Transcript Letöltés
© 2008 PJ-MA TALAJMECHANIKA-ALAPOZÁS (BMEEOGTK701) 2. ELŐADÁS © 2008 PJ TALAJOK KELETKEZÉSE, FAJTÁI MAGYARORSZÁG FÖLDTANA Idő Óidő (Paleozoikum) Időszak Kezdet Kambrium 542 millió év Ordovícium 488 millió év Szilur 443 millió év Devon 416 millió év Karbon 360 millió év Perm 299 millió év Triász 251 millió év Jura 200 millió év Kréta 145 millió év Középidő (Mezozoikum) Újidő (Kainozoikum) Harmadidőszak (tercier) Negyedidőszak (kvarter) Paleocén 65 millió év Eocén 56 millió év Oligocén 34 millió év Miocén 25 millió év Pliocén 5 millió év Pleisztocén 2,5 millió év Holocén 11 500 év Talajok keletkezése A geológiai rendszertan szerint három kőzettípust különíthetünk el: Magmás kőzetek Metamorf kőzetek Üledékes kőzetek A Föld felszínén vagy annak közelében található un. talajok a szilárd kőzetek mállása révén jönnek létre, melyet mechanikai (fizikai), kémiai és biológiai hatások okoznak. 4 Talajok keletkezése Fizikai mállás (aprózódás): A kőzetek fellazítását, szétesését, felaprózódását létrehozó folyamat, amelyben a kőzetek ásványos és kémiai összetétele gyakorlatilag nem változik. Hőmérsékletingadozás, fagyás, sókristályok feszítő ereje, stb. hatására következhet be. Kémiai mállás: A kőzetalkotó ásványok teljes kémiai átalakulását jelenti. Előidézheti víz, levegő, élőlények. Oxidáció, karbonizáció, más kémiai folyamatok. Biológiai mállás: Élőlények kőzetre kifejtett hatása, melyek tovább alakítják azt. Elsősorban gyökerek feszítő ereje. 5 Talajok keletkezése Szállítás: A mállási termékek egy része szállítás nélkül, a mállás helyszínén halmozódik fel. A másik részük viszont a jég, szél víz segítségével hosszabb-rövidebb utat tesz meg. Anyag lerakódása: Az üledék felhalmozódása ún. üledékgyűjtő medencékben: óceánokban, tengerekben valamint szárazföldi medencékben (tó, mocsár, folyómeder) történhet. Az üledékképződésnek tehát két nagy csoportja van, a tengeri és a szárazföldi. A vízben szállított és lerakott üledék jellegzetessége a rétegzettség, míg a szárazföldre ülepedett anyagok nem azok. Kőzetté válás (diagenezis): A laza, képlékeny, jelentős víztartalmú üledék bonyolult fizikai, kémiai folyamatok során válhat kőzetté – agyagok. 6 Talajok keletkezése REZIDUÁLIS TALAJOK („HELYBEN MARADT”) A mállás során keletkezett kőzetek a Talaj Teljesen mállott mállás helyén maradnak. Felülről történő fokozatos átmenet Erősen mállott és a szilárdság növekedése. Hazánkban ritka. Pl. kaolinok (fehér agyag – Közepesen mállott porcelán gyártás alapanyaga) Enyhén mállott Üde kőzet Talajok keletkezése SZEDIMENT (ÜLEDÉKES) TALAJOK soil.gsfc.nasa.gov/soilform/parmat.htm Víz által szállított Kavics Homok Iszap, agyag Szél által szállított Lösz (iszap-nagyon finom homok) Finom homok Talajok keletkezése Üledékképződés: Mállás következményeként a hegységek lábánál törmeléklerakódások keletkeznek → folyók magukkal ragadják → hordalékmozgás → a kőzetdarabok kopnak, aprozódnak, megindul a hordalék szétválasztódása: folyók felső szakaszain kavics, homok; síkságokon finomhomok; tengerben, tavakban pedig iszap és agyag rakódik le. Szélhordta (eolikus) szárazföldi üledék a lösz (sokszor 30-40 méter vastag). Jégkorszak, gleccserek → előterhelés hatása. A természetes üledékeken kívül egyre nagyobb a mesterséges üledékek szerepe → feltöltések (szeméttelepek, bányafeltöltések, ipari hulladékok) Magyarország földtana Magyarország földtana Magyarország földtana MAGYARORSZÁG ALTALAJA ALAPOZÁS SZEMPONTJÁBÓL Kárpát-medence legmélyebb részén van: → a felszín közelben kevés szilárd kőzet van → az ország nagy részét finomszemcsés üledékek alkotják → az ország területének 23 %-a a felszíni vizek árvízszintje alatt van (közel 500 település, nagyszámú ipari üzem érintett) → előfordulnak mocsaras, vizenyős területek (költségesebb alapozás) Általában alapozás szempontjából kedvezőek a viszonyok. Legkedvezőbb talajok a kavics és a homok → jellemzően kissé összenyom- hatóak, gyors a konszolidációjuk és nagyobb a teherbírásuk Magyarország földtana Kavics előfordulása a (volt) folyók mentén, pl. Győr környékén, Vas megyében, a Rába, Marcal, Répce és Duna vonalában, a Hatvan-Miskolc – ukrán-hatás vonalában, stb. Finomhomok borítja az ország több, mint egyötödét nagyobb összefüggő területeken: Nyírség, Pest-és Bács-Kiskun megye, Kisalföld, Somogy megye Iszapok és agyagok: teherbírásuk, összenyomhatóságuk az állapotuktól, víztartalmuktól függ, sokszor nagyon puhák. Előfordulásuk: Tisza mentén, Körösök vidéke, Duna-Tisza köze mélyfekvésű részein, stb. Sok helyen térfogatváltozó agyag fordul elő (lásd következő ábra). Lösz (iszapos homok-homokos iszap): nagy területek borít sokszor több tíz méter vastagságú lösz (ország 1/3-át, pl. Dunántúl keleti része). Alapvető tulajdonsága, hogy terhelés és víz együttes hatására roskadékony lehet. Magyarország földtana A TALAJOK FŐBB JELLEMZŐI Heterogén anyag Mérnöki tulajdonságai pontról-pontra változhatnak A viselkedésük (a feszültség- alakváltozás összefüggés) általában nem lineáris Van „emlékezetük” Anizotróp (mérnöki tulajdonágai eltérőek lehetnek a különböző irányokban) Az érintett talajtömeg viselkedését gyakran lokális imperfekciók, gyengébb rétegek befolyásolják Nagyobb tapasztalati korrekciók – nagyobb biztonsági tényezők © 2008 PJ TALAJOK FÁZISOS ÖSSZETÉTELE ÉS ALAPVETŐ FIZIKAI (ÁLLAPOT) JELLEMZŐI A talaj alkotórészei Főalkotók: szemcsék - szilárd fázis víz - folyékony fázis levegő - légnemű fázis Egyéb alkotórészek: szerves anyagok mész vagy más kötőanyagok Anyagi összetétel Ásványfajták: kavics homok agyag kőzettörmelék, kvarc kvarc agyagásványok Jelentősége: kavics, homok mechanikai szemcsekapcsolat a víz szerepe a kapcsolatban jelentéktelen agyagok elektrosztatikus szemcsekapcsolat erős kapcsolódás a vízhez is © 2008 PJ TALAJOK FÁZISOS ÖSSZETÉTELE Talajminta Talajmodell [g] mw [cm3] [g/cm3] rl 0 Vl rw = 1,0 Vw Vp V m md rs rs Talaj rs, [g/cm3] Vs md Vs Kavics, Homok Homokliszt Iszap Sovány Agyag Kövér Agyag 2,65 2,67 2,70 2,75 2,80 Az állapotjellemzők meghatározása Mérhető jellemzők: mn md V nedves tömeg száraz (105 C-on kiszárított) tömeg teljes talajtérfogat Ismertnek tekinthető sűrűségek: rs rv rl szemcsék (2,65-2,8 g/cm3) víz (kb. 1 g/cm3) levegő