Hidrológiai Közlöny, 2018 (98. évfolyam)
2018 / 4. szám - SZAKCIKKEK - Imre Emőke - Firgi Tibor: A víztartási görbe talajmechanikai alkalmazása
30 Hidrológiai Közlöny 2018. 98. évf. 4. sz. ahol v térfogati víztartalom, s=ua- uw szívás, a paraméterek vs, vr, a, n, m. A fenti egyenletek mérési adatokra való illesztése során az ismeretlen paraméterek száma kevesebb vagy egyenlő lehet, mint a víztartási görbe mért pontjainak száma. A VÍZTARTÁSI GÖRBE FELHASZNÁLÁSA A víztartási görbe a telítetlen talajok jellemzésére szolgáló egyik legfontosabb függvény. A következő alkalmazásokat mutatjuk be: szilárdsági feladatok, szivárgási feladatok, térfogatváltozási feladatok empirikus megoldása, talajtani alkalmazás. Szilárdsági feladatok A telítetlen talajokra vonatkozó Mohr-Coulomb feltétel (7. ábra): t =c+(cr—ua)tg<p+(ua —uw)tgq)b (44) ahol: T- nyírószilárdság, c - kohézió, ( cr-u0,) - nettó normál feszültség, (iia-Uu) - kapilláris szívás, cp - belső súrlódási szög, qP - kapilláris szívástól függő súrlódási szög, 7. ábra. Nyírószilárdsági és feszültségi állapotváltozók össze- függése telítetlen talajok esetén (Imre 2008 és 2009) Figure 7. The correlation between shear stress and stress status variables for unsaturated soils (Imre 2008 and 2009) E kifejezésben a qP szög a kapilláris szívás függvénye, és a kapilláris szívás függvényében változik. A levegő belépési szívásig qP = q>, ezután qP csökken és 0 - hoz tart, egyes esetekben negatívvá válik. Ennek oka, hogy a víztartalom csökkenésével csökken a kapcsolatban lévő víz mennyisége. A víztartási görbe integrálásának segítségével oldja meg a qP - nek a kapilláris szívástól való függését az alábbi megközelítés. A nyírószilárdsági feltétel a szívás függvényében (Fredlund és Xing 1995): t(ua -uv)=c + (a-ua}gq> + [v„ (ua - uw)f d(ua - uv )gq> (45) ahol: v„(ua-uw) - normalizált víztartási görbe. Szivárgási feladatok Az áramlás differenciálegyenlete (2D esetben) telítetlen talaj, kétdimenziós áramlás, állandó teljes feszültség és légnyomás mellett: d_f dh_\ d_f 8h" x dx) dy\ y dy/ + 9 r„."J 2 dh 8t (46) Az egyenlet szerint az elemi testből ki- és az elemi testbe beáramló víz mennyiségének különbsége egyenlő a térfogati víztartalom változásával. Az áramlás egyenletében felhasználásra került az ini' paraméter a talaj tározási jellemzője, mely a víztartási görbe meredeksége: /«2 =‘ dv Í“a-“w) (47) Az áteresztőképességi együttható A Darcy törvény érvényes telítetlen talajokra is (a vízfázis és a levegőfázis áramlására egyaránt), de a k áteresztőképességi együttható nem állandó. A k áteresztőképességi együttható lényegében csak a víztartalomtól függ. így az áteresztőképességi együttható a szívás függvényében, a víztartási görbe felhasználásával is megadható (8. ábra). 8. ábra. A víztartási görbe és az áteresztőképességi együttható összefüggése (Imre 2008 és 2009) Figure 8. Relationship between the water retention curve and the permeability coefficient (Imre 2008 and 2009)
