Frost heaving
ফ্রস্ট হিভিং (বা ফ্রস্ট হিভ) হল হিমায়িত অবস্থার সময় মাটির উপরের দিকে ফুলে যাওয়া যা বরফের ক্রমবর্ধমান উপস্থিতির কারণে পৃষ্ঠের দিকে বৃদ্ধি পায়, মাটির গভীরতা থেকে উপরের দিকে যেখানে হিমায়িত তাপমাত্রা মাটিতে প্রবেশ করেছে (হিমায়িত সামনের বা হিমায়িত সীমানা)। বরফের বৃদ্ধির জন্য এমন একটি জল সরবরাহ প্রয়োজন যা নির্দিষ্ট মাটিতে কৈশিক ক্রিয়ার মাধ্যমে হিমায়িত সম্মুখভাগে জল সরবরাহ করে। উপরিভাগের মাটির ওজন বরফের উল্লম্ব বৃদ্ধি রোধ করে এবং মাটির মধ্যে বরফের লেন্স-আকৃতির অঞ্চল গঠনের প্রচার করতে পারে। তবুও এক বা একাধিক ক্রমবর্ধমান বরফের লেন্সের শক্তি মাটির একটি স্তর যতটা বা তার বেশি উত্তোলন করার জন্য যথেষ্ট। বরফের লেন্স গঠনের জন্য যে মাটির মধ্য দিয়ে জল যায় তা অবশ্যই কৈশিক ক্রিয়া চালানোর জন্য যথেষ্ট ছিদ্রযুক্ত হতে হবে, তবে কৈশিক ধারাবাহিকতা ভাঙার মতো ছিদ্রযুক্ত নয়। এই ধরনের মাটিকে "তুষার-সংবেদনশীল" বলা হয়। বরফের লেন্সের বৃদ্ধি ক্রমাগত হিমায়িত সম্মুখভাগে ক্রমবর্ধমান জলকে গ্রাস করে। বিভেদমূলক তুষারপাত রাস্তার পৃষ্ঠকে ফাটিয়ে দিতে পারে-বসন্তকালীন গর্ত গঠনে অবদান রাখতে পারে-এবং বিল্ডিংয়ের ভিত্তির ক্ষতি করতে পারে। যান্ত্রিকভাবে রেফ্রিজারেটেড কোল্ড-স্টোরেজ ভবন এবং বরফের রিঙ্কগুলিতে তুষারপাত হতে পারে। সূঁচের বরফ মূলত হিমায়িত মরশুমের শুরুতে ঘটে যা হিমায়িত সম্মুখভাগ মাটির মধ্যে অনেক দূরে প্রবেশ করার আগে ঘটে এবং তুষারপাত হিসাবে তোলার জন্য কোনও মাটির অতিরিক্ত বোঝা থাকে না। প্রক্রিয়া তুষার উত্তোলনের ঐতিহাসিক বোধগম্যতা আরবান জার্ন 1694 সালে মাটিতে তুষারপাতের প্রভাব বর্ণনা করেছেন। 1930 সালের মধ্যে, দক্ষিণ ক্যারোলিনা বিশ্ববিদ্যালয়ের ভূতত্ত্ব বিভাগের প্রধান স্টিফেন ট্যাবার এই অনুমানকে অস্বীকার করেছিলেন যে শূন্যের নিচে তাপমাত্রা শুরু হওয়ার আগে মাটিতে ইতিমধ্যে উপস্থিত জলের হিমাঙ্কের সাথে মোলার আয়তন সম্প্রসারণের ফলে তুষারপাত হয়, অর্থাৎ। মাটির মধ্যে জলের স্থানান্তর থেকে সামান্য অবদান সহ। যেহেতু জলের মোলার আয়তন তার বাল্ক হিমাঙ্ক বিন্দুতে জল থেকে বরফে পরিবর্তিত হওয়ার সাথে সাথে প্রায় 9 শতাংশ বৃদ্ধি পায়, তাই মোলার আয়তন সম্প্রসারণের কারণে 9 শতাংশ সর্বাধিক সম্প্রসারণ সম্ভব হবে, এবং তারপরেও যদি বরফকে কঠোরভাবে সীমাবদ্ধ করা হয় মাটিতে পার্শ্বীয়ভাবে যাতে পুরো আয়তন সম্প্রসারণ উল্লম্বভাবে ঘটতে হয়। যৌগগুলির মধ্যে বরফ অস্বাভাবিক কারণ এটি তার তরল অবস্থা, জল থেকে মোলার আয়তনে বৃদ্ধি পায়। তরল থেকে কঠিন পর্যায়ে পরিবর্তনের সময় বেশিরভাগ যৌগের আয়তন হ্রাস পায়। টেবার দেখিয়েছেন যে মোলার আয়তন