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 ]
  gr
(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 !