Geotechnical centrifuge modeling
புவி தொழில்நுட்ப மையவிலக்கு மாதிரியாக்கம் என்பது இயற்கை மற்றும் மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட சரிவுகள் மற்றும் பூமி தக்கவைப்பு கட்டமைப்புகள் மற்றும் கட்டிடம் அல்லது பாலம் அடித்தளங்கள் போன்ற புவி தொழில்நுட்ப பொறியியல் அமைப்புகளின் இயற்பியல் அளவிலான மாதிரிகளை சோதிப்பதற்கான ஒரு நுட்பமாகும். அளவுகோல் மாதிரி பொதுவாக ஆய்வகத்தில் கட்டப்பட்டு பின்னர் மையவிலக்கின் முடிவில் ஏற்றப்படுகிறது, இது பொதுவாக ஆரம் இடையே உள்ளது. மையவிலக்கின் மீது மாதிரிகளை சுழற்றுவதன் நோக்கம் மாதிரியின் மீது ஜி-படைகளை அதிகரிப்பதாகும், இதனால் மாதிரியில் உள்ள அழுத்தங்கள் முன்மாதிரியில் உள்ள அழுத்தங்களுக்கு சமமாக இருக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, 50 கிராம் மையவிலக்கு முடுக்கத்தில் சுழலும் மாதிரி மண்ணின் அடுக்குக்குக் கீழே உள்ள அழுத்தம் பூமியின் ஈர்ப்பு விசையில் மண்ணின் முன்மாதிரி அடுக்குக்குக் கீழே உள்ள அழுத்தங்களுக்கு சமமான அழுத்தங்களை உருவாக்குகிறது. அதிகரித்த ஈர்ப்பு முடுக்கத்தை உருவகப்படுத்த மையவிலக்கு முடுக்கத்தைப் பயன்படுத்துவதற்கான யோசனை முதன்முதலில் பிலிப்ஸ் (1869) என்பவரால் முன்மொழியப்பட்டது. சோவியத் யூனியனில் போக்ரோவ்ஸ்கி மற்றும் ஃபெடோரோவ் (1936) மற்றும் அமெரிக்காவில் பக்கி (1931) ஆகியோர் இந்த யோசனையை முதலில் செயல்படுத்தினர். ஆண்ட்ரூ என். ஸ்கோஃபீல்ட் (எ. கா. ஸ்கோஃபீல்ட் 1980) மையவிலக்கு மாதிரியின் நவீன வளர்ச்சியில் முக்கிய பங்கு வகித்தார். பாலங்கள் மற்றும் கட்டிடங்களுக்கான அடித்தளங்களின் வலிமை, விறைப்பு மற்றும் திறன், கரைகளின் தீர்வு, சரிவுகளின் ஸ்திரத்தன்மை, பூமியைத் தக்கவைக்கும் கட்டமைப்புகள், சுரங்கப்பாதை ஸ்திரத்தன்மை மற்றும் கடல் சுவர்கள் போன்ற புவி தொழில்நுட்ப சிக்கல்களின் மாதிரிகளை சோதிக்க புவி தொழில்நுட்ப மையவிலக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது. வெடிக்கும் பள்ளம், நிலத்தடி நீரில் அசுத்த இடம்பெயர்வு, உறைபனி மற்றும் கடல் பனி ஆகியவை பிற பயன்பாடுகளில் அடங்கும். ஈர்ப்பு விசை ஒரு முதன்மை உந்து சக்தியாக இருக்கும் எந்தவொரு பெரிய அளவிலான நேரியல் அல்லாத சிக்கலின் அளவுகோல் மாதிரியாக்கத்திற்கு மையவிலக்கு பயனுள்ளதாக இருக்கும். மண் மற்றும் பாறை போன்ற மையவிலக்கு புவி தொழில்நுட்ப பொருட்கள் மீது மாதிரி சோதனைக்கான காரணம் நேரியல் அல்லாத இயந்திர பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை பயனுள்ள கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மன அழுத்தம் மற்றும் மன அழுத்த வரலாற்றைப் பொறுத்தது. மாதிரியிலும் முன்மாதிரியிலும் ஒரே மாதிரியான சுய எடை அழுத்தங்களை உருவாக்குவதற்காக மையவிலக்கு இயற்பியல் மாதிரிகளுக்கு அதிகரித்த "ஈர்ப்பு" முடுக்கத்தைப் பயன்படுத்துகிறது. மன அழுத்தத்தை ஒன்றுக்கு ஒன்று அளவிடுவது புவி தொழில்நுட்ப மாதிரிகளின் ஒற்றுமையை மேம்படுத்துகிறது மற்றும் பூகம்பத்தால் தூண்டப்பட்ட திரவமாக்கல், மண்-கட்ட தொடர்பு மற்றும் அடர்த்தியான நீரற்ற கட்ட திரவங்கள் போன்ற மாசுபடுத்திகளின் நிலத்தடி போக்குவரத்து போன்ற சிக்கலான சிக்கல்களைத் தீர்க்க உதவும் துல்லியமான தரவைப் பெற உதவுகிறது. மையவிலக்கு மாதிரி சோதனை சிதைவு மற்றும் தோல்வியின் அடிப்படை வழிமுறைகளைப் பற்றிய நமது புரிதலை மேம்படுத்த தரவை வழங்குகிறது மற்றும் எண் மாதிரிகளின் சரிபார்ப்புக்கு பயனுள்ள அளவுகோல்களை வழங்குகிறது. அளவீட்டு விதிகள் இந்த கட்டுரையில், எந்த அளவிலும் உள்ள நட்சத்திரம் அந்த அளவுக்கான அளவுகோல் காரணியைக் குறிக்கிறது என்பதை நினைவில் கொள்க. எடுத்துக்காட்டாக, சப்ஸ்கிரிப்ட் m என்பது "மாடல்" ஐக் குறிக்கிறது மற்றும் சப்ஸ்கிரிப்ட் p என்பது "முன்மாதிரி" ஐக் குறிக்கிறது மற்றும் அளவுக்கான அளவுகோல் காரணியைக் குறிக்கிறது. ஒரு மாதிரியை மையவிலக்கில் சுழற்றுவதற்கான காரணம், சிறிய அளவிலான மாதிரிகள் முழு அளவிலான முன்மாதிரியைப் போலவே அதே பயனுள்ள அழுத்தங்களை உணர உதவுவதாகும். இந்த இலக்கை கணித ரீதியாகக் கூறலாம், அங்கு நட்சத்திரம் அளவுக்கான அளவீட்டு காரணியைக் குறிக்கிறது, இது மாதிரியில் பயனுள்ள அழுத்தமாகும் மற்றும் முன்மாதிரியில் பயனுள்ள அழுத்தமாகும். மண் இயக்கவியலில் செங்குத்து பயனுள்ள அழுத்தம், எடுத்துக்காட்டாக, பொதுவாக மொத்த அழுத்தம் எங்கே மற்றும் துளை அழுத்தம் மூலம் கணக்கிடப்படுகிறது. துளை அழுத்தம் இல்லாத ஒரு சீரான அடுக்குக்கு, ஆழத்தில் மொத்த செங்குத்து அழுத்தத்தை பின்வருமாறு கணக்கிடலாம்ஃ இது அடுக்கின் அடர்த்தியைக் குறிக்கிறது மற்றும் ஈர்ப்பு விசையைக் குறிக்கிறது. மையவிலக்கு மாதிரியின் வழக்கமான வடிவத்தில், மாதிரி மற்றும் முன்மாதிரியில் ஒரே பொருட்கள் பயன்படுத்தப்படுவது பொதுவானது; எனவே மாதிரி மற்றும் முன்மாதிரியில் அடர்த்திகள் ஒரே மாதிரியானவை, அதாவது, வழக்கமான மையவிலக்கு மாதிரியில் அனைத்து நீளங்களும் ஒரே காரணியால் அளவிடப்படுகின்றன. முன்மாதிரியில் உள்ள அதே அழுத்தத்தை உருவாக்க, நமக்கு இது தேவைப்படுகிறது, இது இவ்வாறு மீண்டும் எழுதப்படலாம் மேலே உள்ள அளவீட்டு விதி, மாதிரியில் உள்ள நீளங்கள் சில காரணி, n ஆல் குறைக்கப்பட்டால், ஈர்ப்பு முடுக்கம் அதே காரணியால் அதிகரிக்கப்பட வேண்டும், மாதிரி மற்றும் முன்மாதிரியில் சமமான அழுத்தங்களைப் பாதுகாக்க n. இயக்க சிக்கல்கள் ஈர்ப்பு விசை மற்றும் முடுக்கம் முக்கியமான மாறும் சிக்கல்களுக்கு, அனைத்து முடுக்கங்களும் ஈர்ப்பு விசை அளவிடப்படுவதால் அளவிடப்பட வேண்டும், அதாவது. முடுக்கத்திற்கு அலகுகள் இருப்பதால், அது தேவைப்படுகிறது எனவே இது தேவைப்படுகிறதுஃ, அல்லது