Transcript Letöltés - Geotechnikai Tanszék

© 2008 PJ-MA
TALAJMECHANIKA-ALAPOZÁS
(BMEEOGTK701)
3. ELŐADÁS
© 2008 PJ
TALAJOK AZONOSÍTÁSA
BME Geotechnikai Tanszék
Talajok azonosítása
Szemcsés talajok
Kötött talajok
Azonosítás:
Szemeloszlásuk alapján
Azonosítás:
Konzisztencia határaik alapján
Vizsgálatok:
- szitálás
- hidrometrálás
Vizsgálatok:
- plasztikus határ
- folyási határ
* Szerves talajok osztályozása a szervesanyag-tartalom alapján történik
BME Geotechnikai Tanszék
Talajok azonosítása
Szemcsés talajok
Kötött talajok
BME Geotechnikai Tanszék
Szemeloszlási görbe
Hidrometrálás
Szitálás
ha> 10%
0,063
BME Geotechnikai Tanszék
Szemcseméret
BME Geotechnikai Tanszék
Szemcseméret
Szemcseméret definíció:
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)
BME Geotechnikai Tanszék
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
Hidrometrálás
KÖTÖTT TALAJOK
MSZE CEN ISO/TS 17892-12:2004 – Atterberg határok meghatározása
Plasztikus határ
Folyási határ
BME Geotechnikai Tanszék
Szemcsés talajok - szitálás
Lyukbőség, mm
64
32
16
8
4
2
1
0.5
0.25
0.125
0.074
(0.063)
BME Geotechnikai Tanszék
Szemcsés talajok:
SZITÁLÁS
Szitálás
BME Geotechnikai Tanszék
Szemeloszlási görbe
Hidrometrálás
Szitálás
ha> 10%
0,063
BME Geotechnikai Tanszék
TALAJAZONOSÍTÁS
SZEMCSÉS TALAJOK
MSZE CEN ISO/TS 17892-4:2004 – Szemeloszlás meghatározása
Szitálás
Hidrometrálás
KÖTÖTT TALAJOK
MSZE CEN ISO/TS 17892-12:2004 – Atterberg határok meghatározása
Plasztikus határ
Folyási határ
BME Geotechnikai Tanszék
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
SZEMELOSZLÁSI GÖRBE JELLEMZŐI
Mértékadó szemcseátmérő:
Hatékony szemcseátmérő:
dm
Egyenlőtlenségi mutató:
deff ~ d10

d10
dm d60
Cu 
d 60
( U )
d10
Egyenlőtlenségi mutató
(A)
(A)
Cu < 5
(B)
Cu > 5
Egyenlőtlenségi mutató
(B)
(A)
Cu < 5
(B)
Cu > 5
BME Geotechnikai Tanszék
TALAJAZONOSÍTÁS
SZEMELOSZLÁSI GÖRBE
ALAPJÁN
Szemcsefrakciók
Szemcsecsoport
Szemcsefrakció
Jelölés
Szemcseméret
Lbo
>630
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
Kőtömb
Nagyon durva
Durva
Finom
Görgeteg

