Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Átírás

1 2008 PJ TALAJOK AZONOSÍTÁSA

2 BME Geotechnikai Tanszék Szemcsés talajok Azonosítás: Szemeloszlásuk alapján Vizsgálatok: - szitálás - hidrometrálás Talajok azonosítása Kötött talajok Azonosítás: Konzisztencia határaik alapján Vizsgálatok: - plasztikus határ - folyási határ * Szerves talajok osztályozása a szervesanyag-tartalom alapján történik

3 BME Geotechnikai Tanszék Szemcsés talajok Talajok azonosítása Kötött talajok

4 Hidrometrálás 0,063 Szemeloszlási görbe Szitálás ha> 10% BME Geotechnikai Tanszék

5 BME Geotechnikai Tanszék Szemcseméret

6 Szemcseméret definíció: Szemcseméret BME Geotechnikai Tanszék Durva szemcsék (d > mm) esetén: Azon legkisebb kör vagy négyzet alakú nyílás mérete (átmérő/oldalhossz), amin a szemcse még éppen átesik. Finom szemcsék (d < mm) esetén: Annak a gömbnek az átmérője, ami folyadékban a szemcsével azonos sebességgel ülepedik (feltételzve, hogy azonos sűrűségűek)

7 Kavics BME Geotechnikai Tanszék

8 Kavics BME Geotechnikai Tanszék

9 Homok BME Geotechnikai Tanszék

10 TALAJAZONOSÍTÁS SZEMCSÉS TALAJOK MSZE CEN ISO/TS :2004 Szemeloszlás meghatározása Szitálás KÖTÖTT TALAJOK BME Geotechnikai Tanszék Hidrometrálás MSZE CEN ISO/TS :2004 Atterberg határok meghatározása Plasztikus határ Folyási határ

11 Lyukbőség, mm (0.063) Szemcsés talajok - szitálás BME Geotechnikai Tanszék

12 Szemcsés talajok: SZITÁLÁS Szitálás BME Geotechnikai Tanszék

13 Hidrometrálás 0,063 Szemeloszlási görbe Szitálás ha> 10% BME Geotechnikai Tanszék

14 TALAJAZONOSÍTÁS SZEMCSÉS TALAJOK MSZE CEN ISO/TS :2004 Szemeloszlás meghatározása Szitálás KÖTÖTT TALAJOK BME Geotechnikai Tanszék Hidrometrálás MSZE CEN ISO/TS :2004 Atterberg határok meghatározása Plasztikus határ Folyási határ

15 Szemcsés talajok: HIDROMETRÁLÁS Casagrande-féle hidrométeres eljárás: Az eljárás elve: Különböző méretű szemcsék a folyadékban különböző sebességgel ülepednek. Az ülepedés sebessége függ: - szemcseátmérőtől - szemcse testsűrűségétől - folyadék sűrűségétől - folyadék viszkozitásától BME Geotechnikai Tanszék

16 Szemcsés talajok: HIDROMETRÁLÁS Vizsgálati eszközök BME Geotechnikai Tanszék

17 SZEMELOSZLÁSI GÖRBE JELLEMZŐI Mértékadó szemcseátmérő: Hatékony szemcseátmérő: d m 60 Egyenlőtlenségi mutató: C u ( U ) d eff ~ d d10 10 d d 10 d m d 60

18 Egyenlőtlenségi mutató (A) (A) C u < 5 (B) C u > 5

19 Egyenlőtlenségi mutató (B) (A) C u < 5 (B) C u > 5

20 BME Geotechnikai Tanszék TALAJAZONOSÍTÁS SZEMELOSZLÁSI GÖRBE ALAPJÁN

21 Szemcsefrakciók Szemcsecsoport Szemcsefrakció Jelölés Szemcseméret Nagyon durva Durva Finom Kőtömb Lbo >630 Görgeteg Bo Macskakő Co Durva kavics CGr Közepes kavics MGr 6,3-20 Apró kavics FGr 2,0-6,3 Durva homok CSa 0,63-2,0 Közepes homok MSa 0,2-0,63 Finom homok FSa 0,063-0,2 Durva iszap CSi 0,02-0,063 Közepes iszap MSi 0,0063-0,02 Finom iszap FSi 0,002-0,0063 Agyag Cl <0,002

22 KAVICS = 6% HOMOK = 80% ISZAP = 11% AGYAG = 3%

23 BME Geotechnikai Tanszék Szemcsés talajok Talajok azonosítása Kötött talajok Azonosítás: Konzisztencia határaik alapján Vizsgálatok: - plasztikus határ - folyási határ

