Geotechnical centrifuge modeling
ভূ-প্রযুক্তিগত সেন্ট্রিফিউজ মডেলিং হল প্রাকৃতিক এবং মানবসৃষ্ট ঢাল এবং মাটি ধরে রাখার কাঠামো এবং বিল্ডিং বা সেতুর ভিত্তির মতো ভূ-প্রযুক্তিগত প্রকৌশল ব্যবস্থার শারীরিক স্কেল মডেলগুলি পরীক্ষা করার একটি কৌশল। স্কেল মডেলটি সাধারণত পরীক্ষাগারে তৈরি করা হয় এবং তারপরে সেন্ট্রিফিউজের শেষে লোড করা হয়, যা সাধারণত ব্যাসার্ধের মধ্যে থাকে। সেন্ট্রিফিউজের উপর মডেলগুলিকে ঘুরিয়ে দেওয়ার উদ্দেশ্য হল মডেলের উপর জি-বাহিনী বৃদ্ধি করা যাতে মডেলের চাপগুলি প্রোটোটাইপের চাপের সমান হয়। উদাহরণস্বরূপ, 50 গ্রাম কেন্দ্রত্যাগী ত্বরণে ঘূর্ণিত মডেল মাটির একটি স্তরের নীচের চাপ পৃথিবীর মাধ্যাকর্ষণ শক্তিতে মাটির একটি প্রোটোটাইপ স্তরের নীচের চাপের সমতুল্য চাপ তৈরি করে। বর্ধিত মহাকর্ষীয় ত্বরণ অনুকরণের জন্য কেন্দ্রত্যাগী ত্বরণ ব্যবহার করার ধারণাটি প্রথম ফিলিপস (1869) দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছিল। সোভিয়েত ইউনিয়নে পোক্রোভস্কি এবং ফেদোরভ (1936) এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে বাকি (1931) এই ধারণাটি প্রথম বাস্তবায়িত করেছিলেন। অ্যান্ড্রু এন. স্কোফিল্ড (উদাঃ স্কোফিল্ড 1980) সেন্ট্রিফিউজ মডেলিংয়ের আধুনিক বিকাশে মূল ভূমিকা পালন করেছিলেন। সেন্ট্রিফিউজ মডেলিংয়ের নীতিগুলি সাধারণ প্রয়োগগুলি একটি ভূ-প্রযুক্তিগত সেন্ট্রিফিউজ ভূ-প্রযুক্তিগত সমস্যার মডেলগুলি পরীক্ষা করতে ব্যবহৃত হয় যেমন সেতু এবং ভবনগুলির ভিত্তির শক্তি, কঠোরতা এবং ক্ষমতা, বাঁধের নিষ্পত্তি, ঢালের স্থায়িত্ব, মাটি ধরে রাখার কাঠামো, সুড়ঙ্গের স্থায়িত্ব এবং সমুদ্র প্রাচীর। অন্যান্য প্রয়োগের মধ্যে রয়েছে বিস্ফোরক গর্ত, ভূগর্ভস্থ জলে দূষক স্থানান্তর, তুষারপাত এবং সমুদ্রের বরফ। সেন্ট্রিফিউজ যে কোনও বড় আকারের অরৈখিক সমস্যার স্কেল মডেলিংয়ের জন্য কার্যকর হতে পারে যার জন্য মাধ্যাকর্ষণ একটি প্রাথমিক চালিকা শক্তি। সেন্ট্রিফিউজ ভূ-প্রযুক্তিগত উপকরণ যেমন মাটি এবং পাথরের উপর মডেল পরীক্ষার কারণের অ-রৈখিক যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা কার্যকর সীমাবদ্ধ চাপ এবং চাপের ইতিহাসের উপর নির্ভর করে। সেন্ট্রিফিউজ মডেল এবং প্রোটোটাইপে অভিন্ন স্ব-ওজনের চাপ তৈরি করার জন্য ভৌত মডেলগুলিতে একটি বর্ধিত "মহাকর্ষীয়" ত্বরণ প্রয়োগ করে। চাপের এক থেকে এক স্কেলিং ভূ-প্রযুক্তিগত