NME Közleményei, Miskolc, I. Sorozat, Bányászat, 33(1986) kötet, 1-4. füzet, 65-74. MÉRNÖKGEOLÓGIAI VIZSGÁLATOK A LILLAFÜREDI ANNA MÉSZTUFABARLANGBAN SZABÓ IMRE - LÉNÁRT LÁSZLÓ összefoglalás: A lillafüredi Anna mésztufabarlang és a Palota szálló alatt található pince összelyukasztása egy együttesen funkcionáló múzeum-barlang kialakítását tenné lehetővé. A tanulmány részletes kőzetfizikai vizsgálatok alapján az összekötés állékonysági kérdéseivel foglalkozik, s bemutatja a biztonsági tényező számítását a kőzet egyirányú nyomószilárdsága, testsűrűsége és a takarási vastagság figyelembevételével. A Bükki Nemzeti Park Baráti Kör vezetősége elhatározta, hogy Lillafüreden a Palota szálló függőkertjei alatt található, jelenleg elhanyagolt pincében a Bükk hegység élettelen világát bemutató állandó múzeumot rendez be. Az előzetes vizsgálatok kedvező eredményei felvetették azt a gondolatot, hogy a pincéhez közel lévő mésztufabarlanggal (Anna-mésztufabarlang) a pincét összekötve egy együttesen funkcionáló múzeum-barlang rendszert lehetne létrehozni. Ezen összekötés lehetőségének vizsgálatával a Nehézipari Egye- DR. SZABÓ IMRE egyetemi adjunktus DR. LÉNÁRT LÁSZLÓ egyetemi adjunktus Nehézipari Műszaki Egyetem Földtan-teleptani Tanszék 3515. Miskolc-Egyetemváros A kézirat beérkezett: 1985. fűn. 11. 65
tem Földtan-teleptani Tanszéke a B.-A.-Z. megyei Tanács Idegenforgalmi Hivatalának megbízása alapján foglalkozott, részletesen tanulmányozva az összekötés földtani, hidrogeológiai, mérnökgeológiai, klimatikus valamint környezet- és természetvédelmi kérdéseit. Jelen tanulmányunkban elsősorban az elvégzett mérnökgeológiai vizsgálatokkal foglalkozunk. Földtani viszonyok A terület a Szinva-Garadna mésztufakúp déli részén helyezkedik el. A mésztufaképződés a pleisztocénban indult, átnyúlt a holocénba, s jelenleg is tart. Kiválása hideg vízből történt. Mivel a mésztufakúp felülete több ezer négyzetméter nagyságú, a genezis során óhatatlanul kialakulnak kisebb-nagyobb medencék, mocsaras, tavas jellegű helyek, ahol törmelékes, laza agyagos a mésztufa, a növényi és állati maradványok nem jellemzőek. A kis medencék peremein lényegesen szilárdabb, összeállóbb a mésztufa s gyakori a növénymaradvány, csiga- és kagylólenyomat. A barlang SCHEUER és SCHWEITZER [3] terminológiája alapján völgyi típusú, de vegyes jellegű mésztufaös szletben található. Megjelenésük alapj; n a következő mésztufafajtákat különítettük el a barlangban [2] a) Laza, agyagos, iszapos, törmelékes vegyes mésztufa-összlet mocsaras részeken, sekély vízben, vagy a patakok sodorvonalától távolabb képződött. b) Szilárd, tömött vagv üreges, jó teherbírású mésztufaösszlet. Ahol a kis medencék peremeinek túlcsoi Juló felületén képződött, ott inkább tömött, réteges. c) A mésztufaösszletet utólag átjáró, oldott kalciomkarbonátban (hidrokarbonátban) gazdag vízből az egye járatok főtéjére, oldalára lerakódott szilárd cseppkőréteg. Hidrológiai viszonyok A barlangban szabad folyóvíz nincs. A mésztufakúp barlangban foglalt forrásait - amelyek a szomszédos dolo nitból lépnek ki Miskolc vízellátására használják fel. A napi víztermelés átlagosan 6000, maximálisan 8000 m 3. A források vize kalciumhidrokarbonátos, időnként coli-bacilussaj fertőzött [1]. A barlang egyes részeiben ma is intenzív csepegés van, s a mésztufa gyako íatilag közepesen, gyengén vízvezetőnek tekinthető. Állékonysági vizsgálatok Az állékonysági vizsgalatok elvégzéséhez a már említett pincéből valamint az Anna mésztufabarlang különböző helyeiről vettünk mintákat. A kőzetmintákon meghatároztuk a természetes állapot vízturi ilmát, a testsűrűségét, húzószilárdságát és egyirányú nyomószilárdságát, a kapott erz.ckt vet az 1. táblázat tartalmazza. Az 1. ábrán a mért nyomószilárdság értékeket ábrázoltuk a sűrűség függvényében, s mint látjuk a kapcsolat egi-szen szoros. A kőzetfizikai paraim lerek ismeretében az állékonysági vizsgálatot asuquet kőzetnyomási elmélet [4] felhasználásával végeztük el (2. ábra). A módszer alapgondolata, 66
o 1,4-4. V. * y I. ütem mintái O H- ütem mintái - j 1 1 1 1,0 1.2 1,4 1,6 Pn [tm*j 1. ábra összefüggés a mésztufa nyomószilárdsága és sűrűsége között 67
