Hidrológiai Közlöny 1955 (35. évfolyam)

7-8. szám - L. Jakubec: Kavicsréteg tömítése

Hidrológiai Közlöny 35. évf. 1955. 7—8. sz. 2Jfl Az eddig elmondottak nem zárják ki a sziklás altalajokra vonatkozó feltételek sikeres használatát, főleg abban az esetben nem, ha az injektálás előtti és az utána elért állapot összehasonlításáról van szó. Mint a vízzáróság feltételeit, éppen úgy az injektálásnál használt munkafolyamatokat is a sziklás altalajnál alkalmazott eljárások közül vették át a szemcsés talajok injektálásához, pl. ugyanúgy használják a szemcsés talajok esetében a lemenő és felmenő injektálási eljárásokat, ezeknek a módszereknek összes előnyeivel és hátrányaival együtt. Nem ismerünk olyan szabályt, amelynek alapján pontosan megállapítható, hogy mikor melyik eljárás az előnyösebb. Szemcsés talajoknál az eljárások alkalmazhatósága nagymértékben függ a helyi körülményektől, ezért figyelembevéve az összes műszaki és gazdasági következményeket injektálási kísérletek során kell a kérdést megoldani. Az eredményt befolyásoló helyi adottságok a laza üledékes kőzetekben kis területen belül is élesen váltakozhatnak, ezért nagy gondot kell fordítani a talaj feltárására. A szemcsés talajnál a talaj tömörsége, szemcseösszetétele és a talaj vízviszonyok azok a döntő tényezők, amelyek a tömítésre használt módszer megválasztását befolyásolhatják. A dolgozat az említett tényezők közül az első kettőt kívánja részletesebben vizsgálni. 2. A szemcsés talajok tömörségének jellege A szemcsés talajok keletkezése a fizikai mállás és a denudáció együttes működéséhez kötött. A szemcseszerkezet szerint megkülönböztetünk durva és finomszemcséjű talajokat. A szemcsék átmérőjének csökkenését a mállási folyamatban szereplő tényezők együttes hatása okozza, a legnagyobb szerepet azonban a különböző formában jelenlevő víz játssza. A szemcsés talaj tömörsége, vagyis a szemcsék kölcsönös elrendeződése a talaj valamely kiválasztott szelvényében nagymértékben függ a talaj szemcseszerkezetétől. Ezért a szemcsés talajokra mind a durva szemcséjűeknél, mind pedig a finom szemcséjűeknél jellemző a szemcsék egyenlőtlensége. Az egyenlőtlenség mértékére a szemcsék ásványos összetétele is hatással van. így tehát a tömörség a szemcsék nagyságán kívül az anyakőzetnek és az egyes szemcséknek különböző ásványi összetételétől függ. Egyenlőtlen szemcséjű talaj esetén a tömörségnek két szélső formája lehetséges éspedig : a) A legtömörebb forma, melyben a szemcsés talaj egyes szemcséi a lehető legsürgősebben helyezkednek el egymás mellett, illetve egymáson. b) A leglazább forma, amelyben a szemcsék egymáshoz képest úgy helyezkednek el, hogy csaknem szabad elhelyezés mellett olyan térrendszert alkossanak, amely azonban bizonyos egyensúlyi feltételeknek eleget tesz. Ásványi szemcsékből álló rendszerben ennek a két szélsőséges formának megfelelő porozítás a legtömörebb rendszernél 30% körül szokott lenni (28—30%), míg a leglazább elrendeződés esetén elérheti az 50%-ot is. Ezeket az értékeket laboratóriumi viszonyok között határozták meg a kritikus hézagtérfogat, illetve a szerkezet törésének megfelelő hézagtérfogat vizsgálata során. Olyan értékeink nincsenek ezzel a megfigyeléssel kapcsolatosan, melyek a szemcsés talajból vagy zavartalan minta alapján lettek volna megállapítva. Megjegyezzük, hogy a nagy hézagtérfogat és a laza szerkezet általában a finom szemcséjű talajokat (finom homok, homokliszt) jellemzi. A talajok belső szerkezetét két csoportra bonthatjuk aszerint is, amint ez a szerkezet külső terhelésekkel szemben viseltetik. Ebből a szempontból megkülönböztethetünk labilis és stabil állapotot. A labilis állapotra a részecskéknek az a laza elhelyezkedése jellemző, amikor a külső terhelés legkisebb változtatása esetén a szemcsék helyüket a hézagtérfogat rovására változtatják, a talaj tömörödik. A talaj felépítésében résztvevő szemcsék újabb elhelyezkedése stabil mindaddig, amíg a külső terhelés változása nem lépi át a szerkezeti szilárdság határait. Ilyenkor bekövetkezik a stabil szerkezet törése és olyan új állapot jön létre, amely az új egyensúlyi feltételeknek felel meg. A részecskék elhelyezkedésének minden ilyen megváltozása, tehát a szerkezet törése, robbanásszerűen következik be és főleg a szemcsés talajok finomabb fajtáira jellemző. A Csehszlovákiában végrehajtott kísérletek szerint mindazoknál a szemcsés talajoknál, amelyeknek a részecskéi 0,2 mm-nél kisebbek, a szerkezeti felépítés labilis. A részecskék elhelyezkedése még a külső terhelés kis változtatásának hatására is könnyén változhat. Goldstein szerint a finomszemcséjű talajoknál a szerkezet törése alkalmával előálló hézagtérfogat változás elérheti a 25%-ot is. Ez az érték már lényegesen befolyásolhatja a szemcsés talajok néhány mechanikai tulajdonságát. A stabil egyenlőtlen szemű szerkezet, clZclZ eh szemcsés talaj részecskéinek szilárd elhelyezkedése, a durvább szemcséjű rétegekre jellemző, éspedig a kísérletek szerint azokra, amelyeknek szemcséi 2 mm-nél nagyobb átmérőjűek. Ebben az esetben a részecskék elhelyezkedése állandó és a szerkezet ellenáll a külső terhelés nagyobb változásainak is anélkül, hogy struktúra törés következne be. Ez azt jelenti tehát, hogy az egyenlőtlen szemcséjű szerkezetnek stabil alkata kevésbé érzékeny az egyensúlyi feltételek változásával szemben. Az eddig említett fogalmak nem elégségesek arra, hogy az injektálási munkánál megkívánt módon jellemezzék a szemcsés talajokat. Az injektálásnál ugyanis fontos szerepe van a szemcsék közötti nyílások, pórusok nagyságának is. Mivel a tényleges talajnál frakciók gazdag változata és az alaki rendszertelenség miatt majdnem lehetetlen a hézagok nagyságának meghatározása a valódi talajt fiktív talajjal helyettesítjük. Ez a fiktív talaj egyenlő átmérőjű gömbalakú szemcsékből áll. Más vizsgálatok során is végre szoktunk hajtani ilyen helyettesítést, a cserét mindig ahhoz a feltételhez kötve, amelyik szempontból a talajt vizsgáljuk (pl. az egyforma vízáteresztőképesség,