TALAJMECHANIKA-ALAPOZÁS

Az előadások a következő témára: "TALAJMECHANIKA-ALAPOZÁS"— Előadás másolata:

1 TALAJMECHANIKA-ALAPOZÁS
© 2008 PJ-MA TALAJMECHANIKA-ALAPOZÁS (BMEEOGTK701) 2. ELŐADÁS

2 TALAJOK KELETKEZÉSE, FAJTÁI
© 2008 PJ TALAJOK KELETKEZÉSE, FAJTÁI MAGYARORSZÁG FÖLDTANA

3 Idő Időszak Kezdet Óidő (Paleozoikum) Kambrium 542 millió év Ordovícium 488 millió év Szilur 443 millió év Devon 416 millió év Karbon 360 millió év Perm 299 millió év Középidő (Mezozoikum) Triász 251 millió év Jura 200 millió év Kréta 145 millió év Újidő (Kainozoikum) Harmadidőszak (tercier) Paleocén 65 millió év Eocén 56 millió év Oligocén 34 millió év Miocén 25 millió év Pliocén 5 millió év Negyedidőszak (kvarter) Pleisztocén 2,5 millió év Holocén év

4 A geológiai rendszertan szerint három kőzettípust különíthetünk el:
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. ghs

5 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. ghs

6 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. ghs

7 Reziduális talajok („helyben maradt”)
Talajok keletkezése Reziduális talajok („helyben maradt”) Talaj Teljesen mállott Erősen mállott Közepesen mállott Enyhén mállott Üde kőzet A mállás során keletkezett kőzetek a mállás helyén maradnak. Felülről történő fokozatos átmenet és a szilárdság növekedése. Hazánkban ritka. Pl. kaolinok (fehér agyag – porcelán gyártás alapanyaga)

8 Szediment (Üledékes) talajok
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

9 Jégkorszak, gleccserek → előterhelés hatása.
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 méter vastag). Jégkorszak, gleccserek → előterhelés hatása. A természetes üledékeken kívül egyre nagyobb a mesterséges üledékek szerepe → feltöltések (szeméttelepek, bányafeltöltések, ipari hulladékok)

10 Magyarország földtana

11 Magyarország földtana

12 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

13 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.

14 Magyarország földtana

15 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

16 TALAJOK FÁZISOS ÖSSZETÉTELE ÉS ALAPVETŐ FIZIKAI (ÁLLAPOT) JELLEMZŐI
© 2008 PJ TALAJOK FÁZISOS ÖSSZETÉTELE ÉS ALAPVETŐ FIZIKAI (ÁLLAPOT) JELLEMZŐI

17 A talaj alkotórészei szemcsék - szilárd fázis víz - folyékony fázis
Főalkotók: szemcsék - szilárd fázis víz - folyékony fázis levegő - légnemű fázis Egyéb alkotórészek: szerves anyagok mész vagy más kötőanyagok

18 Anyagi összetétel Ásványfajták: kavics kőzettörmelék, kvarc
homok kvarc agyag agyagásványok Jelentősége: kavics, homok mechanikai szemcsekapcsolat a víz szerepe a kapcsolatban jelentéktelen agyagok elektrosztatikus szemcsekapcsolat erős kapcsolódás a vízhez is

19 TALAJOK FÁZISOS ÖSSZETÉTELE
© 2008 PJ TALAJOK FÁZISOS ÖSSZETÉTELE Talajminta Talajmodell [g] [g/cm3] [cm3] rs rl  0 rw = 1,0 Vl Vw Vs Vp V m mw md Talaj Kavics, Homok Homokliszt Iszap Sovány Agyag Kövér Agyag rs, [g/cm3] 2,65 2,67 2,70 2,75 2,80

20 Az állapotjellemzők meghatározása
Mérhető jellemzők: mn nedves tömeg md száraz (105 C-on kiszárított) tömeg V teljes talajtérfogat Ismertnek tekinthető sűrűségek: s szemcsék (2,65-2,8 g/cm3) v víz (kb. 1 g/cm3) l levegő Figyelembe veendő: mv = mn - md víz tömege ms = md szemcsék tömege

21 TALAJOK FÁZISOS ÖSSZETÉTELE
© 2008 PJ TALAJOK FÁZISOS ÖSSZETÉTELE 3 FÁZISÚ 2 FÁZISÚ m Vp mw md Vl Vw Vs V rs rl  0 rw = 1 md Vl Vs rs rl  0 msat mw md Vw Vs rs rw = 1 Nedves Száraz Telített

22 TALAJOK FÁZISOS ÖSSZETÉTELE
© 2008 PJ TALAJOK FÁZISOS ÖSSZETÉTELE (TÉRFOGATI ARÁNYOK) m Vp mw md Vl Vw Vs V rs rl  0 rw = 1 1,0 v=0,25 s v s=0,60 1,0 1,0 l l=0,15 Példa: s = 0, v = 0, l = 0,15 (jellemző érték: s ~ 0,5…0,7)

