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 प्रारूपों के लिए, प्रारूप एक बेलनाकार लेटेक्स आवरण नली में एक सपाट, गोलाकार धातु की प्लेट या ऊपर और नीचे के सिरों को बंद करने वाली प्लेटन के साथ रखा जाता है। सिलेंडर के किनारों पर दाब 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 मुद्रकपट्टिका द्वारा तय की गई दूरी को इसे स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक बल के फ़ंक्शन के रूप में मापा जाता है, क्योंकि आसपास के पानी के दाब 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 साधारण तौर पर मापा जाता है - जब प्रारूप पानी से संतृप्त - अंदर या बाहर बहने वाले पानी की मात्रा को मापकर प्रारूप के छिद्र होता हैं।

रॉक
उच्च-शक्ति वाली चट्टान के परीक्षण के लिए, आवरण नली लेटेक्स की के स्थान पर पतली धातु की चादर हो सकती है। दृढ चट्टान पर त्रिअक्षीय परीक्षण बहुत कम ही किया जाता है क्योंकि चट्टान के प्रारूपों को तोड़ने के लिए आवश्यक उच्च बल और दाब के लिए महंगे और बोझिल परीक्षण उपकरण की आवश्यकता होती है।

प्रभावी प्रतिबल
प्रारूप पर प्रभावी प्रतिबल को मुद्रकपट्टिका पर छिद्रपूर्ण सतह का उपयोग करके, और परीक्षण के समय तरल पदार्थ (साधारण तौर पर जल) के दाब को मापकर मापा जा सकता है, फिर कुल प्रतिबल और छिद्रित जल के दबाव से प्रभावी प्रतिबल की गणना की जा सकती है।

असंततता की अपरूपण शक्ति निर्धारित करने के लिए त्रिअक्षीय परीक्षण
त्रिअक्षीय परीक्षण का उपयोग विभेद की अपरूपण शक्ति निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। प्रारूप में अपरूपण प्रतिबल के कारण एक सजातीय और आइसोट्रोपिक प्रारूप विफल हो जाता है। यदि असंततता के साथ प्रारूप इस प्रकार उन्मुख किया जाता है कि असंततता उस समतल के लगभग समानांतर है जिसमें परीक्षण के समय अधिकतम अपरूपण प्रतिबल विकसित होगा, तो असंततता के साथ अपरूपण विस्थापन के कारण प्रारूप विफल हो जाएगा, और इसलिए, एक की अपरूपण शक्ति असंततता की गणना की जा सकती है।

त्रिअक्षीय परीक्षणों के प्रकार
त्रिअक्षीय परीक्षण के कई रूप हैं:

समेकित जलोत्सारित (सीडी)
'समेकित जलोत्सारित' परीक्षण में प्रारूप को समेकित किया जाता है और धीरे-धीरे संपीड़न में काटा जाता है जिससे की अपरूपण द्वारा बनाए गए छिद्र दाब को नष्ट होने दिया जा सकता हैं। अक्षीय विरूपण की दर को स्थिर रखा जाता है, अर्थात, प्रतिबल को नियंत्रित किया जाता है। विचार यह है कि परीक्षण प्रारूप और छिद्र दाब  को आसपास के प्रतिबलों को पूरी तरह से समेकित (अर्थात, समायोजित) करने की अनुमति देता है। प्रारूपों को समायोजित करने की अनुमति देने में परीक्षण में लंबा समय लग सकता है, विशेष रूप से कम पारगम्यता वाले प्रारूपों को प्रतिबल के स्तर पर प्रतिबल को समायोजित करने और समायोजित करने के लिए लंबे समय की आवश्यकता होती है।

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

असंपिंडित अनपवाहित
'असंपिंडित अनपवाहित' 'अनकंसोलिडेटेड अनड्रेंडेड' परीक्षण में भार शीघ्रता से कार्यान्वित किया जाता है, और परीक्षण के समय प्रारूप को समेकित होने की अनुमति नहीं दी जाती है। प्रारूप एक स्थिर दर (प्रतिबल-नियंत्रित) पर संपीड़ित होता है।

वास्तविक त्रिअक्षीय परीक्षण

तीन लंबवत दिशाओं में प्रतिबल 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 प्रतिबल 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 प्रारूप पर दाब स्थापित करती हैं, जिसमें एलवीडीटी प्रत्येक प्लेट की गति को पढ़ती है। परीक्षण कक्ष में द्रवस्थैतिक दाब का उपयोग करके तीसरी दिशा में दाब क्रियान्वित किया जा सकता है, जिसके लिए केवल 4 प्रतिबल अनुप्रयोग सभा की आवश्यकता होती है। यह उपकरण अक्षीय सममित त्रिअक्षीय परीक्षणों की तुलना में बहुत अधिक जटिल है, और इसलिए इसका साधारण तौर पर कम उपयोग किया जाता है।

