी तक का सबसे ज्यादा है जबसे वो soil बनी है।

Over consolidated soil-ऐसी soil जो अपने अतीत में तो बहुत बड़ा pressure पर रह चुकी है पर अभी कम pressure पर है।

Example- जैसे कोई घर बना है किसी soil पर तो उसके नीचे कीsoil के लिए ये pressure अभी तक का सबसे ज्यादा pressure है, तो वो soil अभी normally Consolidated है, पर अगर वो घर टूट जाये तो वो साराpressure अब उस soil से release हो जाएगा और अब वो कम pressure पर होगी मतलब अब soil over consolidate form में होगी।

Oedometer test

  • ये एक 1 dimensional test है जिसमे हम soil की swellingको determine करते हैं।
  • इस टेस्ट को Consolidation Test भी कहते हैं।
  • soil पर load लगाया जाता है और 24 घंटो के लिए उसे छोड़ दिया जाता है जिससे उसके अंदर settlement हो जाए।
  • टेस्ट में loading को धीरे धीरे बढ़ाएंगे।
  • सारे load लगाने के बाद अब टेस्ट को unload किया जाता है जिससे वो swell करता है।

Compressibility characteristics

Compressibility characteristics

Compressibility characteristics voiod ratio

Over consolidation ratio=(past stress/present stress)

If OCR=1  तो soil normally consolidated है।

If OCR>1 तो soil over consolidated है।

Oedometer test के result पर अब हम कुछ consolidation Constant को समझेंगे।

Normally consolidated soil के लिए graph straight line होगा जबकि over consolidated soil के लिए graph curve होगा।

1 Compression Index(Cc)

Compression Index

ये slope होता है e vs log(stress)

ये एक dimensionless नंबर है।

Image-4

ये graph normally consolidated soil के लिए है।हर soil के लिए cc की  करती है।

⁡Cc जितना ज्यादा होगा उतना ज्यादा settlement होगा।Cc एक slope है जो expansion index या recompression index को बताता है।

2 coefficient of compressibility(av)

coefficient of compressibility

ये graph exponentially decreaseकरता रहेगा। ये slope किसी भी stress level पर निकल सकते हैं।

जब पहले soil load करेगे तो कोई particular stress value ex-50KN के लिएvoid ratio ज्यादा change होगा वजाय अगर हम slope stress की higher value के लिए।

3 Coefficient of volume compressibility (mv)

Mv की value किसी भी soil के लिए constant नहीं है जबकि वो एक stress function मतलब stress के change होने पर Mv की value भी चेंज होगी।

Time rate of consolidation(Tv)

हम जानते हैं कि soil saturated है, soil में पानी भरा हुआ है तो उससे pore water pressure बनेगा और settlement होने की रेट pore water pressure के निकलने की rate के बराबर होगी।

Time rate को समझने के लिए Terzghazi ने one dimensional model दिया था।

Terzghazi की theory के assumptions हैं-

  • soil homogeneous होनी चाहिए।
  • soil fully saturated है।
  • soil particles ओर पानी incompressible है।
  • strain small है।

Single layer and double drainage layer

किसी soil में अगर final settlement 10cm होना है तो वो तो fix ही है लेकिन उसकी rate को हम change कर सकते हैं।

एक single drainage layer में pore water बस एक जगह से ही निकलेगा और double drainage में pore water दो जगह से निकलेगा, जैसा कि हमने पहले पढा था कि pore waterके निकलने की rate settlement की Rate की बराबर होती है। तो double drainage layer में भी settlement 10cm ही होगा पर रेट fast हो जाएगी।

Average degree of consolidation

Average degree of consolidation

t=consolidation में कितना time लगेगा

H-single drainage layer के लिए

H/2-double drainage layer के लिए।

U=degree of consolidation

अगर U<=60%, तो-

Tv=π/4*(U*U)

अगर U>60℅

Tv=1.781-0.933log(100-U)

U को हमेशा percentage में express करते हैं।

Determination of coefficient of (Cv)

Numerical करते समय हमें इस बात का ध्यान रखना है कि अगर हम एक ही soil एक बार single layer ओर एक बार double drainage layer के साथ दिया जाए तो दोनों soil का Cv same होगा।

Cv को पता करने के 2 methods हैं।

1- Casagrande’s method /Logarithm of time fitting method

2- Taylor’s method/ Square root of time fitting method

Taylor’s method ज्यादा accurate है क्योंकि ये time के साथ progressive है।

जहाँ casagrande method T50 को बताता है वही Taylor’s method T90 को बताता है।

एक बार Tv पता होने से हम ऊपर डिगे गए formula से Cv निकाल लगे और इसके बाद हम soil की permeability भी निकल। सकते हैं।

K=Cv×Mv×¥w


तो दोस्तों इस तरह से हमारा आज का यह टॉपिक खत्म होता है। आशा करता हू आज आपके Consolidation क्या है और इसको affect करने वाले क्या कारण से जुड़े कई सवालो के जवाब मिल गए होंगे। अगर आपके अभी भी कोई सवाल इंजीनियरिंग से जुड़े है, तो आप हमे कमेन्ट करके जरूर बताये।

इंजीनियरिंग दोस्त (Engineering Dost) से जुड़ने के लिए आपका धन्यवाद 🙂

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