1. Bevezető Földművek

Átírás

1 1 1. Bevezető Földművek

2 Földművek - Fogalmak 2 Földmunka a föld fejtése, szállítása, beépítése Földmű a kész létesítmény Földművek funkciói közlekedési pálya: vízépítési földmű: felszín alatti munkatér: területrendezés: bányászat: hulladéklerakás: út, vasút, repülőtér, gát, csatorna, árok, tározó, folyószabályozás, partrendezés, alapozás, műtárgy, közmű részére terepfeltöltés, tereprendezés, földalatti terek kialakítása, anyagnyerőhely, külfejtés, lerakók, szeméttelepek, meddőhányók

3 Jellemző mintaszelvények 3 útépítés vasútépítés

4 Jellemző mintaszelvények 4 árvízvédelem

5 Földművek tervezése 5 Pre-klasszikus geotechnika - kb. XVIII. századig tapasztalat alapján : durva talajosztályozás Klasszikus talajmechanika : Coulomb, Rankine, : Darcy, Modern talajmechanika : Atterberg, Bell, Terzaghi Proctor Eurocode

6 6 Útépítés visszapillantás

7 Útépítés - visszapillantás 7

8 Útépítés - visszapillantás 8

9 Útépítés - visszapillantás 9 Ókor Római birodalom

10 Útépítés - visszapillantás 10

11 Útépítés - visszapillantás 11

12 Útépítés - visszapillantás 12

13 13 Árvízvédelem visszapillantás

14 Árvédelmi gátak - visszapillantás 14

15 Árvédelmi gátak - visszapillantás 15

16 Árvédelmi gátak - visszapillantás 16

17 Árvédelmi gátak - visszapillantás 17

18 Árvédelmi gátak - visszapillantás 18

19 Árvédelmi gátak - visszapillantás 19

20 Árvédelmi gátak - visszapillantás 20

21 21 Napjaink feladatai Szabványok

22 Napjaink néhány jellemző földmű építési feladata 22 Magassági vonalvezetés Helyszínrajzi vonalvezetés Pályaszerkezet Gazdaságos és környezetbarát tervezés Útkorszerűsítések. Vasútkorszerűsítések. Árvédelmi gátak problémái.. Hulladéklerakók problémái.

23 Szabványok, előírások 23 Eurocode 7 és a hozzá kapcsolódó szabványok ÚT : Utak és autópályák létesítésének általános geotechnikai szabályai D11 - Vasúti alépítmény tervezése, építése, karbantartása és felújítása TC Earthworks (folyamatban) MSZ 15290: Vízépítési földművek tömörségi előírásai...

24 24 Talajok általános tulajdonságai

25 Talajok általános tulajdonságai 25 Nap energia kiemelkedett kőzetek mállás mállott kőzetek szállítás kőzettéválás laza üledékek légkör vízöv kéreg üledékes kőzetek kiemelkedés átalakulás átalakulás magmás kőzet kristályosodás A Föld belső energiája beolvadás metamorf kőzetek folyós magma mélység nyomás hőmérséklet

26 Talajok általános tulajdonságai 26 A kőzetek rendszere és jellegzetes fajtái magmás Mélységi Telér Kiömlési Tufák gránit, szienit, diorit, gabbro granitoporfirit, gabbroporfirit riolit, dácit, andezit, bazalt riolittufa, bazalttufa, andezittufa törmelékes laza összeálló görgeteg, kavics, homok, agyag konglomerátom, breccsa, homokkő, lösz üledékes kémiai maradék oldatból kivált márga, mészkő, dolomit kaolinit, bentonit, bauxit, kősó, termőtalaj szerves szénkőzetek szénhidrogének kőszén, barnaszén, lignit, tőzeg földgáz, kőolaj, paraffin, aszfalt metamorf regionális kontakt dinamo agyagpala, csillámpala, fillit, gnájsz, márvány, szarukő, metakvarcit milonit

27 Főalkotók A talaj alkotórészei szemcsék - szilárd fázis víz - folyékony fázis levegő - légnemű fázis Egyéb alkotórészek szerves anyagok mész vagy más kötőanyagok

28 A talajok tulajdonságait meghatározza az alkotók saját tulajdonságai állandó, azonosító jellemzők az alkotórészek aránya állapotjellemzők az alkotók kapcsolatrendszere talajszerkezet a talajt érő hatások talajtörténet

