Vízmozgások típusai és hatásaik a talajban

Az előadások a következő témára: "Vízmozgások típusai és hatásaik a talajban"— Előadás másolata:

1 Vízmozgások típusai és hatásaik a talajban

2 Vízmozgások fajtái Gravítáció Kapillaritás Thermoozmózis
Elektroozmózis A szemcsék szívóhatása (suction) Terhelés okozta vízmozgás

3 Talajbeli vízmozgások káros következményei
Víztartalomnövekedés okozta szilárdságcsökkenés, duzzadás, összenyomódás, roskadás víztartalomcsökkenés okozta zsugorodás vízmozgás okozta szemcsemozgás, kimosódás munkatérbe, föld alatti térbe áramló víz miatti használatvesztés víz okozta korrózió, épületnedvesedés

4 Hidraulikai alapok

5 A hidraulikai területei
Hidrostatika Folyadékok kinematikája Hidrodinamika

6 Hidrosztatika Newton a viszkozitásról (dv/dl)
Euler a víznyomásról p=po+ h·v ·g Archimédesz a felhajtóerőről Ff=V·v ·g Pascal a víznyommás terjedéséről p=pk+ h·v ·g

7 Folyadékok kinematikája
Permanencia egy szelvényben Q=const. A=const. vk=Q/A=const. Kontinuitás egy áramlási szakaszon Q=A·vk=A1·v1=A2·v2=const. Lamináris-turbulens áramlás Reynolds Áramvonal Áramlási típusok

8 Egydimenziós vízmozgás

9 Síkbeli áramlás

10 Tengelyszimmetrikus vízmozgás

11 Hidrodinamika Bernoulli törvénye Reynolds

12 Bernoulli törvénye

13 Egy m.g súlyú vízrészecske energiája
Helyzeti energia Nyomási energia Mozgási energia Egységnyi súlyú vízrészecske összes energiája

14 Reynolds törvénye

15 Reynolds-szám Reynolds-szám Hidraulikus sugár Kinematikai viszkozitás
Kritikus Reynolds-szám

16 A talajbeli vízmozgás alaptörvényei

17 Darcy kísérlete

18 Darcy törvénye vs=k·(Is-I0)

19 A szivárgás elméleti megközelítése: Koženy csőköteg-modellje
N db D0 átmérőjű L hosszúságú cső Feltételek a csövek belső palásfelülete legyen a szemcsék felületével azonos a csövek belső térfogata legyen a hézagok térfogatával azonos Eredmények N=… D0=…..

20 vs=k.(Is-I0) vs=k.Is

21 Áteresztőképesség meghatározása
Laboratóriumban állandó víznyomásos vizsgálat változó víznyomásos vizsgálat konszolidációs vizsgálat Terepen fúrólyukban pressziopermeaméterrel próbaszivattyúzással szikkasztással árokban Közelítő eljárásokkal azonosító jellemzőkből képletekkel szemeloszlás alapján szerkesztéssel

22 Áramlási erő Nagysága Á=V.Is.v.g Iránya
az áramvonal érintője=a sebességvektor Eredete víznyomások eredője - a felhajtóerő Hatásai szuffózió szemcseváz megbomlása hidraulikus talajtörés

23 Hidraulikus talajtörés esetei

24 Buzgárfogás Győrben a 2002 évi árvízkor

25 Szivárgási feladatok megoldása

26 Meghatározandó adatok
Vízszintek és víznyomások Vízhozamok Az áramlási erő hatásai

27 Megoldási módszerrek Áramképszerkesztés
Hagyományos közelítő számítások (Dupuit) Számítógépes (véges elemes) modellezés

28 Egydimenziós áramlás homogén talajban
Q=A.vs=A.k.Is=A.k.hv/L hi=h1-li-hvi=h1-li-Is.li=h1-li.(1+Is)

29 Egydimenziós áramlás rétegzett talajban a rétegződésre merőlegesen
vs = ki . hvi / Li = const. Shvi = hv Közelítés ha ki = kmin1 << kmin2 akkor hvi = hv Q = A. ki . Hv / Li

30 Egydimenziós áramlás rétegzett talajban a rétegződéssel párhuzamosan
Is = hv / L = const. vi = ki . hv / L közelítés ha ki = kmax1 >> kmax2 akkor Q = Qi = si . ki. hv / L

31 Egydimenziós áramlás rétegzett talajban a réteghatárral szöget bezáró irányba

32 Síkbeli vízmozgás áramképe

33 Síkbeli áramlás számítása Dupuit szerint
Alkalmazási feltételek: alsó vízszintes vízzáró réteg x1 - h1 és x2 - h2 ismert Is = ( h2 - h1 ) / (x2 - x1 ) < 0,3 Közelítések: függőleges equipotenciális vonalak Is = dh / dL = dh / dx Feltételi egyenlet q = A . Vs = h . k . I = h . k . dh / dx = q = const. Általános megoldás q . X = k . H2 / 2 + C Vízhozam Depressziós görbe

34 Tengelyszimmetrikus áramlás Dupuit szerint
Vízhozam Depressziós görbe

35 Kapilláris vízmozgás

36 Kapilláris emelkedés

37 A kapilláris emelkedés jellemző értékei
homokos kavics 0,1…0,2 m homok 0,3…0,8 m homokliszt 1,0…2,0 m iszap 2,0…5,0 m agyag 5,0…100 m

38 Termoozmózis talajfagyás

39 A talajhőmérséklet változásai

40 A talajfagyás mértékét, veszélyességét befolyásolják
a fagybehatolás mélysége, gyorsasága a fagymennyiséggel nő hazánkban kb. 1,0 m a lassú lehűlés veszélyesebb a talajok fagyveszélyessége a jéglencsés fagyás veszélyes, a tömbfagyás nem homoklisztek, iszapok fagyveszélyesek, az agyagok fagyérzékenyek a homokok, kavicsok fagyállók, minősítés a szemeloszlás és a plasztikus index szerint a talajvíz mélysége kapilláris emelkedés a fagyás alatt 2,2 m a pályaszint alatti téli vízállás veszélyes

41 A talajfagyás következményei
Fagykár A fagyás alatt a felemelkedő vízzel és a víz jéggé válásával megnövekedő víztérfogat szétfeszíti a talajt és ez megemeli, vagy eltöri a talajon levő burkolatot Olvadási kár Az olvadás kezdete után a még fagyott talaj feletti felpuhult, kiengedett, lecsökkent teherbírású zóna a forgalmi terhelés alatt erősen deformálódik, ezen a burkolat megreped