মডেলগুলির সাদৃশ্য বাড়ায় এবং ভূমিকম্প-প্ররোচিত তরলীকরণ, মাটি-কাঠামোর মিথস্ক্রিয়া এবং ঘন অ-জলীয় পর্যায়ের তরলগুলির মতো দূষণকারীদের ভূগর্ভস্থ পরিবহনের মতো জটিল সমস্যাগুলি সমাধানে সহায়তা করার জন্য সঠিক তথ্য অর্জন করা সম্ভব করে তোলে। সেন্ট্রিফিউজ মডেল টেস্টিং বিকৃতি এবং ব্যর্থতার মৌলিক প্রক্রিয়াগুলি সম্পর্কে আমাদের বোঝার উন্নতির জন্য তথ্য সরবরাহ করে এবং সংখ্যাসূচক মডেলগুলির যাচাইয়ের জন্য দরকারী মানদণ্ড সরবরাহ করে। স্কেলিং আইনগুলি লক্ষ্য করুন যে এই নিবন্ধে, যে কোনও পরিমাণের তারকাচিহ্ন সেই পরিমাণের স্কেল ফ্যাক্টরকে উপস্থাপন করে। উদাহরণস্বরূপ, এ, সাবস্ক্রিপ্ট এম "মডেল" উপস্থাপন করে এবং সাবস্ক্রিপ্ট পি "প্রোটোটাইপ" উপস্থাপন করে এবং পরিমাণের জন্য স্কেল ফ্যাক্টর উপস্থাপন করে। একটি মডেলকে সেন্ট্রিফিউজের উপর ঘোরানোর কারণ হল ছোট আকারের মডেলগুলিকে একটি পূর্ণ-স্কেল প্রোটোটাইপের মতো একই কার্যকর চাপ অনুভব করতে সক্ষম করা। এই লক্ষ্যটি গাণিতিকভাবে বলা যেতে পারে যেখানে তারকাচিহ্নটি পরিমাণের জন্য স্কেলিং ফ্যাক্টরকে উপস্থাপন করে, মডেলের কার্যকর চাপ এবং প্রোটোটাইপে কার্যকর চাপ। উদাহরণস্বরূপ, মৃত্তিকা বলবিজ্ঞানে উল্লম্ব কার্যকর চাপ সাধারণত গণনা করা হয় যেখানে মোট চাপ এবং ছিদ্র চাপ। কোনও ছিদ্র চাপ ছাড়াই একটি অভিন্ন স্তরের জন্য, গভীরতায় মোট উল্লম্ব চাপ গণনা করা যেতে পারেঃ যেখানে স্তরটির ঘনত্বকে উপস্থাপন করে এবং মাধ্যাকর্ষণকে উপস্থাপন করে। সেন্ট্রিফিউজ মডেলিংয়ের প্রচলিত আকারে, এটি সাধারণ যে মডেল এবং প্রোটোটাইপে একই উপকরণ ব্যবহার করা হয়; তাই মডেল এবং প্রোটোটাইপে ঘনত্ব একই, অর্থাৎ, উপরন্তু, প্রচলিত সেন্ট্রিফিউজ মডেলিংয়ে সমস্ত দৈর্ঘ্য একই ফ্যাক্টর দ্বারা স্কেল করা হয়। মডেলটিতে প্রোটোটাইপের মতো একই স্ট্রেস তৈরি করতে, আমাদের এইভাবে প্রয়োজন, যা পুনর্লিখন করা যেতে পারে। উপরের স্কেলিং আইনে বলা হয়েছে যে, যদি মডেলের দৈর্ঘ্য কিছু ফ্যাক্টর, এন দ্বারা হ্রাস করা হয়, তবে মডেল এবং প্রোটোটাইপে সমান স্ট্রেস সংরক্ষণের জন্য মহাকর্ষীয় ত্বরণ অবশ্যই একই ফ্যাক্টর, এন দ্বারা বৃদ্ধি করতে হবে। গতিশীল সমস্যা গতিশীল সমস্যার জন্য যেখানে মাধ্যাকর্ষণ এবং ত্বরণ গুরুত্বপূর্ণ, সমস্ত ত্বরণ অবশ্যই মাধ্যাকর্ষণ পরিমাপ করা উচিত, অর্থাৎ। যেহেতু ত্বরণের একক রয়েছে, তাই এটি প্রয়োজন যেঃ, অথবা ফ্রিকোয়েন্সির সময়ের বিপরীত একক