29 29 A talajalkotók tulajdonságai

30 A szemcsék tulajdonságai méret alak anyagi összetétel sűrűség fajlagos felület

31 A szemcseméretek beosztása Szemcsecsoport Szemcsefrakció Jelölés Nagyon durva Durva Finom Kőtömb LBo > 630 Szemcseméret (mm) Görgeteg Bo > Macskakő Co > Kavicsok Gr > 2,0 63 Durva kavics CGr > Közepes kavics MGr > 6,3 20 Apró kavics FGr > 2,0 6,3 Homokok Sa > 0,063 2,0 Durva homok CSa > 0,63 2,0 Közepes homok MSa > 0,2 0,63 Finom homok FSa > 0,063 0,2 Iszapok Si > 0,002 0,063 Durva iszap CSi > 0,02 0,063 Közepes iszap MSi > 0,0063 0,02 Finom iszap FSi > 0,002 0,0063 Agyag CI 0,002

32 A szemcseösszetétel jellemzése szemeloszlási görbe valamely d átmérőnél kisebb szemcsék súlyszázaléka legtöbb információt adó ábrázolás háromszögdiagramos ábrázolás három frakcióra bontás külföldön elterjedt számszerű paraméterek százalékos összetétel Gr, Sa, Si, Cl % mértékadó átmérő d m egyenlőtlenségi mutató C u =d 60 /d 10 görbületi mutatató C c =(d 30 ) 2 /(d 60.d 10 ) hatékony átmérő d h

33 100 kavics homok iszap agyag tömegszázalék S % ,2 0,063 0,02 0,005 0,002 0,0002 szemcseátmérő D mm

34 A szemeloszlás háromszögdiagramos ábrázolása B 100 C 0 Sa % Gr % A Si + Cl % 0 100

35 A szemeloszlási görbe alakja A szemeloszlási görbe alakjának megnevezése C U C C Jól graduált > Közepesen graduált 6 15 < 1 Rosszul graduált < 6 < 1 Hiányos szemeloszlású rendszerint nagy akármennyi (rendszerint < 0,5)

36 Szemeloszlás vizsgálata szitálással és hidrometrálással

37 37 A talajalkotók aránya

38 A talajok térfogatarányának jellemzői V V l V v V s V h 1+e e 1 e.s r 1 l v s n

39 Az alkotók egymáshoz viszonyított arányai víztartalom w=m v /m s homok 5 % agyag % hézagtényező e=v h /V s homok 0,3-0,6 agyag 0,5-1,0 telítettség S r =V v /V h talajvíz alatt minden talaj 1,0 talajvíz felett homok 0,2-0,4 agyag 0,8-0,9 w= m m v s V V v s. ρ. ρ v s e.s r. ρ 1. ρ s v

40 Térfogatsűrűségek természetes ("nedves") térfogatsűrűség n =m n /V súly- és nyomásszámításhoz száraz térfogatsűrűség d =m d /V tömörségi mutatóként telített térfogatsűrűség t =m t /V talajvíz alatti talajra víz alatti térfogatsűrűség = t - v felhajtóerővel csökkentett súlyból

41 41 A talajokalkotók kapcsolata, a talajszerkezet

42 Talajszerkezet Szemcsekapcsolatok Szemcse-víz kapcsolat Szemcsék elrendeződése Hézagrendszerek Erőhatások

43 Szemcsekapcsolatok nagyobb szemcsék : - kevés szemcsekapcsolat van - nagy erők adódnak át - a szemcsék között közvetlen érintkezés alakul ki - a feszültség eléri a szemcsék folyási határát - az érintkezési felület nő - a normál és súrlódási erők átadódnak szegletvíz közvetlen érintkezés

44 Szemcsekapcsolatok agyagszemcsék : - a töltéssel bíró szemcsék körül hidrát-burok alakul ki - az ionoktól függően a szemcsekapcsolat diszpergált vagy koagulált diszpergált kapcsolat koagulált kapcsolat

45 Szemcse-víz kapcsolat Szemcsés talajok Agyagok vékony hidrátburok szegletvíz kapilláris hatások kapilláris kohézió vastag hidrátburok változó vízmegkötés elektromos felületi erők változó konzisztencia jelentéktelen szerep meghatározó szerep

46 A kötött talajok konzisztenciája a konzisztencia változása a víztartalom növekedésével merev képlékeny folyós a konzisztencia definiciója az anyagi összetartás mértéke konzisztenciahatárok a változás felmérése sodrási és folyási határ

