त्रिअक्षीय अपरूपण परीक्षण

त्रिअक्षीय अपरूपण परीक्षण कई विकृत ठोस पदार्थों, विशेष रूप से मिट्टी (जैसे, रेत, मिट्टी) और चट्टान (भूविज्ञान), और अन्य कणिक सामग्री या पाउडर (पदार्थ) के यांत्रिक गुणों को मापने के लिए एक सामान्य विधि है। परीक्षण में कई भिन्नताएँ हैं।

त्रिअक्षीय अपरूपण परीक्षण में, प्रतिबल (भौतिकी) को परीक्षण की जा रही सामग्री के एक प्रारूप पर इस तरह से क्रियान्वित किया जाता है जिसके परिणामस्वरूप एक अक्ष पर प्रतिबल लंबवत दिशाओं में प्रतिबल से भिन्न होता है। यह साधारण तौर पर प्रारूप को दो समानांतर प्लेटों के बीच रखकर प्राप्त किया जाता है जो एक (साधारण तौर पर ऊर्ध्वाधर) दिशा में प्रतिबल क्रियान्वित करते हैं, और लंबवत दिशाओं में प्रतिबल क्रियान्वित करने के लिए प्रारूप पर द्रव दाब क्रियान्वित करते हैं। (परीक्षण उपकरण जो तीन ऑर्थोगोनल दिशाओं में से प्रत्येक में प्रतिबल के विभिन्न स्तरों के अनुप्रयोग की अनुमति देता है, ट्रू त्रिअक्षीय परीक्षण के अनुसार नीचे चर्चा की गई है।)परीक्षण उपकरण में विभिन्न संपीड़न प्रतिबलों के अनुप्रयोग के कारण प्रारूप में अपरूपण प्रतिबल विकसित होता है; प्रारूप के विफल होने तक भार बढ़ाया जा सकता है और विक्षेपण की निगरानी की जा सकती है। परीक्षण के समय, आसपास के तरल पदार्थ पर दाब डाला जाता है, और प्लेटों पर प्रतिबल तब तक बढ़ जाता है जब तक कि सिलेंडर में सामग्री विफल नहीं हो जाती है और अपने भीतर स्लाइडिंग क्षेत्र नहीं बना लेती है, जिसे अपरूपण बैंड के रूप में जाना जाता है। त्रिअक्षीय परीक्षण में अपरूपण की ज्यामिति साधारण तौर पर किनारों के साथ बाहर निकलते समय प्रारूप को छोटा कर देती है। फिर प्लेटन पर प्रतिबल कम हो जाता है और पानी का दाब किनारों को पीछे धकेल देता है, जिससे प्रारूप फिर से लंबा हो जाता है। प्रारूप के बारे में प्रतिबल और प्रतिबल डेटा एकत्र करते समय यह चक्र साधारण तौर पर कई बार दोहराया जाता है। परीक्षण के समय प्रारूप में तरल पदार्थ (जैसे, पानी, तेल) या गैसों के छिद्र दाब को बिशप के दाब उपकरण का उपयोग करके मापा जा सकता है।

त्रिअक्षीय परीक्षण डेटा से, प्रारूप के विषय में मूलभूत सामग्री मापदंडों को निकालना संभव है, जिसमें अपरूपण प्रतिरोध का कोण, स्पष्ट सामंजस्य और विस्तार कोण सम्मलित है। फिर इन मापदंडों का उपयोग कंप्यूटर मॉडल में यह अनुमान लगाने के लिए किया जाता है कि सामग्री वृहद् स्तर पर इंजीनियरिंग अनुप्रयोग में कैसे व्यवहार करती हैं। एक उदाहरण ढलान पर मिट्टी की स्थिरता की भविष्यवाणी करना होगा, कि क्या ढलान ढह जाएगी या क्या मिट्टी ढलान के अपरूपण प्रतिबल का समर्थन करेगी और अपनी जगह पर बनी रहती हैं। ऐसी इंजीनियरिंग भविष्यवाणियाँ करने के लिए अन्य परीक्षणों के साथ त्रिअक्षीय परीक्षणों का उपयोग किया जाता है।