அதிர்வெண் நேரத்தின் தலைகீழ் அலகுகளைக் கொண்டுள்ளது, திசைவேகத்திற்கு ஒரு நேரத்திற்கு நீளத்தின் அலகுகள் உள்ளன, எனவே மாறும் சிக்கல்களுக்கு நாம் பரவல் சிக்கல்களையும் பெறுகிறோம் இயக்கவியல் மற்றும் பரவல் இரண்டையும் உள்ளடக்கிய மாதிரி சோதனைகளுக்கு, நேர அளவிலான காரணிகளில் உள்ள மோதல் மற்ற அளவீடுகளின் மண் அளவீட்டின் ஊடுருவக்கூடிய தன்மையை அளவிடுவதன் மூலம் தீர்க்கப்படலாம் (இந்த பிரிவுக்கு வெளிப்படையாக வேலை தேவை!) ஆற்றல், விசை, அழுத்தம், முடுக்கம், வேகம் போன்றவற்றுக்கான அளவீட்டு காரணிகள். அழுத்தத்திற்கு அழுத்தத்தின் அலகுகள் அல்லது ஒரு அலகு பகுதிக்கு விசை உள்ளது என்பதை நினைவில் கொள்க. எனவே F = m * a (நியூட்டனின் விதி, விசை = நிறை * முடுக்கம்) மற்றும் r = m/L3 (வெகுஜன அடர்த்தியின் வரையறையிலிருந்து) ஆகியவற்றை மாற்றுவதை நாம் காட்டலாம். மற்ற பல அளவுகளுக்கான அளவுகோல் காரணிகள் மேற்கூறிய உறவுகளிலிருந்து பெறப்படலாம். கீழேயுள்ள அட்டவணை மையவிலக்கு சோதனைக்கான பொதுவான அளவிலான காரணிகளை சுருக்கமாகக் கூறுகிறது. மையவிலக்கு மாதிரி சோதனைகளுக்கான அளவுகோல் காரணிகள் (கார்னியர் மற்றும் பலர், 2007 இலிருந்து) (அட்டவணை இங்கே சேர்க்க பரிந்துரைக்கப்படுகிறது) புவி தொழில்நுட்ப பூகம்ப பொறியியலில் மையவிலக்கின் மதிப்பு பெரிய பூகம்பங்கள் அரிதானவை மற்றும் மீண்டும் மீண்டும் செய்ய முடியாதவை, ஆனால் அவை பேரழிவுகரமானவை. இந்த காரணிகள் அனைத்தும் பூகம்பத்திற்குப் பிந்தைய கள ஆய்வுகள் மூலம் அவற்றின் விளைவுகளை ஆய்வு செய்ய தேவையான தரவைப் பெறுவதை கடினமாக்குகின்றன. முழு அளவிலான கட்டமைப்புகளின் கருவி முக்கிய நிலநடுக்கங்களுக்கு இடையில் நீண்ட காலத்திற்கு பராமரிக்க விலை உயர்ந்தது, மேலும் கருவி மிகவும் அறிவியல் ரீதியாக பயனுள்ள இடங்களில் வைக்கப்படாமல் போகலாம். உண்மையான தோல்விகளிலிருந்து தரவின் சரியான நேரத்தில் பதிவுகளைப் பெறுவதற்கு பொறியாளர்கள் அதிர்ஷ்டசாலிகளாக இருந்தாலும், கருவி மீண்டும் மீண்டும் தரவை வழங்குகிறது என்பதற்கு எந்த உத்தரவாதமும் இல்லை. கூடுதலாக, உண்மையான பூகம்பங்களிலிருந்து அறிவியல் ரீதியாக கல்வி தோல்விகள் பொதுமக்களின் பாதுகாப்பின் இழப்பில் வருகின்றன. புரிந்துகொள்ளத்தக்க வகையில், ஒரு உண்மையான பூகம்பத்திற்குப் பிறகு, பொறியாளர்களுக்கு தோல்வி முறைகளை போதுமான அளவு ஆய்வு செய்ய வாய்ப்பு கிடைப்பதற்கு முன்பு பெரும்பாலான சுவாரஸ்யமான தரவுகள் விரைவாக அகற்றப்படுகின்றன. பொதுமக்களின் பாதுகாப்பை அபாயப்படுத்தாமல் முக்கியமான கட்டமைப்புகளில் தரை அதிர்வுகளின் விளைவுகளை ஆய்வு செய்வதற்கான ஒரு மதிப்புமிக்க கருவியாக மையவிலக்கு மாடலிங் உள்ளது. மாற்று வடிவமைப்புகள் அல்லது நில அதிர்வு மறுசீரமைப்பு நுட்பங்களின் செயல்திறனை மீண்டும் மீண்டும் செய்யக்கூடிய அறிவியல் தொடர் சோதனைகளில் ஒப்பிடலாம். ஒரு