সম্প্রসারণের কারণে তুষার উত্তোলনে মাটির উল্লম্ব স্থানচ্যুতি উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি হতে পারে। টেবার দেখিয়েছেন যে তরল জল মাটির মধ্যে হিমশীতল রেখার দিকে চলে যায়। তিনি দেখিয়েছেন যে অন্যান্য তরল, যেমন বেনজিন, যা হিমায়িত হলে সংকুচিত হয়, তা হিমবাহ তৈরি করে। এটি হিমায়িত মাটির উল্লম্ব স্থানচ্যুতির জন্য প্রভাবশালী প্রক্রিয়া হিসাবে মোলার আয়তনের পরিবর্তনকে বাদ দেয়। তাঁর পরীক্ষাগুলি মাটির কলামের ভিতরে বরফের লেন্সের বিকাশকে আরও প্রদর্শন করেছিল যা কেবল উপরের পৃষ্ঠকে শীতল করে হিমায়িত করা হয়েছিল, যার ফলে তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল। বরফের লেন্সের বিকাশ তুষার উত্তাপে মাটির স্থানচ্যুতির প্রধান কারণ হল বরফের লেন্সের বিকাশ। তুষারপাতের সময়, এক বা একাধিক মাটি-মুক্ত বরফের লেন্স বৃদ্ধি পায় এবং তাদের বৃদ্ধি তাদের উপরের মাটিকে স্থানচ্যুত করে। এই লেন্সগুলি ভূগর্ভস্থ জলের উৎস থেকে জলের ক্রমাগত সংযোজন দ্বারা বৃদ্ধি পায় যা মাটিতে কম এবং মাটিতে হিমাঙ্কের নীচে থাকে। একটি ছিদ্র কাঠামো সহ তুষার-সংবেদনশীল মাটির উপস্থিতি যা কৈশিক প্রবাহকে অনুমতি দেয় বরফের লেন্সগুলি তৈরি হওয়ার সাথে সাথে জল সরবরাহের জন্য প্রয়োজনীয়। ছিদ্রগুলিতে তরল আটকে রাখার গিবস-থমসন প্রভাবের কারণে, মাটির জল জলের বাল্ক হিমাঙ্কের নিচে তাপমাত্রায় তরল থাকতে পারে। খুব সূক্ষ্ম ছিদ্রগুলির একটি খুব উচ্চ বক্রতা থাকে এবং এর ফলে তরল পর্যায়টি তাপগতিবিদ্যার দিক থেকে এই ধরনের মাধ্যমগুলিতে তাপমাত্রায় কখনও কখনও তরলের বাল্ক হিমাঙ্কের কয়েক দশ ডিগ্রি নীচে স্থিতিশীল থাকে। এই প্রভাবের ফলে জল মাটির মধ্য দিয়ে বরফের লেন্সের দিকে প্রবাহিত হয়, যার ফলে লেন্সটি বৃদ্ধি পায়। আরেকটি জল-পরিবহনের প্রভাব হল বরফের লেন্সের পৃষ্ঠে এবং বরফ ও মাটির কণার মধ্যে তরল জলের কয়েকটি আণবিক স্তর সংরক্ষণ করা। ফ্যারাডে 1860 সালে প্রাক-গলিত জলের হিমায়িত স্তর সম্পর্কে রিপোর্ট করেছিলেন। বরফ তার নিজস্ব বাষ্পের বিরুদ্ধে এবং সিলিকার সংস্পর্শে আসে। মাইক্রো-স্কেল প্রক্রিয়াগুলি একই আন্তঃআণবিক শক্তি যা পৃষ্ঠে প্রি-মেল্টিং ঘটায় তা গঠিত বরফের লেন্সের নীচের দিকে কণা স্কেলে তুষার উত্তাপে অবদান রাখে। বরফ যখন একটি সূক্ষ্ম মাটির কণাকে ঘিরে রাখে, তখন কণার চারপাশে থাকা জলের পাতলা আবরণের গলন এবং পুনরায় হিমায়িত হওয়ার কারণে মাটির কণাটি তাপীয় গ্রেডিয়েন্টের মধ্যে উষ্ণ দিকের দিকে নীচের দিকে স্থানান্তরিত হবে। এই ধরনের ফিল্মের পুরুত্ব তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল এবং কণার শীতল দিকে পাতলা হয়। অতি শীতল তরল অবস্থার