Vízügyi Közlemények, 1960 (42. évfolyam)

1. füzet - VI. Rétháti László: A talaj kapillaritásának mérnöki vonatkozásai

118 Rétháti László Zunker definíciója szerint a szabadon (alul-felül meniszkuszokkal határolt) szivárgó kapilláris víz a függő víz határesete: utóbbi akkor indul mozgásnak, mikor a vízszálak hossza h]2-vel egyenlő. Egyik eset sem ilyen egyszerű a valóságban. A talaj nem száraz, az áramlás során légzárványok keletkeznek, ezek az áteresztőképességre is kihatnak, az alsó légpárna fékezi a szivárgás'sebességét. Még nehezebb a helyzet, ha az áramlás kétvagy háromdimenziós, vagy lia a talaj rétegzett (1. pl. [24], p. 554). Érdekes megfigyeléseket tett Th. Oehler [21] függőleges vízszálak mozgására vonatkozóan. Azt találta, hogy a (6) egyenletnek megfelelő sebesség nem független a vízszál hosszától, jóllehet a hidraulikus gradiens minden esetben egység. Egy bizonyos L

r hosszon alul nem indultak meg a vízszálak, és az idézett képletből számítható sebesség csak L

v

m = 1500—1700 D

2 hossz esetében alakult ki. Az egyensúlyi viszonyokat Rode [29] igen világosan fogalmazza meg; a vízoszlopra 3 erő hat: a felső (Pj) és alsó meniszkuszra ható (P

2) felületi nyomás és az oszlop hidrosztatikus nyomása (3. ábra). Az egyensúly feltétele: Pj + q = p

2, illetve (17) 3. ábra. A függő kapilláris vízoszlopra ható erők Bild 3. Auf die hängende kapillare Wassersäule einwirkende Kräfte A végső következtetés tehát az, hogy R

l < R

2. IIa a csőbe vizet adagolunk, az alsó meniszkusz görbületi sugara nő. A zárt és nyílt kapilláris tartományokban kialakuló áramlási sebességet később fogjuk részletesen tárgyalni. A teljesség kedvéért meg kell itt vizsgálnunk a különböző irányú kapilláris vízmozgás esetét. Az általános egyenlet levezetésénél a Darcytörvény analógiájára felírt kifejezésből indulhatunk ki. A (12) egyenlet megfelelője — mivel a nehézségi erő csak az úthossz függőleges vetületén érvényesül (4. ábra) : • sin а к n (18) A levezetést mellőzve, a differenciálegyenlet megoldása: nh

c к sin

2 a In z sin a : sin a ~hT (19) 4. ábra. Tetszőleges irányú kapilláris áramlás Bild 4. Kapillare Strömung mit beliebiger Richtung а = 90° helyettesítéssel kiadódik а (13) egyenlet: а = 0° esetében, a l'Hospilalszabály kétszeri alkalmazásával az irodalomban a vízszintes kapilláris áramlásra