Figyelembe veendő: mv = mn - md ms = md víz tömege szemcsék tömege © 2008 PJ TALAJOK FÁZISOS ÖSSZETÉTELE 3 FÁZISÚ mw 2 FÁZISÚ rl 0 Vl rw = 1 Vw rl 0 Vp Vl md rs Nedves Vs rw = 1 Vw md rs Vs msat V m mw md rs Száraz Vs Telített © 2008 PJ TALAJOK FÁZISOS ÖSSZETÉTELE (TÉRFOGATI ARÁNYOK) mw rl 0 Vl rw = 1 Vw Vp v=0,25 V m md rs Vs s v s=0,60 V Vs Vw Vl V Vs Vw Vl V V V V /V 1,0 0 l l=0,15 1,0 s v l Példa: s = 0,60 v = 0,25 (jellemző érték: s ~ 0,5…0,7) l = 0,15 © 2008 PJ Térfogatsűrűség / Térfogatsúly mw rl 0 Vl rw = 1 Vw Vp mw V m md rs rw = 1 Vw Vp msat V md Vs rs Vs Térfogatsűrűség [ g/cm3 ] száraz md rd s rs V (jell. érték: ~ 1,5…1,8) nedves telített msat r sat s r s 1 s r w V m r s rs v rw V (jell. érték: ~ 1,8…2,0) Térfogatsúly [ kN/m3 ] gr (jell. érték: ~ 1,9…2,1) g 10 [ m / s 2] © 2008 PJ Víztartalom mw rl 0 Vl rw = 1 Vw Vp V m md rs Vs (mn) w mw m md 100 100 [%] md md v rw w 100 [%] s rs (md) jellemző érték: homok ~ 3…6 % agyag ~ 20…30 % © 2008 PJ Telítettség mv rl 0 Vl rv = 1 Vv rl 0 Vp Vl md rs Vs Nedves v VV VV w rs Sr VP V VS 1 s e r v rv = 1 Vv md rs Vs mt V mn mv md rs Száraz Sr 0,0 Vs Telített Sr 1,0 jellemző érték (talajvíz felett): homok ~ 0,2…0,4 agyag ~ 0,8…0,95 © 2008 PJ Hézagtényező, hézagtérfogat l n= 1-s v Vl Vp Vw V 1 s Vs HÉZAGTÉNYEZŐ (e): VP e Vs e n e 1 n 1 s s HÉZAGTÉRFOGAT (n): n jellemző érték (e-re): homok ~ 0,3…0,6 % agyag ~ 0,5…1,0 % VP V n 1 s e n 1 e © 2008 PJ Fázismozgás terhelés hatására p l0 Vl0 l1 V l1 v0 Vv0 v1 Vv1 V0 s0 V1 s1 Vs0 Vs1 s P0 v P1 CSAK A LEVEGŐ TÁVOZIK !!! Vl0 Vl1 Vv0 = Vv1 Vs0 = Vs1 1,0 0 l TALAJOK TÖMÖRÍTHETŐSÉGE © 2008 PJ © 2008 PJ Alakváltozási tulajdonságok javítása © 2008 PJ Nyírószilárdság növelése © 2008 PJ Áteresztőképesség csökkentése Tömörségi fok, relatív tömörség Tömörségi fok: 𝑇𝑟𝜌 = 𝜌𝑑 𝜌𝑑 𝑚𝑎𝑥 ∙ 100% „Legtömörebb” állapot: rd=rd max → Trr=100% Leglazább állapot: rd=rd min → Trry70-80% „Legtömörebb” állapot: e =e min → Id=100% Leglazább állapot: e=e max → Id=0% Tömörségi index: 𝐼𝑑 = 𝑒𝑚𝑎𝑥 − 𝑒 ∙ 100% 𝑒𝑚𝑎𝑥 − 𝑒𝑚𝑖𝑛 Meghatározandó: - rd max (emin) legtömörebb állapot - emax leglazább állapot - rd (e), helyszíni térfogatsűrűség (hézagtényező) 32 © 2008 PJ Töltések tömörsége Anyagnyerőhely Beépítés helyszíne Beépített anyag térfogatsűrűsége Legnagyobb térfogatsűrűség Labor © 2008 PJ Laboratóriumi vizsgálat: PROCTOR teszt © 2008 PJ Proctor vizsgálat végrehajtása Az első 4 ütés: További ütések: r d Különböző víztartalmak mellett min. 3 szor végezzük el a vizsgálatot r n, i mn, i V rd , i r n, i rd max 1 wi rd,i w f ,i w Proctor görbe wk ,i wa ,i wi wa , i wk , i w f , i 3 wopt wi © 2008 PJ Proctor teszt - Eredmények ρd (wopt, ρd max) w „száraz oldal” wopt: „nedves oldal” A víztartalom növekedésével, a szemcsék körüli vízfilm vastagsága növekszik. Ez mintegy kenőanyag megkönnyíti a szemcsék elmozdulását, és átrendeződését A tömörítés szempontjából ideális víztartalom (az alkalmazott tömörítő munka esetén) A megnövekdett víztartalom miatt a levegő buborék formájában a talajben reked, a döngölés hatására nem tud távozni, a talaj „visszarugózik”. © 2008 PJ KÖSZÖNÖM A FIGYELMET !