अपरूपण के समय, एक कणिक सामग्री में साधारण तौर पर मात्रा में शुद्ध लाभ या हानि होती हैं। यदि यह मूल रूप से सघन अवस्था में था, तो साधारण तौर पर इसका आयतन बढ़ जाता है, एक विशेषता जिसे रेनॉल्ड्स डिलेटेंसी के रूप में जाना जाता है। यदि यह मूल रूप से बहुत ढीली अवस्था में था, तो अपरूपण प्रारम्भ होने से पहले या अपरूपण के साथ संयोजन में संकुचन हो सकता है।

कभी-कभी, असंबद्ध संपीड़न परीक्षण में, एकजुट प्रारूपों का परीक्षण बिना किसी सीमित दाब के किया जाता है। इसके लिए बहुत सरल और कम महंगे उपकरण और प्रारूप निर्मित करने की आवश्यकता होती है, यद्यपि की प्रयोज्यता  प्रारूपों तक ही सीमित है कि अनावृत होने पर पक्ष उखड़ेंगे नहीं, और सीमित प्रतिबल \ इन-सीटू तनाव से कम होने के कारण परिणाम देता है जो अत्यधिक संरक्षी हो सकता है। कंक्रीट की शक्ति परीक्षण के लिए किया जाने वाला संपीड़न परीक्षण अनिवार्य रूप से वही परीक्षण है, जो कंक्रीट परीक्षण के विशिष्ट बड़े प्रारूपों और उच्च भार के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरण पर होता है।।

परीक्षण निष्पादन
मिट्टी के नमूनों के लिए, नमूना एक बेलनाकार लेटेक्स आस्तीन में एक सपाट, गोलाकार धातु की प्लेट या ऊपर और नीचे के सिरों को बंद करने वाली प्लेट के साथ रखा जाता है। सिलेंडर के किनारों पर दबाव प्रदान करने के लिए इस सिलेंडर को हाइड्रोलिक तरल पदार्थ के स्नान में रखा जाता है। सामग्री को निचोड़ने के लिए शीर्ष प्लेट को सिलेंडर की धुरी के साथ यांत्रिक रूप से ऊपर या नीचे चलाया जा सकता है। ऊपरी प्लेटन द्वारा तय की गई दूरी को इसे स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक बल के एक फ़ंक्शन के रूप में मापा जाता है, क्योंकि आसपास के पानी के दबाव को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाता है। सामग्री की मात्रा में शुद्ध परिवर्तन को इस बात से भी मापा जा सकता है कि आसपास के स्नानघर में कितना पानी अंदर या बाहर जाता है, लेकिन आम तौर पर मापा जाता है - जब नमूना पानी से संतृप्त होता है - अंदर या बाहर बहने वाले पानी की मात्रा को मापकर नमूने के छिद्र.

रॉक
उच्च शक्ति वाली चट्टान के परीक्षण के लिए, आस्तीन लेटेक्स की बजाय पतली धातु की चादर हो सकती है। मजबूत चट्टान पर त्रिअक्षीय परीक्षण काफी कम ही किया जाता है क्योंकि चट्टान के नमूने को तोड़ने के लिए आवश्यक उच्च बल और दबाव के लिए महंगे और बोझिल परीक्षण उपकरण की आवश्यकता होती है।

प्रभावी तनाव
नमूने पर प्रभावी तनाव को एक प्लेटन पर एक छिद्रपूर्ण सतह का उपयोग करके और परीक्षण के दौरान तरल पदार्थ (आमतौर पर पानी) के दबाव को मापकर मापा जा सकता है, फिर कुल तनाव और छिद्रित पानी के दबाव से प्रभावी तनाव की गणना की जा सकती है।

असंततता की कतरनी ताकत निर्धारित करने के लिए त्रिअक्षीय परीक्षण
त्रिअक्षीय परीक्षण का उपयोग कतरनी ताकत (असंतोष) निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। नमूने में कतरनी तनाव के कारण एक सजातीय और आइसोट्रोपिक नमूना विफल हो जाता है। यदि असंततता के साथ एक नमूना इस तरह उन्मुख किया जाता है कि असंततता उस विमान के लगभग समानांतर है जिसमें परीक्षण के दौरान अधिकतम कतरनी तनाव विकसित होगा, तो असंततता के साथ कतरनी विस्थापन के कारण नमूना विफल हो जाएगा, और इसलिए, एक की कतरनी ताकत असंततता की गणना की जा सकती है।

