Talajmechanika, földművek (BMEEOGT-L43) levelező kiegészítő képzés

Átírás

1 Talajmechanika, földművek (BMEEOGT-L43) levelező kiegészítő képzés Tanszék: Előadó: BME Geotechnikai Tanszék (K ép. magasföldszint 1.) Szendefy János (K.ép.. alagsor 3.) Ajánlott irodalom: Dr. Kabai Imre: Geotechnika I. (91245) Pusztai József Rémai Zsolt: Talajmechanika, gyakorlati útmutató (95039) (jegyzet bolt és Pusztai József Rémai Zsolt: Földművek, gyakorlati útmutató (jegyzet bolt és Kovács Miklós: Földművek ( Mérnöki kézikönyv (BME-OMIK könyvtár) Kézdi Árpád: Talajmechanika I.-II. II. (BME-OMIK könyvtár) Információ: tanszéki hirdetőfal,

2 Zárthelyik: 1.ZH III :15 Ka.63.(órarendi órán) 1.PZH III :15 Ka ZH V.8. 17:15 2.PZH. PPZH. Ka.63.(órarendi órán) 2008.V :15 Ka.61. Félév közben kerül meghirdetésre Vizsgák: Szóbeli vizsgák

3 Talajok keletkezése Talaj kialakulása: szilárd kőzetek mállása (fizikia( fizikia,, kémiai) reziduális (maradék vagy helyben maradt) talajok fokozatos átmenet a szilárd kőzetig, változó szemcsméretek szediment (üledékes vagy helyükről elszálított) ) talajok eolikus - szélhordta (gyakran meszes, kisebb szemcseméretű) pl.: lösz víz által szálított (a vízfolyás sebessége befolyásolja a lerakodást) felső (gyors) szakaszon nagyobb átmérőjű szemcsék, torkolatnál pehelyszerkezet gleccserjege által szállított (tömörek, vegyes szemeloszlás) mesterséges talajok

4 Talajfelderítés módszerei közvetlen (mintavétel laboratóriumi vizsgálat) fúrás (kisátmérőjű, nagyátmérőjű) kutatóárok, kutatóakna közvetett szondázások, próbaterhelések, geofizikai eljárások Talajmintavétel, talajminták típusai zavartalan víztartalmi zavart

5 Talajok fázisos összetétele V l l V l /V m l 0 ρ l 0 V V p V v v V v /V m v ρ v 1,0 g/cm 3 V s V s s V s /V m s m n ρs 2,65-2,80 g/cm 3

6 Fázisos összetétel ábrázolása háromszögdiagrammal 0% s [%] 100% 0% v [%] 100% 100% l [%] 0%

7 Fázisos összetétel ábrázolása háromszögdiagrammal s60,0 % v28,0 % l1-s-v12,0 % 60,0 0% s [%] 100% 0% 28,0 v [%] 100% 100% l [%] 12,0 0%

8 Térfogatsűrűség, térfogatsúly száraz: ρ d nedves: ρ n telített: m V m V víz alatti: Térfogatsűrűségek d n s ρ s s [ g ] 3 cm s ρ + v ρ v [ g ] 3 cm ( ) [ g ρ ρ ρ ] 3 t ρ t s s v + ρ m V [ g ] t ' ρt ρv cm 3 v cm száraz: γ d nedves: γ n telített: t víz alatti: ρ g Térfogatsúlyok d ρ g n γ ρ g γ t [ ] kn 3 m [ ] kn 3 m [ ] kn 3 m [ ] kn t ' γ t γ v m 3 g 10 m s

9 Térfogati jellemzők, víztartalom hézagtérfogat: a talajban hézagok térfogatának a teljes térfogathoz való viszonya víztartalom: a talajban lévő víz tömegének a szilárd szemcsék tömeghez való viszonya n Vv + Vl 1 V s w m n m m d d v s ρv ρ s hézagtényező: a talajban hézagok térfogatának a szilárd szemcsék térfogatához való viszonya e Vv + Vl V s 1 s s n 1 n telítettség: a vízzel telített hézagok térfogatának a hézagok teljes térfogatához való viszonya: S r v 1 s w ρs e ρ v