KAVICS = 6%
HOMOK = 80%
ISZAP = 11%
AGYAG = 3%

BME Geotechnikai Tanszék
Talajok azonosítása
Szemcsés talajok
Kötött talajok
Azonosítás:
Konzisztencia határaik alapján
Vizsgálatok:
- plasztikus határ
- folyási határ
BME Geotechnikai Tanszék
AGYAG, ISZAP
BME Geotechnikai Tanszék
AGYAGÁSVÁNYOK
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 (wL)
} talajazonosítás
- plasztikus határ (wp)
- zsugorodási határ (ws)
} térfogatváltozó agyagok
- telítési határ (wt)
BME Geotechnikai Tanszék
TALAJAZONOSÍTÁS
SZEMCSÉS TALAJOK
MSZE CEN ISO/TS 17892-4:2004 – Szemeloszlás meghatározása
Szitálás
Hidrometrálás
KÖTÖTT TALAJOK
MSZE CEN ISO/TS 17892-12:2004 – Atterberg határok meghatározása
Plasztikus határ
Folyási határ
BME Geotechnikai Tanszék
Konzisztencia határok – plasztikus határ (wp)
Vizsgálat eszközei
BME Geotechnikai Tanszék
Konzisztencia határok – plasztikus határ (wp)
Talajminta
BME Geotechnikai Tanszék
Konzisztencia határok – plasztikus határ (wp)
Plasztikus (sodrási) határ:
Az a víztartalom, amikor a talajból
sodort szál a 3 mm átmérő elérésekor
éppen töredezni kezd.
BME Geotechnikai Tanszék
TALAJAZONOSÍTÁS
SZEMCSÉS TALAJOK
MSZE CEN ISO/TS 17892-4:2004 – Szemeloszlás meghatározása
Szitálás
Hidrometrálás
KÖTÖTT TALAJOK
MSZE CEN ISO/TS 17892-12:2004 – Atterberg határok meghatározása
Plasztikus határ
Folyási határ
BME Geotechnikai Tanszék
Folyási határ (wL) – ejtőkúpos vizsgálat
BME Geotechnikai Tanszék
Ejtőkúpos vizsgálat – minta előkészítése
Minta keverése vízzel – pépszerű, homogén (légbuborékoktól mentes) minta
létrehozása
BME Geotechnikai Tanszék
Folyási határ (wL) – ejtőkúpos vizsgálat
Vizsgálat lépései:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
A talajpép elhelyezése a csészébe (légbuborék nélkül);
A felesleges talajt egy késsel lehúzni, ezáltal sík vízszintes felület kialakítása;
Kúp csúcsának felszínre helyezése (kis elmozdításnál éppen karcolja a felszínt)
A kúpot 5 másodpercre elengedni (a kúp a talajpépbe nyomódik)
Leolvasni a behatolást;
Meghatározni a víztartalmat;
A vizsgálatot min. 3 mintán megismételni.
BME Geotechnikai Tanszék
Kúptípusok
80g / 30˚
60g / 60˚
A folyási határhoz tartozó
kúpbehatolás
20 mm
10 mm
15-25 mm
7-15 mm
0,5 mm
0,4 mm
Behatolási tartomány
Legnagyobb eltérés két egymást követő
mérés között
wL
BME Geotechnikai Tanszék
Folyási határ (wL) – Casagrande vizsgálat
Vizsgálat eszközei
BME Geotechnikai Tanszék
Folyási határ (wL) – Casagrande vizsgálat
A talajminta „bekenése” a csészébe
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 (wL) – Casagrande vizsgálat
wL
Drop No.
wL
Vizsgálati jegyzőkönyv
s
Talajazonosítás – Plaszticitási index
wL-wp = Ip
Ip [%]
Plaszticitási index
(plasztikus index)
Kötött talajok azonosítása –
MSZ EN ISO 14043-2:2006
Plaszticitási
index
Ip [%]
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
30-
közepes agyag
nagyon plasztikus
kövér agyag
Konzisztencia index
A konzisztencia index a talaj állapotának
meghatározására szolgál
Konzisztencia index:
Ic 
wL  w wL  w

wL  wp
Ip
Ha
w = wL → Ic = 0,0
w = wp → Ic = 1,0
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)
Ic= 0,0-0,5
(B)
Ic= 0,5-1,0
(C)
Ic= 1,0-1,5
(A)
Konzisztencia index
(A)
Ic= 0,0-0,5
(B)
Ic= 0,5-1,0
(C)
Ic= 1,0-1,5
(B)
Konzisztencia index
(A)
Ic= 0,0-0,5
(B)
Ic= 0,5-1,0
(C)
Ic= 1,0-1,5
(C)
SZERVES TALAJOK
Tőzeg
- 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/cm3)
- Kis teherbírás
- Erősen kompresszibilis
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