வடிவமைப்பு செயல்முறை அல்லது கணினி மாதிரியை சரிபார்க்க சோதனைத் தரவைப் பெற எண்ணியல் மாதிரிகள் மையவிலக்கு சோதனைகளின் சரிபார்ப்பு பயன்படுத்தப்படலாம். சமீபத்திய தசாப்தங்களில் கணக்கீட்டு சக்தியின் விரைவான வளர்ச்சி பொறியியல் பகுப்பாய்வில் புரட்சியை ஏற்படுத்தியுள்ளது. பூகம்பங்கள் மற்றும் பிற சுமைகளின் போது புவி தொழில்நுட்ப கட்டமைப்புகளின் நடத்தையை கணிக்க பல கணினி மாதிரிகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. ஒரு கணினி மாதிரியை நம்பிக்கையுடன் பயன்படுத்துவதற்கு முன்பு, அது ஆதாரங்களின் அடிப்படையில் செல்லுபடியாகும் என்று நிரூபிக்கப்பட வேண்டும். உதாரணமாக, இயற்கை பூகம்பங்களால் வழங்கப்பட்ட அற்பமான மற்றும் மீண்டும் மீண்டும் செய்ய முடியாத தரவு பொதுவாக இந்த நோக்கத்திற்காக போதுமானதாக இல்லை. மண் நடத்தையின் சிக்கலான தன்மை காரணமாக புவி தொழில்நுட்ப பொறியியல் துறையில் ஒரு கணக்கீட்டு வழிமுறையால் செய்யப்பட்ட அனுமானங்களின் செல்லுபடியை சரிபார்ப்பது மிகவும் முக்கியமானது. மண் மிகவும் நேரியல் அல்லாத நடத்தையை வெளிப்படுத்துகிறது, அவற்றின் வலிமை மற்றும் விறைப்பு அவற்றின் அழுத்த வரலாறு மற்றும் துளை திரவத்தில் உள்ள நீர் அழுத்தம் ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது, இவை அனைத்தும் பூகம்பத்தால் ஏற்படும் ஏற்றத்தின் போது உருவாகலாம். இந்த நிகழ்வுகளை உருவகப்படுத்தும் நோக்கம் கொண்ட கணினி மாதிரிகள் மிகவும் சிக்கலானவை மற்றும் விரிவான சரிபார்ப்பு தேவைப்படுகிறது. மையவிலக்கு சோதனைகளின் சோதனைத் தரவு ஒரு கணக்கீட்டு வழிமுறையால் செய்யப்பட்ட அனுமானங்களை சரிபார்க்க பயனுள்ளதாக இருக்கும். கணினி மாதிரி துல்லியமற்றது என்று முடிவுகள் காட்டினால், மையவிலக்கு சோதனைத் தரவு இயற்பியல் செயல்முறைகளைப் பற்றிய நுண்ணறிவை வழங்குகிறது, இது சிறந்த கணினி மாதிரிகளின் வளர்ச்சியைத் தூண்டுகிறது. மேலும் காண்க ஆண்ட்ரூ என். ஸ்கோஃபீல்ட் சிவில் இன்ஜினியர் புவி தொழில்நுட்ப பொறியியல் நெட்வொர்க் பூகம்ப பொறியியல் உருவகப்படுத்துதல் இயற்பியல் மாதிரி அளவுகோல் மாதிரி மண் இயக்கவியல் குறிப்புகள் ஸ்கோஃபீல்ட் (1993), கேம் களிமண் முதல் மையவிலக்கு மாதிரிகள் வரை, ஜேஎஸ்எஸ்எம்எஃப்இ தொகுதி. 41, இல்லை. 5 செர். இல்லை. 424 pp 83-87, எண். 6 செர். இல்லை. 425 pp 84-90, எண். 7, சர். இல்லை. 426 pp 71-78. வெளிப்புற இணைப்புகள் புவி தொழில்நுட்பத்தில் உடல் மாதிரியாக்கம் குறித்த தொழில்நுட்பக் குழு மண் இயந்திரவியல் மற்றும் புவி தொழில்நுட்ப பொறியியலுக்கான சர்வதேச சங்கம் அமெரிக்கன் சொசைட்டி ஆஃப் சிவில் இன்ஜினியர்ஸ் ஆக்டிடிடின் சிஸ்டம்ஸ் எஸ். ஏ.-புவி தொழில்நுட்ப ஆய்வகங்களில் புவி தொழில்நுட்ப கூடை மையவிலக்குகள் சோதனைகளின் எடுத்துக்காட்டுகள் சிவில் பொறியியல் அளவுகோல் மாதிரியாக்கம்