24 AGYAG, ISZAP BME Geotechnikai Tanszék

25 AGYAGÁSVÁNYOK BME Geotechnikai Tanszék

26 BME Geotechnikai Tanszék Konzisztencia-határok A kötött talajok állapotát a víztartalmuk befolyásolja konzisztencia állapotuk változó (puha, gyúrható, merev, kemény, stb.) A konzisztencia-határok önkényesen (Atterberg nyomán a talajtanból átvéve) megállapított víztartalmak, ahol a különböző talajok egyik konzisztencia-állapotból a másikba átmennek (telítettség mindig S=1). A talajmechanikában használt határok: - folyási határ (w L ) } talajazonosítás - plasztikus határ (w p ) - zsugorodási határ (w s ) - telítési határ (w t ) } térfogatváltozó agyagok

27

28 BME Geotechnikai Tanszék TALAJAZONOSÍTÁS SZEMCSÉS TALAJOK MSZE CEN ISO/TS :2004 Szemeloszlás meghatározása Szitálás KÖTÖTT TALAJOK Hidrometrálás MSZE CEN ISO/TS :2004 Atterberg határok meghatározása Plasztikus határ Folyási határ

29 Vizsgálat eszközei BME Geotechnikai Tanszék Konzisztencia határok plasztikus határ (w p )

30 Talajminta BME Geotechnikai Tanszék Konzisztencia határok plasztikus határ (w p )

31 Plasztikus (sodrási) határ: Az a víztartalom, amikor a talajból sodort szál a 3 mm átmérő elérésekor éppen töredezni kezd. BME Geotechnikai Tanszék Konzisztencia határok plasztikus határ (w p )

32 BME Geotechnikai Tanszék TALAJAZONOSÍTÁS SZEMCSÉS TALAJOK MSZE CEN ISO/TS :2004 Szemeloszlás meghatározása Szitálás KÖTÖTT TALAJOK Hidrometrálás MSZE CEN ISO/TS :2004 Atterberg határok meghatározása Plasztikus határ Folyási határ

33 Folyási határ (w L ) ejtőkúpos vizsgálat BME Geotechnikai Tanszék

34 BME Geotechnikai Tanszék Ejtőkúpos vizsgálat minta előkészítése Minta keverése vízzel pépszerű, homogén (légbuborékoktól mentes) minta létrehozása

35 Vizsgálat lépései: Folyási határ (w L ) ejtőkúpos vizsgálat BME Geotechnikai Tanszék 1. A talajpép elhelyezése a csészébe (légbuborék nélkül); 2. A felesleges talajt egy késsel lehúzni, ezáltal sík vízszintes felület kialakítása; 3. Kúp csúcsának felszínre helyezése (kis elmozdításnál éppen karcolja a felszínt) 4. A kúpot 5 másodpercre elengedni (a kúp a talajpépbe nyomódik) 5. Leolvasni a behatolást; 6. Meghatározni a víztartalmat; 7. A vizsgálatot min. 3 mintán megismételni.

36 BME Geotechnikai Tanszék Kúptípusok 80g / 30 60g / 60 A folyási határhoz tartozó kúpbehatolás 20 mm 10 mm Behatolási tartomány mm 7-15 mm Legnagyobb eltérés két egymást követő mérés között w L 0,5 mm 0,4 mm

37 BME Geotechnikai Tanszék Folyási határ (w L ) Casagrande vizsgálat Vizsgálat eszközei

38 A talajminta bekenése a csészébe BME Geotechnikai Tanszék Folyási határ (w L ) Casagrande vizsgálat Szabványos árkolókéssel trapéz alakú árkot mélyítünk

39 A csészét 10 mm magasságból ejtegetjük (másodpercenként 2 ejtés ütemben), amíg az árok 1 cm hosszon össze nem záródik. Folyási határ: Az a víztartalom, amikor a minta 25 ejtés hatására 1 cm hosszon záródik össze.

40 BME Geotechnikai Tanszék Folyási határ (w L ) Casagrande vizsgálat w L w L s Vizsgálati jegyzőkönyv Drop No.

41 Talajazonosítás Plaszticitási index w L -w p = I p I p [%] Plaszticitási index (plasztikus index)

42 Plaszticitási index I p [%] Kötött talajok azonosítása MSZ EN ISO :2006 Csoportnév MSZ EN ISO szerint Megnevezés 0-10 nem plasztikus (szemeloszlás alapján) kissé plasztikus iszap sovány agyag közepesen plasztikus közepes agyag 30- nagyon plasztikus kövér agyag

43 Konzisztencia index A konzisztencia index a talaj állapotának meghatározására szolgál Konzisztencia index: Ha I c w w L L w w w = w L I c = 0,0 w = w p I c = 1,0 p wl w I p Iszapok és agyagok konzisztenciája Konzisztencia index Nagyon puha < 0,25 Puha 0,25 0,50 Gyúrható 0,50 0,75 Merev 0,75 1,00 Kemény > 1,00