त्रिअक्षीय परीक्षण में मुक्त अंत स्थिति
वृहद् विरूपण आयामों के समय प्रारूप के अंदर लगाए गए उनके असमान प्रतिबल और प्रतिबल क्षेत्र के लिए प्राचीन निर्माण के त्रिअक्षीय परीक्षणों की आलोचना की गई थी। अपरूपण क्षेत्र के अंदर अत्यधिक स्थानीयकृत असंततता खुरदरे अंत प्लेटों और प्रारूप ऊंचाई के संयोजन के कारण होती है।

बड़े विरूपण आयाम के समय प्रारूपों का परीक्षण करने के लिए नया और सुधार किया गया त्रिअक्षीय उपकरण का संस्करण बनाया गया था। नए और और अच्छे त्रिअक्षीय दोनों एक ही सिद्धांत का पालन करते हैं - प्रारूप ऊंचाई को एक व्यास की ऊंचाई तक कम कर दिया जाता है और अंत प्लेटों के साथ घर्षण समाप्त कर दिया जाता है।

प्राचीन उपकरण रफ अंत 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 अभिविन्यास एक प्रारूप को पॉलिश किए गए ग्लास के साथ फिसलते समय क्षैतिज रूप से स्लाइड/विस्तारित करने की अनुमति देता है। इस प्रकार, प्रारूप और अंतिम प्लेटों के बीच संपर्क क्षेत्र अनावश्यक अपरूपण घर्षण का निर्माण नहीं करता है, और प्रारूप के अंदर एक रैखिक / समदिक प्रतिबल क्षेत्र उपस्थित रहता है।

अत्यंत एकसमान, निकट समदिक प्रतिबल क्षेत्र के कारण - समदिक उपज होती है। समदिक उपज के समय आयतनमितीय (विस्तारित) प्रतिबल को प्रारूप के अंदर समदिक रूप से वितरित किया जाता है, इससे सीडी परीक्षणों के समय आयतनमितीय प्रतिक्रिया की माप और सीयू लोडिंग के समय छिद्रित जल के दाब में सुधार होता है। इसके अतिरिक्त, समदिक उपज प्रारूप को समान प्रकार से रेडियल रूप से विस्तारित करती है, क्योंकि यह अक्षीय रूप से संपीड़ित होता है। एक बेलनाकार प्रारूप की दीवारें बड़े प्रतिबल आयाम के समय भी सीधी और लंबवत रहती हैं (50% प्रतिबल आयाम को असंतृप्त रेत पर और अधिक अच्छे त्रिअक्षीय का उपयोग करके वर्डोलाकिस (1980) द्वारा प्रलेखित किया गया था)। यह प्राचीन व्यवस्था के विपरीत है, जहां प्रारूप अंत प्लेटों के संपर्क में एक स्थिर त्रिज्या रखते हुए केंद्र में एक बिगुल बनाता है।

नए उपकरण को एल. बी. लब्सन 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 आयतनमितीय प्रतिक्रिया का और अच्छा माप प्रदान करता है - जैसा कि समदिक उपज के समय, आयतनमितीय विकृति को प्रारूप के अंदर समस्थानिक रूप से वितरित किया जाता है। सीयू परीक्षण के लिए समदिक मात्रा परिवर्तन विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि छिद्रित जल का गुहिकायन अप्रयुक्त रेत की शक्ति की सीमा निर्धारित करता है। प्रारूप के पास माप लेने से माप सटीकता में सुधार होता है। लोड सेल जलमग्न है और प्रारूप के ऊपरी दाब वाले सिर के सीधे संपर्क में है। विरूपण पारक्रमीत्र 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 क्रियान्वित किया जा सकता है।

उच्च स्वचालन, और अच्छे प्रारूप स्थायित्व और बड़ी विरूपण अनुकूलता का संयोजन त्रिअक्षीय परीक्षण की सिमा का विस्तार करता है। डेनिश त्रिअक्षीय सीडी और सीयू रेत के प्रारूपों को बिना अपरूपण टूटना या उभार के सुनम्यता में बदल सकता है। प्रारूप का एक ही, निरंतर लोडिंग अनुक्रम में कई बार परिणाम देने के लिए परीक्षण किया जा सकता है। प्रारूपों को एक बड़े प्रतिबल 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 शक्ति की वसूली का निरीक्षण करने के लिए सीडी मोड में चक्रीय परीक्षण किया जा सकता है। यह प्रारूपों को बहुत उच्च स्तर तक नियंत्रित करने और रेत प्रतिक्रिया पैटर्न का निरीक्षण करने की अनुमति देता है जो प्राचीन त्रिअक्षीय परीक्षण विधियों का उपयोग करके पहुंच योग्य नहीं है।

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

यह भी देखें

 * असैनिक अभियंत्रण
 * प्रत्यक्ष अपरूपण परीक्षण
 * अर्थवर्क (इंजीनियरिंग)
 * प्रभावी प्रतिबल
 * भू - तकनीकी इंजीनियरिंग
 * जियोटेक्निकल इंजीनियरिंग में प्रकाशनों की सूची
 * अपरूपण शक्ति (मिट्टी)
 * मृदा यांत्रिकी