Hidrológiai tájékoztató, 1977

Angyalffy György: Presszióméteres helyszíni vizsgálatok

víz), a védőcellára a terhelést komprimált levegő, vagy széndioxid-gáz adja. A vizet, illetve a levegőt a cellákra egymásba dugott, egytengelyű, hajlékony csövön vezetjük. A presszióméter-szonda egytengelyű csövei a földfelszínen a mérőegységhez, illetve a nyomást adó palackhoz kapcsolódnak. A mérőcellához a középső csövön vezetjük a nyomás alatti vizet, ezzel biztosítjuk, hogy a vízállásmuitatón (1. ábra) leolvasott víztérfogat-változás kizárólagosan csak a mérőcella oldalirányú elmozdulását, illetve térfogatváltozását adja, mivel a belső csövet körülvevő körgyűrűben ugyanolyan nyomás uralkodik, mint a középső csőben. Az előbbiekben említett mérőegységgel és háromcellás szondával elérjük azt, hogy a fúrólyuk falára a mérőcellával adott nyomást, valamint a mérőcella alakváltozását, amely egyenlő a tallaj irányított összenyomódásával, -nagyfokú pontossággal mérni tudjuk. A műszaki igényeknek megfelelően a presszióméter szondája többféle méretben és nyomáshatárral készül. Szonda-átmérők: 32, 44, 5-8, 70, 95, 115 mm, nyomáshatárok: 0—40 kp/cm

2, kemény kőzetre: 0—100 kp/cm

2. A szondát állékony talaj esetén a fúrólyukba helyezzük, laza talajoknál védőlemez alkalmazásával ütőkossal verjük le. A fúrólyuk átmérőjének pár milliméterrel kell nagyobbnak lennie a szonda átmérőjénél. A fúrási munka teljesítménye összefügg a presszióméteres vizsgálat gazdaságosságával, ezért speciális fúróberendezés 'és erre a célra készített fúrószarszám, valamint megfelelő fúrási technológia használata célszerű. A presszióméteres vizsgálatot általában 1 m-enként végezzük el, amely az alábbiak szeriint folytatódik le. 1 m előfúrás után a fúrószerszámat kiszereljük, és a szondát a megfelelő mélységbe a fúrólyukba engedjük. A nyomásszabályozó csapjának megnyitásával — először kis nyomáson kezdve — a nyomást állandóan tartva — terhelést adunk a cellákra. Jegyzőkönyvben rögzítjük a nyomás értékét, valamint a 15, 30 és 60 másodperces leolvasást a vízállásmutatón. Ezután a nyomásit a csap további nyitásával növeljük. Ismét feljegyezzük a nyomás értékét a manométerről leölvasva és a 15, 30, 60 másodperces vízállásokat. Ezt a műveletet minden szinten 8-—12 alkalommal megismételjük. Nagyobb nyomásnál a talajnál már folyás, illetve törés következik be, amelyet a vízállásmutatón észlelünk. Ábrázolj txk a vízáMásimutatón leolvasott térfogatváltozásokat a nyomásváltozások függvényében. Ekkor a 2. ábrán feltüntetett görbét .kapjuk, amely a más anyagok terhelési próbáinál is adódó jellemző görbe szakaszokat mutatja. A görbe lefutását megvizsgálva, kis nyomásnál, O <j P <; P

0 határok között a fúrólyuk egyenetlenségeit és a rugalmas alakváltozást tünteti el a ráadott nyomás, s ezzel az eredeti természetes feltételeket állítja helyre. Ezt a görtberészt a további kiértékelésiből kiejtjük. A P

0 nyugalmi nyomás átlépése után a görbe Pu <, P <. P/ határok között egyenes vonalú. Ez a rugalmas szakasz, amelyből a E piriessziáméteres összenyomódási modulust számítjuk a AP AV (1) [kp/cm] 2. ábra. Munkagörbe: összefüggés a talaj terhelése és a terhelés alatti térfogatváltozása között összefüggés szerint, ahol K a presszióméter-szonda geometriai állandója. 34, 44, 60 mm átmérőjű szondáknál K = 2000 cm