তুলনায় বাল্ক বরফের মধ্যে জলের তাপগতিবিদ্যা মুক্ত শক্তি কম থাকে। অতএব, কণার উষ্ণ দিক থেকে ঠান্ডা দিকে প্রবাহিত জলের ক্রমাগত পুনঃপূরণ হয় এবং উষ্ণ দিকে ঘন ফিল্মটি পুনরায় স্থাপন করার জন্য ক্রমাগত গলে যায়। কণাটি একটি প্রক্রিয়ায় উষ্ণ মাটির দিকে নীচের দিকে সরে যায় যাকে ফ্যারাডে "তাপীয় পুনর্বিন্যাস" বলে অভিহিত করেন। এই প্রভাবটি মাটির সূক্ষ্ম কণাগুলিকে প্রতিহত করে বরফের লেন্সগুলি তৈরি করার সাথে সাথে শুদ্ধ করে। সুতরাং প্রতিটি মাইক্রোমিটার আকারের মাটির কণার চারপাশে হিমায়িত জলের একটি 10-ন্যানোমিটার ফিল্ম এটিকে 1 ডিগ্রি সেলসিয়াস মিটার-1 এর মতো তাপীয় গ্রেডিয়েন্টে 10 মাইক্রোমিটার/দিন সরাতে পারে। বরফের লেন্সগুলি বড় হওয়ার সাথে সাথে তারা মাটি উপরে তুলে নেয় এবং নীচের মাটির কণাগুলি পৃথক করে, ক্যাপিলারি অ্যাকশনের মাধ্যমে বরফের লেন্সের হিমায়িত মুখে জল টানতে থাকে। তুষার-রোধযোগ্য মৃত্তিকার জন্য হিম-রোধযোগ্য মাটির প্রয়োজন হয়, মাটির নিচে ক্রমাগত জল সরবরাহ (একটি জলস্তর) এবং হিমাঙ্কিত তাপমাত্রা, মাটিতে প্রবেশ করে। তুষার-সংবেদনশীল মৃত্তিকা হল কণা এবং কণা পৃষ্ঠ এলাকার মধ্যে ছিদ্র আকারের মৃত্তিকা যা কৈশিক প্রবাহকে উৎসাহিত করে। পলি এবং দোআঁশ মাটির প্রকার, যার মধ্যে সূক্ষ্ম কণা রয়েছে, তুষার-সংবেদনশীল মাটির উদাহরণ। অনেক সংস্থা 10 শতাংশ বা তার বেশি উপাদান কণা একটি 0.075 মিমি (নং। 200) চালনী বা 3 শতাংশ বা তার বেশি একটি 0.02 মিমি (নং। 635) চালন। চেম্বারলাইন তুষারপাতের সংবেদনশীলতা পরিমাপের জন্য অন্যান্য, আরও সরাসরি পদ্ধতির কথা জানিয়েছেন। এই ধরনের গবেষণার উপর ভিত্তি করে, যেখানে তুষার-সংবেদনশীলতা অনিশ্চিত, সেখানে মাটির জন্য একটি প্রতিষ্ঠিত শ্রেণিবিন্যাস ব্যবস্থার মানগুলির সাথে হিভ রেট এবং গলিত ভারবহন অনুপাতের তুলনা করে ফুটপাথ ব্যবস্থায় ব্যবহৃত মাটির আপেক্ষিক তুষার এবং গলন দুর্বল সংবেদনশীলতা নির্ধারণের জন্য মানক পরীক্ষাগুলি বিদ্যমান। অ-হিম-সংবেদনশীল মাটি জল প্রবাহ (কম জলবাহী পরিবাহিতা) প্রচারের জন্য খুব ঘন হতে পারে বা কৈশিক প্রবাহ প্রচারের জন্য ছিদ্রতায় খুব খোলা হতে পারে। উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে ছোট ছিদ্র আকারের ঘন কাদামাটি এবং তাই কম জলবাহী পরিবাহিতা এবং পরিষ্কার বালি ও নুড়ি, যার মধ্যে অল্প পরিমাণে সূক্ষ্ম কণা থাকে এবং যার ছিদ্রের আকার কৈশিক প্রবাহকে উৎসাহিত করার জন্য খুব খোলা থাকে। ফ্রস্ট হিভিং দ্বারা সৃষ্ট ভূমিরূপগুলি বিভিন্ন জ্যামিতিতে উত্থিত-মাটির ভূমিরূপ তৈরি করে, যার মধ্যে বৃত্ত, বহুভুজ এবং ডোরাকাটা রয়েছে, যা মৃত্তিকাতে পালসা হিসাবে বর্ণনা করা যেতে পারে যা জৈব