त्रिअक्षीय परीक्षणों के प्रकार
त्रिअक्षीय परीक्षण के कई रूप हैं:

समेकित सूखा (सीडी)
'समेकन (मिट्टी) सूखा' परीक्षण में नमूने को समेकित किया जाता है और धीरे-धीरे संपीड़न में काटा जाता है ताकि कतरनी द्वारा बनाए गए छिद्र दबाव को नष्ट होने दिया जा सके। अक्षीय विरूपण की दर को स्थिर रखा जाता है, अर्थात तनाव को नियंत्रित किया जाता है। विचार यह है कि परीक्षण नमूना और छिद्र दबाव को आसपास के तनावों को पूरी तरह से समेकित (यानी, समायोजित) करने की अनुमति देता है। नमूने को समायोजित करने की अनुमति देने में परीक्षण में लंबा समय लग सकता है, विशेष रूप से कम पारगम्यता वाले नमूनों को तनाव के स्तर पर तनाव को समायोजित करने और समायोजित करने के लिए लंबे समय की आवश्यकता होती है।

समेकित अप्रशिक्षित (सीयू)
'समेकित अनड्रेंड' परीक्षण में नमूने को सूखने की अनुमति नहीं है। कतरनी विशेषताओं को अप्रयुक्त परिस्थितियों में मापा जाता है और नमूना को पूरी तरह से संतृप्त माना जाता है। नमूने में छिद्रों के दबाव को मापना (जिसे कभी-कभी सीयूपीपी भी कहा जाता है) समेकित-सूखे ताकत का अनुमान लगाने की अनुमति देता है। कतरनी गति की गणना अक्सर एक विशिष्ट सीमित दबाव (संतृप्त होते हुए) के तहत समेकन की दर के आधार पर की जाती है। सीमित दबाव 1 पीएसआई से 100 पीएसआई या इससे अधिक तक कहीं भी भिन्न हो सकते हैं, कभी-कभी उच्च दबाव को संभालने में सक्षम विशेष लोड कोशिकाओं की आवश्यकता होती है।

असंगत अविभाजित
' असंपिंडित अनड्रेंडेड' परीक्षण में भार जल्दी से लागू किया जाता है, और परीक्षण के दौरान नमूने को समेकित होने की अनुमति नहीं दी जाती है। नमूना एक स्थिर दर (तनाव-नियंत्रित) पर संपीड़ित होता है।

सच्चा त्रिअक्षीय परीक्षण
तीन लंबवत दिशाओं में तनाव के स्वतंत्र नियंत्रण की अनुमति देने के लिए त्रिअक्षीय परीक्षण प्रणाली विकसित की गई है। यह अक्षीय सममित त्रिअक्षीय परीक्षण मशीनों में उत्पन्न होने में सक्षम नहीं होने वाले तनाव पथों की जांच की अनुमति देता है, जो सीमेंटेड रेत और अनिसोट्रोपिक मिट्टी के अध्ययन में उपयोगी हो सकता है। परीक्षण सेल घनाकार है, और इसमें छह अलग-अलग प्लेटें हैं जो नमूने पर दबाव डालती हैं, जिसमें एलवीडीटी प्रत्येक प्लेट की गति को पढ़ती है। परीक्षण कक्ष में हाइड्रोस्टैटिक दबाव का उपयोग करके तीसरी दिशा में दबाव लागू किया जा सकता है, जिसके लिए केवल 4 तनाव अनुप्रयोग असेंबली की आवश्यकता होती है। यह उपकरण अक्षीय सममित त्रिअक्षीय परीक्षणों की तुलना में काफी अधिक जटिल है, और इसलिए इसका आमतौर पर कम उपयोग किया जाता है।