3. A Pf folyási határ elérésével a görbe folyási szakasza kezdődik. A Pf P SÍ P« szakaszon a görbe erősen görbül, tehát az alakváltozás a terhelt talajnál -nagy. A görbe a P

u nyomásnál végződik, amely tulajdonképpen folyás, a fúrólyuk kiterjedése minden további nyomásnövekedés nélkül. A felszínközeli kísérletinél ekkor tapasztalhatjuk a felszín megemelkedését is. A törőterheiésit számítjuk: P< = P

M— Pi + h (2) levő folyadék hidrosztatikus ahol h a csővezetékben nyomása. A rugalmas szakaszon bélül (P

0 Sí P <[ P/) többszörös terheléssel és visszterheléssel — kemény kőzetek vizsgálata esetén — a görbe különbözőképpen hajlik, amelyből az anyag repedezettségére és felépítésére tudunk következtetni. A presszióméteres kísérlet során kapott adatokat, a további számításokalt és eredményeket jól áttekinthető módon formanyomtatványon (kísérleti jegyzőkönyv) rögzítjük. A 60 másodperces térfogatmérési leolvasások adják a munkagörbe pontjait a mindenkori terhelési lépcsők ardinátáin. Ebből számítjuk ki, tekintetbe véve a kalibrációs görbét, a E összenyomódási modulust és a Pt törőszilárdságot, amelyet szelvényben ábrázolunk (3. ábra). A E presszióméterrei meghatározott — függőleges fúrólyukat tekintetbe véve — horizontális irányú öszszenyomódási modulus. Ezt a rugalmassági elmélet összefüggései szerint át tudnók számítani a talajmechanikában általában használt E

v vertikális összenyomódási modulusra, de célszerűbb és a valóságnak jobban megfelel az átszámítást az alábbi összefüggés segítségével végezni, amelyet Ménard minden talajféleségre vonatkozólag nagyszámú kísértet elvégzése után kapott: E

v = E/a (3) Az a reológiai együttható 1/4 és 1 értékek között változik a talajféiesiégtől és a tallaj struktúrától függően. Az együttható egyúttal magában foglalja a Poisson-féle számot és a talajok reológiai tulajdonságát. Pontos meghatározására a talajféleség ismeretén kívül a presszióméteres kísértettel meghatározott E/Pt hányados is szolgál. A pressziáméteres kísérlet eredményeiből — tapasztalati összefüggések segítségével — meg tudjuk határozni a talaj kohézióját, súrlódási szögét. Példaként kohézió nélküli talajok esetén a súrlódási szögre vonatkozó összefüggést közöljük: Pt — Po ib-2 (4) ahol nedves, homogén talajoknál — — b = .1,8 száraz, keményen fekvő talajoknál b = 3,5 középértékben — — — — — b = 2,5 helyettesítendő. Meg kell jegyezni, hogy nem javasolt a pressziáméteres kísérlettel meghatározott talaj-paramétereket a konvencionális talajmechanikai összefüggésekbe való egyszerű behelyettesítéssel talaj-stabilitási számításokra felhasználni. Célszerűen a Ménard-féle számító eljárásokat és tapasztalati összefüggéseket kell alkalmazni, amelyek minden lényeges talajmechanikai, illetve geotechnifcai feladat megoldására kiterjednek. A teljesség igénye nélkül, kizárólag a számító eljárás érzékeltetésére közöljük egy alaptestnél a megengedett feszültség (öm) számítására és az alaptest sülylyedésének meghatározására vonatkozó egyes összefüggéseket. A törőterhelés összefüggése: ot =t

0 y + k (P

t — P„) (5) ahol t

0 az alapozás mélységének megfelelő földterhelés 10