2008 PJ TALAJOK AZONOSÍTÁSA
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
BME Geotechnikai Tanszék Szemcsés talajok Talajok azonosítása Kötött talajok
Hidrometrálás 0,063 Szemeloszlási görbe Szitálás ha> 10% BME Geotechnikai Tanszék
BME Geotechnikai Tanszék Szemcseméret
Szemcseméret definíció: Szemcseméret BME Geotechnikai Tanszék Durva szemcsék (d > 0.063-0.075 mm) esetén: Azon legkisebb kör vagy négyzet alakú nyílás mérete (átmérő/oldalhossz), amin a szemcse még éppen átesik. Finom szemcsék (d < 0.063-0.075 mm) esetén: Annak a gömbnek az átmérője, ami folyadékban a szemcsével azonos sebességgel ülepedik (feltételzve, hogy azonos sűrűségűek)
Kavics BME Geotechnikai Tanszék
Kavics BME Geotechnikai Tanszék
Homok BME Geotechnikai Tanszék
TALAJAZONOSÍTÁS SZEMCSÉS TALAJOK MSZE CEN ISO/TS 17892-4:2004 Szemeloszlás meghatározása Szitálás KÖTÖTT TALAJOK BME Geotechnikai Tanszék Hidrometrálás MSZE CEN ISO/TS 17892-12:2004 Atterberg határok meghatározása Plasztikus határ Folyási határ
Lyukbőség, mm 64 32 16 8 4 2 1 0.5 0.25 0.125 0.074 (0.063) Szemcsés talajok - szitálás BME Geotechnikai Tanszék
Szemcsés talajok: SZITÁLÁS Szitálás BME Geotechnikai Tanszék
Hidrometrálás 0,063 Szemeloszlási görbe Szitálás ha> 10% BME Geotechnikai Tanszék
TALAJAZONOSÍTÁS SZEMCSÉS TALAJOK MSZE CEN ISO/TS 17892-4:2004 Szemeloszlás meghatározása Szitálás KÖTÖTT TALAJOK BME Geotechnikai Tanszék Hidrometrálás MSZE CEN ISO/TS 17892-12:2004 Atterberg határok meghatározása Plasztikus határ Folyási határ
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
Szemcsés talajok: HIDROMETRÁLÁS Vizsgálati eszközök BME Geotechnikai Tanszék
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
Egyenlőtlenségi mutató (A) (A) C u < 5 (B) C u > 5
Egyenlőtlenségi mutató (B) (A) C u < 5 (B) C u > 5
BME Geotechnikai Tanszék TALAJAZONOSÍTÁS SZEMELOSZLÁSI GÖRBE ALAPJÁN
Szemcsefrakciók Szemcsecsoport Szemcsefrakció Jelölés Szemcseméret Nagyon durva Durva Finom Kőtömb Lbo >630 Görgeteg Bo 200-630 Macskakő Co 63-200 Durva kavics CGr 20-63 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
KAVICS = 6% HOMOK = 80% ISZAP = 11% AGYAG = 3%
BME Geotechnikai Tanszék Szemcsés talajok Talajok azonosítása Kötött talajok Azonosítás: Konzisztencia határaik alapján Vizsgálatok: - plasztikus határ - folyási határ
AGYAG, ISZAP BME Geotechnikai Tanszék
AGYAGÁSVÁNYOK BME Geotechnikai Tanszék
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
BME Geotechnikai Tanszék TALAJAZONOSÍTÁS SZEMCSÉS TALAJOK MSZE CEN ISO/TS 17892-4:2004 Szemeloszlás meghatározása Szitálás KÖTÖTT TALAJOK Hidrometrálás MSZE CEN ISO/TS 17892-12:2004 Atterberg határok meghatározása Plasztikus határ Folyási határ
Vizsgálat eszközei BME Geotechnikai Tanszék Konzisztencia határok plasztikus határ (w p )
Talajminta BME Geotechnikai Tanszék Konzisztencia határok plasztikus határ (w p )
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 )
BME Geotechnikai Tanszék TALAJAZONOSÍTÁS SZEMCSÉS TALAJOK MSZE CEN ISO/TS 17892-4:2004 Szemeloszlás meghatározása Szitálás KÖTÖTT TALAJOK Hidrometrálás MSZE CEN ISO/TS 17892-12:2004 Atterberg határok meghatározása Plasztikus határ Folyási határ
Folyási határ (w L ) ejtőkúpos vizsgálat BME Geotechnikai Tanszék
BME Geotechnikai Tanszék Ejtőkúpos vizsgálat minta előkészítése Minta keverése vízzel pépszerű, homogén (légbuborékoktól mentes) minta létrehozása
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.