23 Térfogatsűrűség / Térfogatsúly
© 2008 PJ Térfogatsűrűség / Térfogatsúly m Vp mw md Vl Vw Vs V rs rl  0 rw = 1 msat Vp mw md Vw Vs V rs rw = 1 Térfogatsűrűség [ g/cm3 ] száraz nedves telített (jell. érték: ~ 1,5…1,8) (jell. érték: ~ 1,8…2,0) (jell. érték: ~ 1,9…2,1) Térfogatsúly [ kN/m3 ]

24 Víztartalom rl  0 rw = 1 rs (mn) (md) jellemző érték: homok ~ 3…6 %
© 2008 PJ Víztartalom m Vp mw md Vl Vw Vs V rs rl  0 rw = 1 (mn) (md) jellemző érték: homok ~ 3…6 % agyag ~ 20…30 %

25 Telítettség rl  0 rs rl  0 rs rv = 1 rv = 1 rs Nedves Száraz
© 2008 PJ Telítettség rl  0 Vl md Vl Vs rs rl  0 mt mv md Vv Vs rs rv = 1 Vp rv = 1 mv Vv V mn md rs Vs Nedves Száraz Telített jellemző érték (talajvíz felett): homok ~ 0,2…0,4 agyag ~ 0,8…0,95

26 Hézagtényező, hézagtérfogat
© 2008 PJ Hézagtényező, hézagtérfogat l v s 1-s 1 Vp Vl Vw Vs V n= HÉZAGTÉNYEZŐ (e): HÉZAGTÉRFOGAT (n): jellemző érték (e-re): homok ~ 0,3…0,6 % agyag ~ 0,5…1,0 %

27 Fázismozgás terhelés hatására
© 2008 PJ Fázismozgás terhelés hatására p l0 Vl0 V0 l1 v1 s1 Vl1 Vv1 Vs1 V1 v0 Vv0 s v l 1,0 s0 Vs0 P0 P1 CSAK A LEVEGŐ TÁVOZIK !!! Vl0  Vl1 Vv0 = Vv1 Vs0 = Vs1

28 TALAJOK TÖMÖRÍTHETŐSÉGE
© 2008 PJ TALAJOK TÖMÖRÍTHETŐSÉGE

29 Alakváltozási tulajdonságok javítása
© 2008 PJ Alakváltozási tulajdonságok javítása

30 Nyírószilárdság növelése
© 2008 PJ Nyírószilárdság növelése

31 Áteresztőképesség csökkentése
© 2008 PJ Áteresztőképesség csökkentése

32 Tömörségi fok, relatív tömörség
„Legtömörebb” állapot: d=d max → Tr=100% Leglazább állapot: d=d min → Try70-80% 𝑇 𝑟𝜌 = 𝜌 𝑑 𝜌 𝑑 𝑚𝑎𝑥 ∙100% Tömörségi index: 𝐼 𝑑 = 𝑒 𝑚𝑎𝑥 −𝑒 𝑒 𝑚𝑎𝑥 − 𝑒 𝑚𝑖𝑛 ∙100% „Legtömörebb” állapot: e =e min → Id=100% Leglazább állapot: e=e max → Id=0% Meghatározandó: d max (emin) legtömörebb állapot emax leglazább állapot d (e), helyszíni térfogatsűrűség (hézagtényező)

33 Töltések tömörsége Anyagnyerőhely Beépítés helyszíne
© 2008 PJ Töltések tömörsége Beépítés helyszíne Anyagnyerőhely Beépített anyag térfogatsűrűsége  Legnagyobb térfogatsűrűség Labor

34 Laboratóriumi vizsgálat: PROCTOR teszt
© 2008 PJ Laboratóriumi vizsgálat: PROCTOR teszt

35 Proctor vizsgálat végrehajtása
© 2008 PJ Proctor vizsgálat végrehajtása Különböző víztartalmak mellett min. 3 szor végezzük el a vizsgálatot Az első 4 ütés: További ütések: Proctor görbe w d d max d,i wopt wi

36 Proctor teszt - Eredmények
© 2008 PJ Proctor teszt - Eredmények ρd (wopt, ρd max) w „száraz oldal” A víztartalom növekedésével, a szemcsék körüli vízfilm vastagsága növekszik. Ez mintegy kenőanyag megkönnyíti a szemcsék elmozdulását, és átrendeződését wopt: A tömörítés szempontjából ideális víztartalom (az alkalmazott tömörítő munka esetén) „nedves oldal” A megnövekdett víztartalom miatt a levegő buborék formájában a talajben reked, a döngölés hatására nem tud távozni, a talaj „visszarugózik”.

37 © 2008 PJ KÖSZÖNÖM A FIGYELMET !