Talajfázisok V = V g + V w + V s V v = V g + V w n = V v / V * 100(%) teljes térfogat hézagtérfogat porozitás m e = V e / V = ( V v V r ) / V effektív porozitás ahol V V g V w V v V s n V r V e teljes térfogat a gáznemű részek térfogata víz térfogata hézagtérfogat a szilárd részek térfogata porozitás (pórustérfogat) visszamaradó (kötött) víz szabad (nem kötött) víz 1
Porozitás és effektív porozitás összehasonlítás különböző talajokban 2
Különböző talajok telítettsége, hézagtényezője, víztartaloma, térfogatsúlya S s = V w / V v * 100 (%) S s = 100 % S s = 0 % telítettség teljesen telített talaj száraz talaj e = V v / V s hézagtérfogat w=w w /W s * 100 (%) víztartalom 3
Talajban jelenlevő vizek típusai (1) Beszivárgó/szivárgó víz Kapilláris víz Szemcséket körülvevő vízfilm; A szemcse felületéhez tapadó vízfilm, mely agyagnál 40-45 % is lehet, homoknál 1-2 % Szemcsékhez kötődő vízfilm; A szemcse mikrorepedéseihez kapcsolódó vízfilm, mely finom homoknál 15-18 %, durva homoknál 0.2 0.5 % Talajvízszint Szabad víz: a gravitáció hatására áramlani képes a talajban 4
Talajban jelenlevő vizek típusai (2) Elnedvesedő/ kiszáradó réteg Talajvízszint Köztes zóna Kapilláris tartomány Víz alatti, telített talajtest 5
Talajvíz áramlás Darcy törvény Q - az átáramló víz mennyisége (m³/s) A -a minta keresztmetszeti területe (m²) H - nyomásmagasság (m) K -vízáteresztőképességi együttható (m/s) L -a homokminta magassága (m) i= h/l - hidraulikus gradiens Q = K A i 6
Vízszintes irányú talajvíz áramlás modellezése Q = K A ( h 1 h 2 ) / l = K A Δh / l 7
Darcy tételének alkalmazása talajoknál A hidraulikus gradiens értéke a természetben nagyon alacsony (1E -3 és 1E -5 közötti ) Vízáteresztőképességi együttható vízáteresztő talajoknál Allen Hazen kisérleti tapasztalatai alapján K(cm/sec) = C d 10 ² d 10 (cm)-a szemeloszlási görbe 10 %-os átesési értékéhez tartozó szemcseátmérő C -egy konstans, ami homokoknál 80-120 között változik, iszapos homokoknál pedig 60-80 között 8
Különböző talajosztályozási rendszerek Geotechnika. Egyetemi előadás 2012.11.07. 9
Jellemző talajtípusok csoportosíta vízteleníthetıség szempontjából Kötött talajok 1. Kavics 2. Homok 3. Agyagos iszap/finom homok Szemcsés talajok 4. Agyagos iszap 5. Iszapos agyag 6. Agyagos iszap 10
Jellemző talajtípusok csoportosítása vízteleníthetıség szempontjából 11
A leszívási tölcsér 12
Vízáramlás hálózat vákuumkutaknál 13
Vízszint kialakulása a kútban 14
Vízszint sorolt kutaknál 15
Vákuumkútrendszer kialakítási sémája 16
Vákuumkútrendszerrel leszívott talajvízszint 17
A leszívási görbék alakja különböző vízáteresztőképességi együtthatók esetén 18
Vákuumkútrendszerrel alkalmazási metszete kutak áthatásával 19
Párhuzamos vákuumkútsor hatása réteges talajösszletben 20
Vákuumkutak telepítéséhez szükséges lépések 21
Vá k u u m k u t a k h e l y é n e k e l ő f ú rá s a ko t r ó g é p p e l 22
Kút-szűrőtestek kialakítása Kavicstalajokban külön szűrőkavics alkalmazása nélkül Finom szemcsés talajokban szűrőkavics alkalmazásával Állandó víztermelő kutaknál kettős védőcsöves előfúrással kétrétegű szűrőkavics test beépítése 23
Szűrőtest méretének hatása Q = v A A kiemelésre kerülő vízmennyiség (Q) állandó, de az áramlási sebesség (v) függ az áramlási keresztmetszettől (A) 24
Többszintes (többlépcsős) vákuumkútrendszerek 25
Példa többlépcsős vákuumkút-rendszerre (1) 26
Példa többlépcsős vákuumkút-rendszerre (2) 27
Példa többlépcsős vákuumkút-rendszerre (3) 28
Csősajtolási dúcolt munkaakna többlépcsős víztelenítése 29
Vonalas munkaterület víztelenítése 30
Vonalmenti víztelenítés géppel fektetett szivárgóval 31
Vonalmenti víztelenítés géppel fektetett szivárgóval Folyamatos árokásógép mezőgazdasági drénrendszer fektetése közben A dréncső fektetés folyamata. A nem perforál dréncső-vég a szivattyú csatlakoztatásához szükséges. 32
Állandó gravitációs víztelenítés szivárgórendszerrel 33
Víztelenítés nyíltvíztartással A hazai gyakorlatban előforduló talajvízszint süllyesztési módszerek Kötött talajban a talajvíz szintje alatti fenékszinttel megépített dúcolt indítóakna kialakítása a vb. lemezes aknafenék alatti szivárgó-paplanra telepített gyűjtőaknával (zsomppal) 34