44 Konzisztencia index (A) I c = 0,0-0,5 (B) I c = 0,5-1,0 (C) I c = 1,0-1,5 (A)

45 Konzisztencia index (B) (A) I c = 0,0-0,5 (B) I c = 0,5-1,0 (C) I c = 1,0-1,5

46 Konzisztencia index (A) I c = 0,0-0,5 (B) I c = 0,5-1,0 (C) I c = 1,0-1,5 (C)

47 - Növényi eredetű anyagok anaerob lebomlásából alakul ki - Jellemzően savas környezet - Sötétbarna, fekete szín - Magas víztartalom (w>100%) - Alacsony száraz térfogatsűrűség ( d = g/cm 3 ) - Kis teherbírás - Erősen kompresszibilis SZERVES TALAJOK Tőzeg

48 SZERVES TALAJOK Humusz - Oxigén jelenlében lebomlott anyagok, szervetlen összetevőkkel vegyesen - Ez alkotja a termőtalajt

49 SZERVES TALAJOK Szerves anyagot tartalmazó ásványi talajok - Szervesanyagtartalma a tőzeghez hasonlóan alakult ki. - Tipikus formái a szerves iszap/agyag - A szervesanyagtartalom alapján osztályozható.

50 SZERVES TALAJOK OSZTÁLYOZÁSA Izzítási veszteség[%] Szerves anyag tartalom meghatározása izzítással: - a talajmintát kályhában 60C fokon kiszárítjuk, - lemérjük a száraz tömeget: m 0, - nyílt láng felett a mintát ~600 C-ra hevítjük a szerves tartalmát elégetjük - meghatározzuk a minta száraz tömegét: m h, - Az izzítási veszteség számítható: (m 0 -m h )/m h x 100% Besorolás 2-6 % Enyhén szerves 6-20 % Szerves >20 % Nagyon szerves

51 VÍZMOZGÁS TALAJOKBAN Talajokban történő vízmozgás előidézői: - gravitációs - kapilláris - terhelés - hőhatás - elektromos áram - kémiai folyamatok 2008 PJ

52 Gravitációs vízmozgás

53 h S r = 1,0 B A C L Referencia szint Hidraulikus gradiens (egységnyi hosszra jutó nyomásesés): Áramló víztömeg tetszőleges A pontjában az energia: p A v Z A i h L - Mozgási energia (v) - Feszültség energia (p) - Potenciál energia (z) h A p A v Mivel v kicsi: h A p A v 2 va 2g Z A Bernoulli egyenlet Z A

54 v DARCY TÖRVÉNYE: Turbulens áramlás Darcy (1856): Átmeneti zóna v Lamináris áramlás i i Talajokban történő vízáramlás esetén érvényes zóna. q v L k i A 2008 PJ

55 BME Geotechnikai Tanszék v = ki v: a szivárgás sebessége [m/s] k: a talaj áteresztőképességi együtthatója [m/s] i: a hidraulikus gradiens (egységnyi hosszra jutó nyomáskülönbség) i = h/l h: a szivárgást működtető nyomásmagasság-különbség [m] l: szivárgási hossz i v k

56 VÍZÁTERESZTŐKÉPESSÉGI EGYÜTHATÓ: k Az áramlási egyenlet alapján az elméleti vízáteresztőképességi együttható: k függ: k m / s k v K - Az áramló folyadék viszkozitásától (). - Hézagtényező (e). - Telítettségi foktól (S r ). - Szemcsék méretétől és eloszlásától. - Pórusok méretétől és eloszlásától. - Ásványi részek durvaságától. K cm PJ abszolút áteresztőképességi együttható

57 DARCY TÖRVÉNYE: v = ki v: a teljes keresztmetszetre vonatkozó sebesség v s =v/n a hézagokban mozgó víz sebessége 2008 PJ

58 A talajok vízáteresztőképességi együtthatója a tág határok között mozog: Talaj neve közepes kavics finom kavics folyami homok Duna homok agyagos homok homokliszt iszap agyag Szemcseátmérő d(mm) ,1-0,3 0,1 0,1-0,02 0,02-0,002 0,002 k (cm/sec)

59 Állandó víznyomás Laboratóriumi vizsgálat Áteresztőképességi együttható meghatározása Változó víznyomás Próbaszivattyúzás k értékének meghatározás Helyszíni vizsgálat Nyeletéses vizsgálat Tapasztalati értékek Tapasztalati adatok 2008 PJ Tapasztalati képletek

60 Kis teherbírás Száraz Kapilláris zóna Talajvízszint Kapilláris vízmozgás Jobb teherbírás Kis teherbírás 2008 PJ

61 Kapilláris vízmozgás Víz Víz Higany Higany Sör Hab Guinness 2008 PJ

62 Kapilláris vízmozgás Vízszint emelkedés Vízszint süllyedés 2008 PJ

63 Kapilláris vízszintemelkedés Kapilláris em. [m] Laza Tömör Durva homok 0,03-0,12 0,04-0,15 Közepes homok 0,12-0,5 0,35-1,1 Finom homok 0,3-2,0 0,4-3,5 Iszap 1,5-8,0 2,5-9,0 Agyag > PJ

64 2008 PJ KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!