রয়েছে, বেগের প্রতি সময় দৈর্ঘ্যের একক রয়েছে, তাই গতিশীল সমস্যার জন্য আমরা বিচ্ছুরণ সমস্যাও পাই। শক্তি, বল, চাপ, ত্বরণ, বেগ ইত্যাদির জন্য স্কেল ফ্যাক্টর। লক্ষ্য করুন যে চাপের প্রতি একক এলাকায় চাপ বা বলের একক রয়েছে। এইভাবে আমরা দেখাতে পারি যে, F = m * a (নিউটনের সূত্র, বল = ভর * ত্বরণ) এবং r = m/L3 (ভর ঘনত্বের সংজ্ঞা থেকে) প্রতিস্থাপন করা হচ্ছে। অন্যান্য অনেক পরিমাণের জন্য স্কেল ফ্যাক্টরগুলি উপরোক্ত সম্পর্কগুলি থেকে উদ্ভূত হতে পারে। নীচের সারণিতে সেন্ট্রিফিউজ পরীক্ষার জন্য সাধারণ স্কেল ফ্যাক্টরগুলির সংক্ষিপ্তসার দেওয়া হয়েছে। সেন্ট্রিফিউজ মডেল পরীক্ষার জন্য স্কেল ফ্যাক্টর (গার্নিয়ার ও অন্যান্য, 2007 থেকে) (টেবিলটি এখানে যোগ করার পরামর্শ দেওয়া হয়েছে) ভূ-প্রযুক্তিগত ভূমিকম্প প্রকৌশলের ক্ষেত্রে সেন্ট্রিফিউজের মান বড় ভূমিকম্পগুলি বিরল এবং পুনরাবৃত্তিযোগ্য নয় তবে সেগুলি বিধ্বংসী হতে পারে। এই সমস্ত কারণগুলি ভূমিকম্প পরবর্তী ক্ষেত্রের তদন্তের মাধ্যমে তাদের প্রভাবগুলি অধ্যয়নের জন্য প্রয়োজনীয় তথ্য অর্জন করা কঠিন করে তোলে। বড় বড় কম্পনের মধ্যে দীর্ঘ সময় ধরে পূর্ণ মাত্রার কাঠামোর যন্ত্রপাতি রক্ষণাবেক্ষণ করা ব্যয়বহুল, এবং যন্ত্রপাতিটি সবচেয়ে বৈজ্ঞানিকভাবে দরকারী স্থানে স্থাপন করা নাও হতে পারে। এমনকি প্রকৌশলীরা প্রকৃত ব্যর্থতা থেকে সময়োপযোগী তথ্যের রেকর্ডিং পাওয়ার জন্য যথেষ্ট ভাগ্যবান হলেও, যন্ত্রটি পুনরাবৃত্তিযোগ্য তথ্য সরবরাহ করছে এমন কোনও গ্যারান্টি নেই। উপরন্তু, প্রকৃত ভূমিকম্প থেকে বৈজ্ঞানিকভাবে শিক্ষাগত ব্যর্থতা জনসাধারণের সুরক্ষার মূল্যে আসে। বোধগম্যভাবে, একটি প্রকৃত ভূমিকম্পের পরে, প্রকৌশলীদের ব্যর্থতার মোডগুলি পর্যাপ্তভাবে অধ্যয়ন করার সুযোগ পাওয়ার আগে বেশিরভাগ আকর্ষণীয় তথ্য দ্রুত সরিয়ে ফেলা হয়। সেন্ট্রিফিউজ মডেলিং জনসাধারণের নিরাপত্তার ঝুঁকি না নিয়ে সমালোচনামূলক কাঠামোর উপর স্থল কম্পনের প্রভাব অধ্যয়নের জন্য একটি মূল্যবান হাতিয়ার। বিকল্প নকশা বা ভূমিকম্পের পুনর্বিন্যাস কৌশলগুলির কার্যকারিতার তুলনা করা যেতে পারে একটি পুনরাবৃত্তিযোগ্য বৈজ্ঞানিক পরীক্ষার সিরিজে। একটি নকশা পদ্ধতি বা একটি কম্পিউটার মডেল যাচাই করার জন্য পরীক্ষামূলক তথ্য পেতে সেন্ট্রিফিউজ পরীক্ষার সংখ্যাসূচক মডেলের যাচাইকরণও ব্যবহার করা যেতে পারে। সাম্প্রতিক দশকগুলিতে গণনামূলক শক্তির দ্রুত বিকাশ প্রকৌশল বিশ্লেষণে বিপ্লব ঘটিয়েছে। ভূমিকম্প এবং অন্যান্য লোডের সময় ভূ-প্রযুক্তিগত কাঠামোর আচরণের পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য অনেক কম্পিউটার মডেল তৈরি করা হয়েছে। একটি কম্পিউটার মডেল আত্মবিশ্বাসের সঙ্গে ব্যবহার করার আগে, প্রমাণের ভিত্তিতে এটি বৈধ বলে প্রমাণিত হতে হবে। উদাহরণস্বরূপ, প্রাকৃতিক ভূমিকম্প দ্বারা প্রদত্ত স্বল্প এবং অপরিবর্তনীয় তথ্য সাধারণত এই উদ্দেশ্যে অপর্যাপ্ত। মাটির আচরণের জটিলতার কারণে ভূ-প্রযুক্তিগত প্রকৌশল ক্ষেত্রে গণনামূলক অ্যালগরিদম দ্বারা করা অনুমানের বৈধতা যাচাই করা বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। মাটি অত্যন্ত অ-রৈখিক আচরণ প্রদর্শন করে, তাদের শক্তি এবং কঠোরতা তাদের চাপের ইতিহাস এবং ছিদ্র তরলের জলের চাপের উপর নির্ভর করে, যার সবগুলিই ভূমিকম্পের কারণে লোড করার সময় বিকশিত হতে পারে। যে কম্পিউটার মডেলগুলি এই ঘটনাগুলিকে অনুকরণ করার উদ্দেশ্যে তৈরি করা হয়েছে সেগুলি খুব জটিল এবং এর জন্য ব্যাপক যাচাইকরণ প্রয়োজন। সেন্ট্রিফিউজ পরীক্ষা থেকে পরীক্ষামূলক তথ্য একটি গণনামূলক অ্যালগরিদম দ্বারা তৈরি অনুমান যাচাই করার জন্য দরকারী। যদি ফলাফলগুলি কম্পিউটার মডেলটিকে ভুল বলে দেখায়, তবে সেন্ট্রিফিউজ পরীক্ষার তথ্য শারীরিক প্রক্রিয়াগুলির অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে যা ফলস্বরূপ আরও ভাল কম্পিউটার মডেলের বিকাশকে উদ্দীপিত করে। আরও দেখুন অ্যান্ড্রু এন স্কোফিল্ড সিভিল ইঞ্জিনিয়ার জিওটেকনিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং নেটওয়ার্ক ফর আর্থকোয়েক ইঞ্জিনিয়ারিং সিমুলেশন ফিজিক্যাল মডেল স্কেল মডেল মৃত্তিকা বলবিজ্ঞান রেফারেন্স স্কোফিল্ড (1993), ক্যাম ক্লে থেকে সেন্ট্রিফিউজ মডেল, জেএসএসএমএফই খণ্ড। 41, নং। 5 সার। না। 424 পিপি 83-87, নং। 6 সার্। না। 425 পিপি 84-90, নং। 7, স্যার। না। 426 পিপি 71-78। বহিরাগত লিঙ্ক জিওটেকনিক্সে শারীরিক মডেলিং সম্পর্কিত প্রযুক্তিগত কমিটি ইন্টারন্যাশনাল সোসাইটি ফর সয়েল মেকানিক্স অ্যান্ড জিওটেকনিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং আমেরিকান সোসাইটি অফ সিভিল ইঞ্জিনিয়ার্স অ্যাক্টিডিন সিস্টেমস এস. এ.-জিওটেকনিক্যাল ল্যাবরেটরিগুলিতে জিওটেকনিক্যাল বাস্কেট সেন্ট্রিফিউজ পরীক্ষার উদাহরণ সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং স্কেল মডেলিং