A hazai gyakorlatban előforduló talajvízszint süllyesztési módszerek Víztelenítés vákuumos talajvízszint-süllyesztéssel Egylépcsős vákuum kutas talajvízszint süllyesztő rendszer 35
A hazai gyakorlatban előforduló talajvízszint süllyesztési módszerek Víztelenítés vákuumos talajvízszint-süllyesztéssel Tapasztalatok: - Iszaptalajoktól a finom kavicsos talajokig alkalmazható gazdaságosan -0,85-0,9 bar vákuumnál max. 4,0-4,5 m talajvízszint süllyesztés lehetséges 1 lépcsőben -Szűrőtest kialakítás 15-40 cm közötti átmérővel, 4/8-as mosott kaviccsal javasolt - Vákuumkutak mért átl. vízhozama iszapos finom homok talajokban 5 7 l/perc - Vákuumkutak mért max. vízhozama durva homokos, kavicsos talajban 36 l/perc -0,5 mm vákuumkút szőrő résméretnél és 6 óránként 0,1 bar vákuumemelésnél szemcsebemosódás csak 1 2 napig fordult elő, de soha nem volt talajtörés 36
A hazai gyakorlatban előforduló talajvízszint süllyesztési módszerek Pontkutas (mélykutas) víztelenítés Pontkút kialakítása kavicsos területen 37
A hazai gyakorlatban előforduló talajvízszint süllyesztési módszerek Pontkutas (mélykutas) víztelenítés A pontkút szűrőcsöve belülről a búvárszivattyúval 38
A hazai gyakorlatban előforduló talajvízszint süllyesztési módszerek Pontkutas (mélykutas) víztelenítés Tapasztalatok: -Vastag durva homokos, kavicsos réteg esetén alkalmazható gazdaságosan - Finom homokos, iszapos rétegek esetén nem javasoljuk -60 cm kavicstest külső átmérővel, 40 cm szűrőcső átmérővel, 4/8-as mosott kavics szűrőtesttel javasoljuk - Jelentős kiemelt vízmennyiséggel kell számolni (20-50 m³/óra/kút) -Hatástávolsága több száz m is lehet, s nagy mélység esetén nagy területen komoly felszínsüllyedést is okozhat (lásd. Bükkábrány, Visonta) 39
A hazai gyakorlatban előforduló talajvízszint süllyesztési módszerek Fúrt szivárgó rendszerek (esetenként kavics ejtőkutakkal) Alkalmazási terület: -5 7 m-nél nagyobb mélység (jelenleg max. 20 m) esetén lehet előnyös az alkalmazás - Kis agyagtartalmú finom homokos, iszapos rétegek esetén kavics ejtőkutak nélkül önállóan is javasoljuk -Réteges talajoknál, ahol kisebb vízáteresztő képességű rétegek is előfordulnak, illetve repedezett agyagtalajoknál kavicsoszlopokkal együtt célszerű alkalmazni. - Megfelelő lejtésviszonyok esetén nagy területeket felölelő folyamatos gravitációs talajvízszint süllyesztésre alkalmas. -Gyakorlatilag felszínbontás nélkül, gyorsan, biztonságosan építhető 40
A hazai gyakorlatban előforduló talajvízszint süllyesztési módszerek Fúrt szivárgó rendszerek (esetenként kavics ejtőkutakkal) A Baja, Szentháromság tér alatti fúrt szivárgó-rendszer helyszínrajza 41
A hazai gyakorlatban előforduló talajvízszint süllyesztési módszerek Fúrt szivárgó rendszerek (esetenként kavics ejtőkutakkal) A szivárgó hossz-szelvénye a talajrétegek feltüntetésével A Baja, Szentháromság téri munkánál a IV-es csáp közelében lévő K9-es talajvízszint figyelő kútban mért talajvízszintek a talajfelszíntől mérve: 2005. 09. 06-án (a szivárgóépítési munka megkezdése előtt) -4,20 m 2005. 09. 30-án (a szivárgóépítési munka befejezése után) -9,15 m Max. vízhozam 100 m szűrőcsőhossznál (NA50-es szűrőcső) 114 l/perc 42
A hazai gyakorlatban előforduló talajvízszint süllyesztési módszerek Fúrt szivárgó rendszerek (esetenként kavics ejtőkutakkal) A fúrt szivárgóknál alkalmazott NA50-es szűrőcső 43
A hazai gyakorlatban előforduló talajvízszint süllyesztési módszerek Fúrt szivárgó rendszerek (esetenként kavics ejtőkutakkal) A Százhalombatta Kőrisfa utcában létesített kavics ejtőkutas fúrt szivárgó-rendszer. A 170 m hosszú rendszer átlagos napi vízhozama 21,3 m³ 44
Elázott talajlencse víztelenítése az M4 Metró Bocskai állomásánál A lıttbetonnal biztosított fal mögötti elázott lencsét fúrják meg a szivárgócsövek elhelyezéséhez 45
Agyagréteg feletti meredek kavicsrézsű megfogása a talajvízszint alatt Az agyagréteg feletti 30-40 cm-ben a közeli mélykutak hatása már nem érvényesül Rézsőbiztosítás geotextília-betonacélháló-talajszeg rendszerrel 46