সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিংয়ে মাটির যান্ত্রিক ধর্ম (Soil Mechanics) একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ বিষয়। ভিত্তি নকশা, ঢাল স্থায়িত্ব (Slope Stability), রিটেইনিং ওয়াল, আর্থ প্রেশার, বেয়ারিং ক্যাপাসিটি ইত্যাদি বিশ্লেষণে মাটির শক্তি নির্ণয় করা অপরিহার্য। এই শক্তির অন্যতম প্রধান পরামিতি হলো অভ্যন্তরীণ ঘর্ষণ কোণ, যাকে ইংরেজিতে Angle of Internal Friction (φ) বলা হয়।
অভ্যন্তরীণ ঘর্ষণ কোণ কী?
Angle of Internal Friction (φ) হলো মাটির কণাগুলোর পারস্পরিক ঘর্ষণ ও আন্তঃলকিংয়ের ফলে সৃষ্ট প্রতিরোধ ক্ষমতার একটি পরিমাপক কোণ। সহজভাবে বলতে গেলে, মাটির কণাগুলো একে অপরের উপর স্লাইড করতে যে পরিমাণ বাধার সম্মুখীন হয়, সেই বাধার পরিমাপই হলো অভ্যন্তরীণ ঘর্ষণ কোণ।
এটি মাটির shear strength বা কর্তন শক্তির একটি প্রধান উপাদান।
মাটির Shear Strength ও φ এর সম্পর্ক
মাটির কর্তন শক্তি সাধারণত Mohr–Coulomb failure criterion দ্বারা প্রকাশ করা হয়:τ=c+σtanϕ
যেখানে –
- τ = Shear stress
- c = Cohesion (সংযোজন শক্তি)
- σ = Normal stress
- φ = Angle of internal friction
👉 বালুমাটি বা দানাদার মাটির ক্ষেত্রে c প্রায় শূন্য হওয়ায় shear strength প্রধানত φ-এর উপর নির্ভরশীল।
অভ্যন্তরীণ ঘর্ষণ কোণের ভৌত ব্যাখ্যা
Angle of internal friction মূলত নিচের বিষয়গুলোর উপর নির্ভর করে:
- মাটির কণার আকার (Particle size)
- কণার আকৃতি (Angular বা Rounded)
- কণার প্যাকিং ও ঘনত্ব (Density)
- কণার মধ্যে আন্তঃলকিং
- আর্দ্রতা ও পানি উপস্থিতি
কণা যত বেশি কোণাকৃতির ও ঘনভাবে সাজানো থাকবে, φ তত বেশি হবে।
বিভিন্ন মাটির জন্য φ এর মান
| মাটির ধরন | অভ্যন্তরীণ ঘর্ষণ কোণ (φ) |
|---|---|
| নরম কাদা (Soft Clay) | 0° – 10° |
| শক্ত কাদা (Stiff Clay) | 15° – 25° |
| সিল্ট | 25° – 30° |
| সূক্ষ্ম বালি | 28° – 32° |
| মাঝারি বালি | 30° – 35° |
| মোটা বালি | 33° – 38° |
| কংকর (Gravel) | 35° – 45° |
👉 লক্ষ্যণীয়: কাদা মাটিতে cohesion বেশি হলেও φ তুলনামূলকভাবে কম।
Angle of Internal Friction নির্ণয়ের পদ্ধতি
1️⃣ Direct Shear Test
- সহজ ও বহুল ব্যবহৃত পরীক্ষা
- বালুমাটি ও দানাদার মাটির জন্য উপযোগী
- Shear stress বনাম Normal stress গ্রাফ থেকে φ নির্ণয় করা হয়
2️⃣ Triaxial Compression Test
- সবচেয়ে নির্ভরযোগ্য পদ্ধতি
- গবেষণামূলক ও বড় প্রকল্পে ব্যবহৃত
- বিভিন্ন drainage condition এ φ নির্ণয় করা যায়
3️⃣ Standard Penetration Test (SPT) (আনুমানিক)
- মাঠ পর্যায়ে ব্যবহৃত
- N-value থেকে অভিজ্ঞতাভিত্তিকভাবে φ অনুমান করা হয়
Angle of Internal Friction এর প্রকৌশলগত গুরুত্ব
Angle of internal friction সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের বহু ক্ষেত্রে সরাসরি ব্যবহৃত হয়:
🔹 Bearing Capacity Analysis
ভিত্তির বহন ক্ষমতা নির্ণয়ে φ একটি প্রধান উপাদান।
🔹 Slope Stability
ঢাল ধসের সম্ভাবনা বিশ্লেষণে φ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
🔹 Earth Pressure Theory
Rankine ও Coulomb earth pressure theory-তে φ ব্যবহৃত হয়।
🔹 Retaining Wall Design
Active ও Passive earth pressure নির্ণয়ে φ অপরিহার্য।
🔹 Pavement & Foundation Design
মাটির স্থায়িত্ব যাচাইয়ে φ গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে।
Angle of Repose ও Angle of Internal Friction
অনেক ক্ষেত্রে Angle of Repose এবং Angle of Internal Friction কাছাকাছি মানের হয়, বিশেষত শুকনো বালুর ক্ষেত্রে। তবে দুটো এক নয়।
- Angle of Repose → ঢালু অবস্থায় প্রাকৃতিকভাবে স্থির থাকার কোণ
- Angle of Internal Friction → shear strength-এর একটি মৌলিক পরামিতি
Angle of Internal Friction (φ) হলো মাটির যান্ত্রিক আচরণ বোঝার অন্যতম প্রধান সূচক। এটি মাটির শক্তি, স্থায়িত্ব ও প্রকৌশলগত নিরাপত্তা নির্ধারণে সরাসরি প্রভাব ফেলে। সঠিকভাবে φ নির্ণয় না করলে ভিত্তি ব্যর্থতা, ঢাল ধস বা কাঠামোগত ক্ষতির ঝুঁকি বেড়ে যায়। তাই প্রতিটি সিভিল ইঞ্জিনিয়ারের জন্য এই বিষয়টি গভীরভাবে বোঝা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
✍️ Civiltecture.com
Where Civil Engineering meets Architecture
Bengali 
English