10 Fázisos összetétel ábrázolása háromszögdiagrammal 0% s [%] 100% 0% ρconst P(s,v,l) wconst S r const v [%] 100% 100% l [%] 0%

11 Talajok megnevezése, talajazonosítás vizsgálatai Szemcsés talajok (kavicsos és homokos talajok) Szemeloszlás meghatározása alapján Kötött talajok (iszap- és agyagtalajok) Konzisztenciahatárok alapján Azonosítás vizsgálatai: szitálás hidrometrálás Felhasznált konzisztenciahatárok: plasztikus határ folyási határ # a szerves talajok osztályozása a szervesanyag-tartalom alapján történik

12 Szitálás vizsgálata Jellemző szitaátmérők: [mm] (0.074)

13 Szitálás vizsgálata

14 Casagrande-féle hidrométeres eljárás Az eljárás elve: Különböző méretű szemcsék folyadékban különböző sebességgel ülepednek. A szilárd szemcsék ülepedésével a szuszpenzió sűrűsége csökken. A sűrűség változásából az ülepedés sebessége, ezáltal a szemcseátmérők, valamint azok gyakorisága meghatározható. d60 v d 2 d 10 Az ülepedés sebessége függ: a szemcseátmérőtől a szemcse testsűrűségétől a folyadék sűrűségétől a folyadék viszkozitásától Stokes-törvény törvény: v d 2 ρs ρv 18η g

15 Szemeloszlás meghatározása hidrometrálással

16 Szemeloszlási vizsgálat vizsgálat célja: a talajt alkotó szemcsék és azok súlyszázalékának meghatározása vizsgálat eredménye: szemeloszlási görbe Szemeloszlási görbe: egy pontja megmutatja, hogy a hozzá tartozó átmérőnél kisebb szemcsék összesen milyen súlyszázalékban vannak jelen összegző görbe, g szemi-logaritmikus koordinátarendszerben ábrázoljuk Hidrometrálás Szitálás MSZ :2006 MSZ :1979 Szitálás Hidrometrálás S % AGYAG 100 ISZAP HOMOK KAVICS S % 100 KAVICS HOMOK HOMOKLISZT ISZAP AGYAG lg d [mm] 10 lg d [mm]

17 SZEMELOSZLÁSI GÖRBE Átesett (%) ,000 1,000 d m d 60 d 10 0,100 0,010 0,001 Szemnagyságok (log d mm) legnagyobb szemcseátmérő: d max - éppen minden átesett mértékadó szemcseátmérő: d m - relatív gyakorisági ábra hatékony szemcseátmérő: d eff - fajlagos felület eloszlási ábra egyenlőtlenségi mutató: d U d 60 10

18 Talajok megnevezése szemeloszlás alapján MSZ :2006 (érvényben lévő) MSZ :1979 (korábbi) A talaj azt a nevet kapja, amelyik frakció legnagyobb tömegben szerepel s benne. Ezen felül jelzőként kell szerepeltetni azokat a durva szemcsés frakciókat, amelyek min. 20%-ban és azokat a finomszemcsés frakciókat amik min. 10%- ban vannak jelen.

19 Kötött talajok konzisztenciahatárai A talaj állapota (konzisztenciája) a víztartalom függvénye, ugyanaz a víztartalom azonban különböző talajokban más-más állapotot idéz elő. A talajok konzisztenciája tehát talajfajtánként más-más víztartalomértékek mellett változik meg jellegzetesen. Ezek a határvíztartalmak az ún. konzisztenciahatárok: folyási határ plasztikus (sodrási) határ zsugorodási határ

20 Folyási határ meghatározása Casagrande csésze Vizsgálat menete: A Casagrande csészébe bekészített mintába az árkólókéssel szabványos méretű árkot húzunk, majd a csészét 1 cm magasságból ejtegetjük. Folyási határ: Az a víztartalom amikor az árok 1 cm hosszon folyik össze 25 cm hatására.

