Hidrológiai Közlöny, 2019 (99. évfolyam)
2019 / 4. szám
69 Kötött talajok diszpcrzitása - a jelenség háttere, a mértékadó hézagtényező alkalmazhatósága Nagy Gábor*, Nagy László* * BME Geotechnika és Mémökgeológia Tanszék (E-mail: nagy.gabor@mail.bme.hu; lacinagydr@gmail.com) Kivonat A kötött talajok szerkezete sokszor diszperz rendszerként írható le. Ekkor a szemcsék nagysága és mennyisége, valamint eloszlása és a szemcsék közti erők és hatások határozzák meg a rendszer tulajdonságait és változásait. A szemcsék közti érintkezés során kohézió, kémiai kötések jönnek létre, melyek döntően befolyásolják a talaj mechanikai viselkedését. Jelen cikkben a diszperzív talajok árvízvédelmi töltésekben való jelenlétével és a belőle származtatható problémákkal foglalkoztunk. Számos hazai és nemzetközi példa mutatja, hogy vízzel kapcsolatba kerülő szerkezetek, töltések, gátak olyan tönkremenetele következett be, mely egyértelműen a kötött talajok eróziójához kapcsolódik. A cikk foglalkozik a talajok diszperzitásának lehetséges magyarázatával, a talajszemcsék felépítésével és a diszperzív tulajdonság fizikai-kémiai okaival, valamint a diszperzív talajokkal kapcsolatos hazai és nemzetközi kutatási tapasztalatokkal, a korábbi vizsgálatok eredményeiből levont tapasztalatokkal, kiemelendő a mértékadó hézagtényező korrelációját a tűszúrásvizsgálat eredményeivel. Kulcsszavak Diszperzív talajok, talaj azonosítás, tűszúrásvizsgálat, kettősréteg elmélet. The dispersive soils behaviour - the background of the phenomenon, application of the Gallitype void ratio Abstract The structure of cohesive soils can often be described as a dispersive system in which the size and amount and distribution of particles and forces between soil grains determine properties and changes of the system. In contact between the soil forming grains some relationship (as cohesive and chemical bonds) will be formed. These ones can determine the load supporting capacity of soils. This paper is dealing with the presence of dispersive soils in flood protection structures and the problems that could derive from it. Numerous domestic and international examples show as some water-related structures, fillings, and dams have been damaged. These emergencies (havaria damages) were clearly related to erosion of cohesive soils. The paper deals with problems arising from the presence of dispersive clays in two parts: a possible explanation of the dispersion of soils, the construction of soil grains and the physico-chemical causes of the dispersive property, and domestic and international research experiences on dispersive clays, with experience from previous researches, emphasising the correlation between the results of the Galli-type void ratio and the pinhole test. Keywords Dispersive clays, identification, pinhole test, double layer theory. BEVEZETÉS A talajok alapvetően geológiai (fizikai, kémiai és biológiai) folyamatok következtében alakulnak ki. A talaj az őt felépítő három különböző halmazállapotú anyag; a szilárd szemcseváz, a szemcsék közti pórusokat kitöltő folyadék- és gáznemű fázis összessége. A kötött talajok szerkezete sokszor egy diszperz rendszerként írható le, mely esetén a szemcsék nagysága és mennyisége, valamint eloszlása, és az egyes szemcsék közti erők és hatások határozzák meg a rendszer tulajdonságait és változásait. A szemcsék közti érintkezés során kapcsolatok alakulnak ki (kohézió, kémiai kötések), melyek eredményezhetik a talajok teherbíró képességét. Abban az esetben, amikor a szemcsék közti kapcsolatok rendszere nem tud megfelelően kialakulni (legyen ennek oka az, hogy külső hatás következtében a talajszemcsék közti összetartó erők legyengülnek, vagy megszűnnek), károsodások, tönkremeneteli mechanizmusok alakulhatnak ki. Ennek a kapcsolatrendszernek a károsodására egy példa a diszperzív talajok tönkremenetele. Nevéből adódóan ekkor a talaj tönkremenetelekor egy olyan diszperz közegre hasonlít, ahol is a talajszemcsék mintegy diszpergált fázis vannak jelen, eloszlatva a köztük található pórusfolyadékban. A DISZPERZÍV TALAJOK FOGALMA Diszperzív talajok alatt azon kötött talajokat értjük, melyek fizikai-kémiai tulajdonságaik miatt a talajszemcsék közti kötőerő lecsökken, így kis energiával megbontható a szemcsék szerkezete (Szepessy 1983) és a talaj erodálható. Ennek következménye lehet, hogy bár áteresztőképességi együtthatójuk miatt vízzáróan viselkednének, a víz erodáló hatása miatt mégsem alkalmasak vízzárási feladatok megoldására. Amikor a pusztulást a talaj belső (járatos) eróziója okozta, ezt az alagúthoz hasonló rendszer kialakulását elnevezték "tunnel erosion"-nek. Száraz időben a gát rézsűjén keletkezett repedésekbe csapadék idején vagy a gát első feltöltésekor víz folyt be (7. ábra). A víz a repedés alján járatot mosott ki magának, amelyek gyorsan mélyültek, illetve bővültek is (Felkai és Nagy 2012). Ha a járat vízzel kapcsolatba került, akár egy óránál rövidebb idő alatt átszakadt a gát. A kezdeti repedést néhol egyenlőtlen ülepedés is okozhatta. Az ilyen járatos erózió ellen nem véd a humusztakarás, hiszen a repedés alján, a kezdődő járat falán a víz a talajjal érintkezik (Sherard és társai 1972).