পদার্থে সমৃদ্ধ, যেমন পিট বা আরও খনিজ সমৃদ্ধ মাটিতে লিথালসা। স্ভালবার্ডের দ্বীপপুঞ্জে পাওয়া পাথরের লিথালসা (স্বর্গীয় ঢিবি) একটি উদাহরণ। কেনিয়া পর্বতের পালসা দ্বারা চিত্রিত হিসাবে, বিষুবরেখার কাছাকাছি আল্পাইন অঞ্চলে তুষারপাত ঘটে। আর্কটিক পারমাফ্রস্ট অঞ্চলে, শত শত বছর ধরে একটি সম্পর্কিত ধরনের গ্রাউন্ড হিভিং 60 মিটার পর্যন্ত উঁচু কাঠামো তৈরি করতে পারে, যা পিঙ্গোস নামে পরিচিত, যা তুষারপাতের বৃদ্ধিকে খাওয়ানো কৈশিক ক্রিয়ার পরিবর্তে ভূগর্ভস্থ জলের উত্থানের মাধ্যমে খাওয়ানো হয়। ক্রায়োজেনিক আর্থ হামমক্স একটি ছোট গঠন যা দানাদার পরিচলন থেকে উদ্ভূত হয় যা মৌসুমীভাবে হিমায়িত মাটিতে প্রদর্শিত হয় এবং এর বিভিন্ন নাম রয়েছে; উত্তর আমেরিকায় এগুলি আর্থ হামমক্স; গ্রিনল্যান্ড এবং আইসল্যান্ডে থুফুর; এবং ফেনোস্ক্যান্ডিয়ায় পাউনাস। মার্স গ্লোবাল সার্ভেয়ারের মার্স অরবিটার ক্যামেরা (এম. ও. সি) এবং মার্স রিকোনাইসেন্স অরবিটারের হাইআরআইএসই ক্যামেরা দ্বারা মঙ্গলের নিকট-মেরু অঞ্চলে তুষারপাতের কারণে বহুভুজাকার রূপ দেখা গেছে। 2008 সালের মে মাসে মার্স ফিনিক্স ল্যান্ডার এমন একটি বহুভুজাকার তুষার-ভারী ভূদৃশ্য স্পর্শ করে এবং দ্রুত পৃষ্ঠের কয়েক সেন্টিমিটার নিচে বরফ আবিষ্কার করে। রেফ্রিজারেটেড ভবনগুলিতে শীতল-সংরক্ষণ ভবন এবং বরফের রিঙ্কগুলি যা উপ-হিমায়িত তাপমাত্রায় রক্ষণাবেক্ষণ করা হয় সেগুলি তাদের ভিত্তির নীচের মাটি দশ মিটার গভীরতা পর্যন্ত হিমায়িত করতে পারে। মৌসুমীভাবে হিমায়িত ভবন, যেমন। কিছু বরফের রিঙ্ক, মাটির গলন ঘটাতে পারে এবং বিল্ডিংয়ের অভ্যন্তরটি উষ্ণ হলে পুনরুদ্ধার করতে পারে। যদি কোনও রেফ্রিজারেটেড বিল্ডিংয়ের ভিত্তি হিমায়িত সম্মুখভাগের নাগালের মধ্যে জলের টেবিল সহ তুষার-সংবেদনশীল মাটিতে স্থাপন করা হয়, তবে প্রকৃতিতে পাওয়া একই পদ্ধতির কারণে এই ধরনের কাঠামোর মেঝেগুলি ভারী হতে পারে। এই ধরনের কাঠামোগুলি পৃথকভাবে বা একযোগে বিভিন্ন কৌশল প্রয়োগ করে এই ধরনের সমস্যা এড়ানোর জন্য তৈরি করা যেতে পারে। কৌশলগুলির মধ্যে রয়েছে ভিত্তির নীচে অ-হিম-সংবেদনশীল মাটি স্থাপন, হিমায়িত সম্মুখভাগের অনুপ্রবেশ হ্রাস করার জন্য নিরোধক যোগ করা এবং বিল্ডিংয়ের নীচের মাটি হিমায়িত হওয়া থেকে রক্ষা করার জন্য পর্যাপ্ত গরম করা। মৌসুমিভাবে পরিচালিত বরফের রিঙ্কগুলি বরফের তাপমাত্রা বাড়িয়ে ভূপৃষ্ঠের হিমাঙ্কের হার হ্রাস করতে পারে। আরও দেখুন ক্রায়োটার্বেশন ফ্রস্ট আইন ফ্রস্ট ওয়েদারিং আইস জ্যাকিং পালসা ফুটনোট রেফারেন্স আরও পড়া বিল্ডিং ত্রুটি জিওমর্ফোলজি গ্লেসিওলজি গ্রাউন্ড হিমায়িত প্যাটার্নযুক্ত মাঠ মৃত্তিকা বলবিজ্ঞান ফ্রস্ট এবং রাইম