47 konzisztencia- vagy Atterberg-határok konzisztenciahatár sodrási folyási jele w P w L célja a kemény és a képlékeny állapot elválasztása a folyós és a képlékeny állapot elválasztása gyakorlati tartalma jól megmunkálható 10 % lejtőn lefolyik meghatározása sodrási vizsgálattal Casagrande vagy kúpos vizsgálattal

48 A folyási határ meghatározása a Casagrande-készülékkel 80 víztartalom w % w L ütésszám n

49 KÚPOS PENETROMÉTER a folyási határ megállapítására a Casagrande-készülék helyett MSZE EN ISO/TS Geotechnikai vizsgálatok. Talajok laboratóriumi vizsgálata 12. rész. Az Atterberg határok meghatározása

50 kúpbehatolási követelmények 80g/30 60g/60 kezdeti behatolás kb. 15 mm kb. 7 mm a behatolások tartománya max. eltérés a két egymást követő vizsgálat behatolása között mm 7 15 mm 0,5 mm 0,4 mm a w L -hez tartozó behatolás 20 mm 10 mm 30 Folyási határ megállapítása penetrométerrel kúp behatolás mm víztartalom %

51 finom szemcséjű talajok 51 plasztikus index a képlékeny tartomány hossza a vízfelvevő képesség mérőszáma egy talaj állandó tulajdonsága jellemző értékek I P 15 % vízérzékeny talaj I P 25 % nagy vízfelvevő képességű, duzzadásra-zsugorodásra is hajlamos talaj I P w L w P

52 Talajszerkezet 52

53 Vegyes összetételű talajok 53 durva szemcsék vázszerkezete kitöltve finom szemcsékkel finom szemcsék mátrixában úszó durva szemcsék

54 A talajszerkezet következményei 54 szemcsés talajok vázszerkezet csekély összenyomhatóság vibrációs tömöríthetőség súrlódási ellenállás nagy vízáteresztőképesség agyagok sejt-, diszpergált-, pehelyszerkezet jelentős összenyomhatóság gyúró tömöríthetőség kohéziós ellenállás kicsi vízáteresztőképesség

55 Talajosztályozás 55

56 MSZ EN ISO Geotechnikai vizsgálatok Talajok azonosítása és osztályozása 1. rész: Azonosítás és leírás MSZ EN ISO Geotechnikai vizsgálatok Talajok azonosítása és osztályozása 2. rész: Osztályozási alapelvek MSZ Talajmechanikai vizsgálatok Talajok megnevezése talajmechanikai szempontból

57 Talajosztályozás 57 Megnevezés (azonosítás) Állapotminősítés Szervesség értékelése (Szín, szag, egyebek)

58 MSZ : Az osztályozás alapja szemeloszlás alapján, ha S 0,06 40 % és I P 10 % plasztikus index alapján, ha S 0,06 > 40 % és I P > 10 % szemeloszlás és plasztikus index együttes értékelésével, ha S 0,06 és I P ellentmondó

59 Szemeloszlás jellemzése MSZ EN ISO A szemeloszlási görbe alakja Lapos > Elnyúló 6 15 < 1 C U C C C C u c d d d d d 10 d d d d Meredek < 6 < 1 Lépcsős rendszerint nagy akármennyi (rendszerint < 0,5)

60 MSZ EN MSZ :2006

61 Képlékenységi diagram 61

62 Kötött talajok megnevezése 62 Plaszticitási index I p Csoportnév az MSZ EN ISO szerint MSZ EN MSZ :2006 Megnevezés 10%-nál kisebb nem plasztikus (szemeloszlás alapján) 10 és 15% között kissé plasztikus iszap 15 és 20% között sovány agyag közepesen plasztikus 20 és 30% között közepes agyag 30%-nál nagyobb nagyon plasztikus kövér agyag Plasztikus index Ip=w L -w P

63 Szemcsés talajok tömörsége 63 Megnevezés Tömörségi index I D % Nagyon laza 0 15 Laza Közepesen tömör Tömör Nagyon tömör

64 MSZ EN ISO Finom szemcséjű (kötött) talajok állapota Az iszapok és agyagok konzisztenciája Konzisztencia index I C Nagyon puha < 0,25 Puha 0,25 0,50 Gyúrható 0,50 0,75 Merev 0,75 1,00 Kemény > 1,00 I C w w L L w w P

65 Szervesség jellemzése 65 Talaj A szervesanyag-tartalom ( 2 mm) száraz tömeg százalékában Kissé szerves 2 6 Közepesen szerves 6 20 Nagyon szerves > 20