त्रिअक्षीय परीक्षण में मुक्त अंत स्थिति
बड़े विरूपण आयामों के दौरान नमूने के भीतर लगाए गए उनके गैर-समान तनाव और तनाव क्षेत्र के लिए शास्त्रीय निर्माण के त्रिअक्षीय परीक्षणों की आलोचना की गई थी। कतरनी क्षेत्र के भीतर अत्यधिक स्थानीयकृत असंततता खुरदरे अंत प्लेटों और नमूना ऊंचाई के संयोजन के कारण होती है।

बड़े विरूपण आयाम के दौरान नमूनों का परीक्षण करने के लिए, नया और सुधार हुआ त्रिअक्षीय उपकरण का संस्करण बनाया गया। नए और बेहतर त्रिअक्षीय दोनों एक ही सिद्धांत का पालन करते हैं - नमूना ऊंचाई को एक व्यास की ऊंचाई तक कम कर दिया जाता है और अंत प्लेटों के साथ घर्षण रद्द कर दिया जाता है।

शास्त्रीय उपकरण रफ एंड प्लेटों का उपयोग करता है - पिस्टन हेड की पूरी सतह खुरदुरे, छिद्रपूर्ण फिल्टर से बनी होती है। उन्नत उपकरणों में कठोर अंत प्लेटों को केंद्र में एक छोटे फिल्टर के साथ चिकने, पॉलिश किए गए ग्लास से बदल दिया जाता है। यह कॉन्फ़िगरेशन एक नमूने को पॉलिश किए गए ग्लास के साथ फिसलते समय क्षैतिज रूप से स्लाइड/विस्तारित करने की अनुमति देता है। इस प्रकार, नमूना और अंतिम प्लेटों के बीच संपर्क क्षेत्र अनावश्यक कतरनी घर्षण का निर्माण नहीं करता है, और नमूने के भीतर एक रैखिक / आइसोट्रोपिक तनाव क्षेत्र कायम रहता है।

अत्यंत एकसमान, निकट आइसोट्रोपिक तनाव क्षेत्र के कारण - आइसोट्रोपिक उपज होती है। आइसोट्रोपिक उपज के दौरान वॉल्यूमेट्रिक (विस्तारित) तनाव को नमूने के भीतर आइसोटोपिक रूप से वितरित किया जाता है, इससे सीडी परीक्षणों के दौरान वॉल्यूमेट्रिक प्रतिक्रिया की माप और सीयू लोडिंग के दौरान छिद्रित पानी के दबाव में सुधार होता है। इसके अलावा, आइसोट्रोपिक उपज नमूने को समान तरीके से रेडियल रूप से विस्तारित करती है, क्योंकि यह अक्षीय रूप से संपीड़ित होता है। एक बेलनाकार नमूने की दीवारें बड़े तनाव आयाम के दौरान भी सीधी और लंबवत रहती हैं (50% तनाव आयाम को गैर-संतृप्त रेत पर बेहतर त्रिअक्षीय का उपयोग करके वर्डोलाकिस (1980) द्वारा प्रलेखित किया गया था)। यह शास्त्रीय सेटअप के विपरीत है, जहां नमूना अंत प्लेटों के संपर्क में एक स्थिर त्रिज्या रखते हुए केंद्र में एक बिगुल बनाता है।

नए उपकरण को L.B.Ibsen द्वारा डेनिश त्रिअक्षीय में अपग्रेड किया गया है। डेनिश त्रिअक्षीय का उपयोग सभी प्रकार की मिट्टी के परीक्षण के लिए किया जा सकता है। यह वॉल्यूमेट्रिक प्रतिक्रिया का बेहतर माप प्रदान करता है - जैसा कि आइसोट्रोपिक उपज के दौरान, वॉल्यूमेट्रिक स्ट्रेन को नमूने के भीतर आइसोटोपिक रूप से वितरित किया जाता है। सीयू परीक्षण के लिए आइसोट्रोपिक मात्रा परिवर्तन विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि छिद्रित पानी का गुहिकायन अप्रयुक्त रेत की ताकत की सीमा निर्धारित करता है। नमूने के पास माप लेने से माप सटीकता में सुधार होता है। लोड सेल जलमग्न है और नमूने के ऊपरी दबाव वाले सिर के सीधे संपर्क में है। विरूपण ट्रांसड्यूसर सीधे पिस्टन हेड से भी जुड़े होते हैं। उपकरण का नियंत्रण अत्यधिक स्वचालित है, इस प्रकार चक्रीय लोडिंग को बड़ी दक्षता और सटीकता के साथ लागू किया जा सकता है।