BME Geotechnikai Tanszék Kúptípusok 80g / 30 60g / 60 A folyási határhoz tartozó kúpbehatolás 20 mm 10 mm Behatolási tartomány 15-25 mm 7-15 mm Legnagyobb eltérés két egymást követő mérés között w L 0,5 mm 0,4 mm
BME Geotechnikai Tanszék Folyási határ (w L ) Casagrande vizsgálat Vizsgálat eszközei
A talajminta bekenése a csészébe BME Geotechnikai Tanszék Folyási határ (w L ) Casagrande vizsgálat Szabványos árkolókéssel trapéz alakú árkot mélyítünk
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.
BME Geotechnikai Tanszék Folyási határ (w L ) Casagrande vizsgálat w L w L s Vizsgálati jegyzőkönyv Drop No.
Talajazonosítás Plaszticitási index w L -w p = I p I p [%] Plaszticitási index (plasztikus index)
Plaszticitási index I p [%] Kötött talajok azonosítása MSZ EN ISO 14043-2:2006 Csoportnév MSZ EN ISO 14688-2 szerint Megnevezés 0-10 nem plasztikus (szemeloszlás alapján) 10-15 kissé plasztikus iszap 15-20 sovány agyag közepesen plasztikus 20-30 közepes agyag 30- nagyon plasztikus kövér agyag
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
Konzisztencia index (A) I c = 0,0-0,5 (B) I c = 0,5-1,0 (C) I c = 1,0-1,5 (A)
Konzisztencia index (B) (A) I c = 0,0-0,5 (B) I c = 0,5-1,0 (C) I c = 1,0-1,5
Konzisztencia index (A) I c = 0,0-0,5 (B) I c = 0,5-1,0 (C) I c = 1,0-1,5 (C)
- Növényi eredetű anyagok anaerob lebomlásából alakul ki - Jellemzően savas környezet - Sötétbarna, fekete szín - Magas víztartalom (w>100%) - Alacsony száraz térfogatsűrűség ( d = 0.3-1.3 g/cm 3 ) - Kis teherbírás - Erősen kompresszibilis SZERVES TALAJOK Tőzeg
SZERVES TALAJOK Humusz - Oxigén jelenlében lebomlott anyagok, szervetlen összetevőkkel vegyesen - Ez alkotja a termőtalajt
SZERVES TALAJOK Szerves anyagot tartalmazó ásványi talajok - Szervesanyagtartalma a tőzeghez hasonlóan alakult ki. - Tipikus formái a szerves iszap/agyag - A szervesanyagtartalom alapján osztályozható.
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
VÍZMOZGÁS TALAJOKBAN Talajokban történő vízmozgás előidézői: - gravitációs - kapilláris - terhelés - hőhatás - elektromos áram - kémiai folyamatok 2008 PJ
Gravitációs vízmozgás
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
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
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
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 2 2008 PJ abszolút áteresztőképességi együttható
DARCY TÖRVÉNYE: v = ki v: a teljes keresztmetszetre vonatkozó sebesség v s =v/n a hézagokban mozgó víz sebessége 2008 PJ
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) 4-7 2-4 0,1-0,3 0,1 0,1-0,02 0,02-0,002 0,002 k (cm/sec) 10 2-10 1 10 1-1 1-10 -1 10-1 -10-2 10-2 -10-3 10-3 -10-4 10-4 -10-6 10-6 -10-9
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
Kis teherbírás Száraz Kapilláris zóna Talajvízszint Kapilláris vízmozgás Jobb teherbírás Kis teherbírás 2008 PJ
Kapilláris vízmozgás Víz Víz Higany Higany Sör Hab Guinness 2008 PJ
Kapilláris vízmozgás Vízszint emelkedés Vízszint süllyedés 2008 PJ
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 >9-10 2008 PJ
2008 PJ KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!