hogy az üreg fölötti ABB'A' kőzettömeg, melyet a kőzet szilárdságától függő hajlású és a térszínig futó csúszólapok határolnak, lefelé való elmozdulása közben azaa' és a BB' vállakra fog mint boltozat rátámaszkodni. A földtömegben fellépő teljes nyomás (p) a következő összefüggés alapján határozható meg: H H + tga + (H + mf 2. ábra Az állékonyság meghatározására szolgáló módszer Az összefüggésben szereplő jelölések a 2. ábrán találhatók, illetve: 0 a = tg 45 - p = testsűrűség Ha ezt a nyomást a kőzet egyirányú nyomószilárdságával (a ny ) tesszük egyenlővé, megkapjuk azt a fedő kőzetsűrűséget (p m ), amelyet az adott szilárdságú kőzet még elbír: 68
Pm ~ r b H + l] + (H + m) 2 (1) tga Az állékonysági biztonságot (v) a _ Pm P összefüggésből számíthatjuk. 1. táblázat Mésztufák kőzetfizikai jellemzői Kőzetfizikai jellemző Min. érték Max. érték Átlagérték Testsűrűség (tm 3 ) 0,98 1,50 1,29 Egyirányú nyomószilárság (MPa) 0,514 1,62 0,94 Húzószilárság (MPa) 0,18 0,37 0,25 Kohézió (MPa) 0,18 0,48 0,35 Belső súrlódási szög (fok) 23,7 39,4 27,4 Az [1 ] összefüggés alapján szerkesztetünk egy monogrammot, (3. ábra), ami a különböző fedővastagsághoz (H) tartozó p m értékeket ábrázolja, különböző szilárdsági paraméter értékek (o ny ) figyelembevételével. Mivel a vizsgált barlang ill. pinceszakaszon a fedővastagság 3-10 m közötti, az állékonysági biztonság megfelelő. 69
70
o,.[mpa] 2,4. *H = 27,4 o 1,2 f 1 p 2,8-2,0-1,6-0,8-0.4-1.0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9n 10,0 P,[t,m 3 ] 4. ábra Az állékonyság számítása a nyomószilárdság, sűrűség és a takarasi vastagság értékekből
to 5. ábra A mésztufabarlang és a fölötte húzódó pincehelyiség összelyukaszt ásának helyszínrajza
A 4. ábra még szemléletesebben mutatja az állékonysági viszonyokat, mivel itt még külön figyelembe vettük a nyomószilárdságnak a sűrűségtől való függését is. Az ábrából leolvashatjuk, hogy különböző nyomószilárdságú kőzeteknél a takarási vastagság változásával a fedő összlet sűrűsége mekkora lehet, s példát mutat be a biztonsági tényező számítására. Az állékonysági vizsgálatok megerősítették azt a korábbi elképzelést, hogy a két üregrendszer összelyukasztható. Erre összesen 6 alternatívát javasoltunk, amelyből végleges változatként, egy újabb részletesebb kiviteli terv alapján az 5. ábrán feltüntetett összekötő vágat maradt meg. (Az összekötés 1985-ben sikeresen megtörtént. A szerk.) IRODALOM 1. BŐCKER T. - DÉNES GY.: A Szinva, Anna, diósgyőri és tapolcai forráscsoportok védőidoma (1977)VITUKIIII.4. 18. 2. LÉNÁRT L.: A lillafüredi mésztufabarlang geológiai feltárása. (1976), NME Szakvélemény. Kézirat. 3. SCHEUER GY. - SCHWEITZER F.: A karsztvíz eredetű édesvízi mészkövek csoportosítása. (1970), Földrajzi Értesítő. 1970. 3. p. 35 6-360. 4. SZÉCHY K.: Alagútépítéstan. (1961) Tankönyvkiadó, Bp. 1961. ENGINEERING GEOLOGICAL INVESTIGATIONS IN THE LILLAFÜRED'S ANNA TUFACEOUS LIMESTONE CAVE by I. SZABÓ - L. LÉNÁRT Summary By linking the Anna tufaceous limestone cave in Lillafüred and the cellar under the hotel Palota it would be possible to form a commonly functioning museum-cave. The study discusses the rigidity of interconnection on the basis of rock-physical investigations, and demonstrates the calculation of safety factor considering the unidirectional compression strength, body density, and covering thickness of the rock. 73
INGENIEURGEOLOGISCHEN UNTERSUCHUNGEN IN DER TUFFKALKHÖHLE ANNA" VON LILLAFÜRED von I. SZABÓ - L.LÉNÁRT Zusammenfassung Das Durchschlagen der Tuffkalkhöhle Anna" und des Kellers unter dem Palota-Hotel könnte die Gestaltung eine gemeinsam funktionierende Museumshöhle ermöglichen. Die Studie befasst sich auf Grund von detaillierten gesteinphysischen Untersuchungen mit der Stabilitátsfrage der Verbindung und führt die Berechnung des Sicherheitsfaktors unter Berücksichtigung der einseitige Druckfestigkeit, Körperdicht und Stoßstärke vor. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗВЕСТКОВО-ТУФОВОЙ ПЕЩЕРЫ АННА В ЛИЛЛАФЮРЕДЕ И. САБО Л.ЛЕНАРТ Резю мс Соединение известково-туфовой пещеры Анна и находящегося под гостиницей Палота подвала позволило бы создать совместно функционирующую пещеру-музей. В работе рассматриваются вопросы стабильности соединения на основе подробных физико-минералогических исследований, показан расчет фактора надежности принимая во внимание односторонней прочности породы на сжатие, п ютности и толщины покрытия. 74