उच्च स्वचालन, बेहतर नमूना स्थायित्व और बड़ी विरूपण अनुकूलता का संयोजन त्रिअक्षीय परीक्षण के दायरे का विस्तार करता है। डेनिश त्रिअक्षीय सीडी और सीयू रेत के नमूनों को बिना कतरनी टूटना या उभार के प्लास्टिसिटी में बदल सकता है। एक नमूने का एक ही, निरंतर लोडिंग अनुक्रम में कई बार परिणाम देने के लिए परीक्षण किया जा सकता है। नमूनों को एक बड़े तनाव आयाम तक भी तरलीकृत किया जा सकता है, फिर सीयू विफलता तक कुचल दिया जा सकता है। सीयू परीक्षणों को सीडी स्थिति में संक्रमण की अनुमति दी जा सकती है, और द्रवीकरण के बाद कठोरता और ताकत की वसूली का निरीक्षण करने के लिए सीडी मोड में चक्रीय परीक्षण किया जा सकता है। यह नमूनों को बहुत उच्च स्तर तक नियंत्रित करने और रेत प्रतिक्रिया पैटर्न का निरीक्षण करने की अनुमति देता है जो शास्त्रीय त्रिअक्षीय परीक्षण विधियों का उपयोग करके पहुंच योग्य नहीं है।

परीक्षण मानक
सूची पूरी नहीं है; केवल मुख्य मानक ही शामिल हैं। अधिक व्यापक सूची के लिए, कृपया एएसटीएम इंटरनेशनल (यूएसए), ब्रिटिश मानक  (यूके), इंटरनैशनल ऑर्गनाइज़ेशन फॉर स्टैंडर्डाइज़ेशन (मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन), या मानकों के लिए स्थानीय संगठनों की वेबसाइट देखें।
 * एएसटीएम डी7181-11: मिट्टी के लिए समेकित जल निकासी त्रिअक्षीय संपीड़न परीक्षण के लिए मानक परीक्षण विधि * एएसटीएम डी4767-11 (2011): एकजुट मिट्टी के लिए समेकित अप्रयुक्त त्रिअक्षीय संपीड़न परीक्षण के लिए मानक परीक्षण विधि * एएसटीएम डी2850-03ए (2007): एकजुट मिट्टी पर असंगठित-अनियंत्रित त्रिअक्षीय संपीड़न परीक्षण के लिए मानक परीक्षण विधि * बीएस 1377-8:1990 भाग 8: कतरनी शक्ति परीक्षण (प्रभावी तनाव) त्रिअक्षीय संपीड़न परीक्षण * आईएसओ/टीएस 17892-8:2004 भू-तकनीकी जांच और परीक्षण-मिट्टी का प्रयोगशाला परीक्षण-भाग 8: असंगठित अविरल त्रिअक्षीय परीक्षण * आईएसओ/टीएस 17892-9:2004 भू-तकनीकी जांच और परीक्षण-मिट्टी का प्रयोगशाला परीक्षण-भाग 9: जल-संतृप्त मिट्टी पर समेकित त्रिअक्षीय संपीड़न परीक्षण

यह भी देखें

 * असैनिक अभियंत्रण
 * प्रत्यक्ष कतरनी परीक्षण
 * अर्थवर्क (इंजीनियरिंग)
 * प्रभावी तनाव
 * भू - तकनीकी इंजीनियरिंग
 * भूविज्ञान#जियोटेक्निकल इंजीनियरिंग में प्रकाशनों की सूची
 * कतरनी ताकत (मिट्टी)
 * सोइल मकैनिक्स

श्रेणी:खनन अभियांत्रिकी श्रेणी:मृदा कतरनी शक्ति परीक्षण