21 Folyási határ meghatározása Casagrande csésze

22 Folyási határ vizsgálatának feldolgozása Az elvégzett kísérletek eredményeit szemi-logaritmikus koordináta- rendszerben ábrázolva a kapott pontok egy egyenesre illeszkednek. Az egyenes 25 ütésszámhoz tartozó értéke megadja a folyási határ víztartalmát. 59 víztartalom (%) w L ütésszám: lg n

23 Folyási határ meghatározása ejtőkúpos készülékkel

24 Plasztikus (sodrási) határ meghatározása Plasztikus határ víztartalma: a talaj képlékeny állapotból merev állapotba megy át. Plasztikus határ meghatározása: A talajmintát gyúrható állapotban nedvszívó papíron szálakká sodorjuk, orjuk, ha a szálak éppen a 3 mm-es vastagság elérésekor esnek szét, akkor a talaj víztartalma megegyezik a plasztikus (sodrási) határral.

25 Zsugorodási határ meghatározása Zsugorodási határ : Az a víztartalom amelyen túl szárítva a talajt, az térfogatát már nem változtatja. Meghatározása: w s V d m d ρv ρs 100% m d

26 Plasztikus index, relatív konzisztencaindex Plasztikus index: A folyási és a plasztikus határ különbsége. Talajfajtákra jellemző. I p w L w p Relatív konzisztenciaindex: A talaj adott víztartalomhoz tartozó állapotát mutatja meg. I c w w L L w w p wl I p w

27 Talajmegnevezés plasztikus index alapján MSZ :2006 (érvényben lévő) MSZ :1979 (korábbi)

28 Talajmegnevezés plasztikus index alapján MSZ :2006 (érvényben lévő) MSZ :1979 (korábbi) Konzisztencia állapot Ic Nagyon puha <0,25 Puha 0,25-0,50 Gyúrható 0,50-0,75 Merev 0,75-1,00 Kemény >1,00 Konzisztencia állapot Ic Nagyon puha 0,00-0,25 Puha 0,26-0,50 Könnyen sodorható 0,51-0,75 Sodorható 0,76-1,00 Kemény 1,01-1,50 Nagyon kemény >1,51

29 Talajok tömörsége A hézagtényező függ a szemcsék méretétől és alakjától ezért önmagában nem elég a talaj tömörségének megítélésére. Relatív tömörség: ahol: e max : e min : T re e e max max e e min a leglazább állapot hézagtényezője a legtömörebb állapot hézagtényezője (Proctor kísérlet alapján) Kötött talajok esetén a leglazább állapothoz tartozó e max nem állítható elő. Tömörségi fok: ahol: ρ d : T r ρ ρ d max max : ρd 100% max ρd a talaj száraz térfogat- sűrűsége a vizsgált állapotban A Proctor kísérlettel elő- állítható legnagyobb száraz térfogatsűrűség

30 Talajok tömöríthetőségének vizsgálata Proctor vizsgálat A vizsgálat menete: Különböző víztartalmak mellett a talajmintát 5 egyenlő vastagságú rétegben, szabványos méretű edényben szabványos ütőmunkával betömörítjük. Az adott víztartalmakhoz meghatározzuk az elért száraz térfogatsűrűségeket.

31 Talajok tömöríthetőségének vizsgálata Proctor vizsgálat Az eredmények feldolgozása: A kapott értékpárokat a w-ρ d koordináta rendszerben ábrázoljuk. A görbe g alapján n meghatározhat rozható: - ρ max d : a kísérlettel előállítható maximális száraz térfogatsűrűség opt : tömörítés t s szempontjából legkedvezőbb víztartalomv - w opt

32 Talajok tömöríthetőségének vizsgálata Proctor vizsgálat

33 e max laboratóriumi meghatározása Talajok relatív tömörsége T e e e re min e e max min e e max max T T ρ ρ s max d e e min re re 1 0 1