Szerves anyag tartalom meghatározása izzítással:
-
a talajmintát kályhában 60C fokon kiszárítjuk,
lemérjük a száraz tömeget: m0,
nyílt láng felett a mintát ~600 C-ra hevítjük – a szerves tartalmát elégetjük
meghatározzuk a minta száraz tömegét: mh,
Az izzítási veszteség számítható: (m0-mh)/mh x 100%
Izzítási veszteség[%]
Besorolás
2-6 %
Enyhén szerves
6-20 %
Szerves
>20 %
Nagyon szerves
© 2008 PJ
VÍZMOZGÁS TALAJOKBAN

Talajokban történő vízmozgás előidézői:
- gravitációs
- kapilláris
- terhelés
- hőhatás
- elektromos áram
- kémiai folyamatok
Gravitációs vízmozgás

Áramló víztömeg tetszőleges „A” pontjában az energia:

h
- Mozgási energia (v)
- Feszültség energia (p)
- Potenciál energia (z)
pA
v
Sr = 1,0
B
A
C
L
Referencia szint
Hidraulikus gradiens (egységnyi
hosszra jutó nyomásesés):
p A v 2A
hA 

 ZA
v 2 g
Mivel „v” kicsi:
ZA
h
i
L
hA 
pA
 ZA
v
Bernoulli egyenlet
© 2008 PJ
DARCY TÖRVÉNYE:
Darcy (1856):

q
v
A
L
Turbulens áramlás
Átmeneti zóna
Talajokban történő vízáramlás
esetén érvényes zóna.
v  i

Lamináris áramlás
v  k i
i
BME Geotechnikai Tanszék
v = ki
v:
k:
i:
a szivárgás sebessége [m/s]
a talaj áteresztőképességi
együtthatója [m/s]
a hidraulikus gradiens
(egységnyi hosszra jutó
nyomáskülönbség)
k
i = h/l
h: a szivárgást működtető
nyomásmagasság-különbség [m]
l: szivárgási hossz
i
v
© 2008 PJ
VÍZÁTERESZTŐKÉPESSÉGI
EGYÜTHATÓ: k

Az áramlási egyenlet alapján az elméleti vízáteresztőképességi együttható:
v
k 
K

k
„k” függ:
m / s
abszolút áteresztőképességi
együttható
K
- Az áramló folyadék viszkozitásától ().
- Hézagtényező (e).
- Telítettségi foktól (Sr).
- Szemcsék méretétől és eloszlásától.
- Pórusok méretétől és eloszlásától. 
- Ásványi részek durvaságától.
2
cm
 
© 2008 PJ
DARCY TÖRVÉNYE:

v = ki
v:
vs=v/n
a teljes keresztmetszetre vonatkozó sebesség
a hézagokban mozgó víz sebessége
A talajok vízáteresztőképességi együtthatója a
tág határok között mozog:

Talaj neve
Szemcseátmérő
d(mm)
k
(cm/sec)
közepes kavics
finom kavics
folyami homok
Duna homok
agyagos homok
homokliszt
iszap
agyag
4-7
2-4
0,1-0,3
 0,1
102-101
101-1
1-10-1
10-1-10-2
10-2-10-3
10-3-10-4
10-4-10-6
10-6-10-9
0,1-0,02
0,02-0,002
 0,002
© 2008 PJ
Áteresztőképességi együttható
meghatározása

‚k’ értékének
meghatározás
Laboratóriumi
vizsgálat
Állandó
víznyomás
Változó
víznyomás
Helyszíni
vizsgálat
Próbaszivattyúzás
Tapasztalati
adatok
Nyeletéses
vizsgálat
Tapasztalati
értékek
Tapasztalati
képletek
© 2008 PJ
Kapilláris vízmozgás

Kis
teherbírás
Jobb teherbírás
Száraz
Kapilláris zóna
Talajvízszint
Kis
teherbírás
© 2008 PJ
Kapilláris vízmozgás

Higany
Hab
Guinness
Víz
Víz
Higany
Sör
© 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
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET !
