Vízügyi Közlemények, 1960 (42. évfolyam)

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

A talaj kapillaritásának (mérnöki vonatkozásai 173 fekvő rétegek homogenitásától is. A nedvesscgeloszlás a folyadék felületi feszültségétől, a talaj hőmérsékletétől és a párolgási viszonyoktól is függ. Sok olyan kérdés van, amire a szokásos laboratóriumi kísérletek és az ismert elméletek nem adnak választ: emelkedési sebesség és telítettségi viszonyok két réteg, vagy ferde áramlási irány esetében, a talaj dréneződésével kapcsolatos jelenségek. Ugyanakkor jelentős eredmények születtek a kötött talajok kapilláris vizsgálata terén, amivel érdemes bővebben foglalkoznunk. Az utóbbi évekig általános volt az a felfogás, hogy a kapilláris emelkedés magassága agyagban meghaladhatja az 50—100 m-t is. Ez az elképzelés abból a szemlélétből következik, mely minden kritika nélkül elfogadja az „ideális talaj"-ra, vagy éppen az egyedi hajszálcsövekre megállapított törvények általánosításának elvét. A felfogás tarthatatlanságára az utóbbi években már sok kutató mutatott rá. A kérdéssel főleg a szovjet talajtan foglalkozott sokat (Kacsinszkij, Puri, Asztapov, Biikovszkij, Rode, Viljamsz). Abból indulnak ki, hogy a vízmozgás szempontjából nem közömbös, hogy a talaj szerkezetes (strukturális), vagy szerkezet nélküli. Szerkezetes talajokban — és a legtöbb természetes iszap és agyag ilyen — a kapilláris áramlás a repedésekre, gyökérjáratokra, tehát az aggregátumok közötti terekre korlátozódik; innen szívódik fel lassan magába a rögbe, hasonlóan ahhoz, ahogy szemcsés talajok finomabb kapillárisai a durvábbakból nyerik vizüket. Egy ilyen rögön belül — és így a szerkezet nélküli talajok esetében is •— a kötött víz annyira leszűkíti a hatékony póruskeresztmetszetet, hogy meniszkusz sem tud kialakulni, vagy ha igen, olyan nagyok a súrlódási veszteségek, hogy az áramlási sebesség gyakorlatilag zérus. Az elméleti megfontolásokat számos kísérlet igazolja. Puri (1939) olyan talajokra is, melyek a 0,002 mm-nél kisebb szemcsékből 60%-nál többet tartalmaztak, csak 200—330 cm-t mért. Biikovszkij (1935) kapillariméterrel végzett vizsgálatok alapján 100—500 cm-t ad meg zavartalan mintákra. Kacsinszkij (1947) löszös iszapra 5 év alatt 350 cm-es maximális emelkedést figyelt meg, természetes körülmények között is mindig 6 m-en aluli értékeket. Rode löszös iszapot vizsgálva, 150—355 cm közötti értékeket mért. A példák is igazolják, hogy iszap- és agyagtalajban a kapilláris jelenségek a makropórusokban zajlanak le. Ezért alakulhat ki korlátozott emelkedési magasság és viszonylag nagy sebesség: a súrlódási veszteségek lényegesen kisebbek, mint a laboratóriumi zavart (átgyúrt vagy por alakú) mintákból, vagy elméleti számításokból levezethető értékek. Hasonló jelenséget tapasztalunk, ha a laboratóriumi k-tényezőt összehasonlítjuk a helyszínen meghatározott értékekkel. Az agyagot vízzárónak tekintettük sokáig, hiszen a laboratóriumban meghatározott áteresztőképességi együtthatója 10"'—10 s cm/s. Hogy ez mennyire nerp így van, arra rámutatnak szerző [27] helyszíni kísérletei is: felszínközeli agyagokban (—3—4 m) megfelelő kísérleti elrendezéssel egydimenziós áramlást állítva elő, 10 1 cm/s nagyságrendű értékeket mért. Az eltérés fő oka az, hogy a 4—5 cm átmérőjű — a magvétel során többnyire össze is tömörödött — minta belsejében kisebb valószínűséggel fordul elő a minta teljes hosszán végighúzódó nagyátmérőjű járat, illetve járatok. Erre az analógiára való hivatkozást az teszi lehetővé, hogy a szivárgási és a kapilláris jelenségek a talaj ugyanazon jellemzőivel vannak összefüggésben (hézagok, járatok mérete, kapcsolata, a hézagtér-rendszer felépítése); Zunker [38] javasol is olyan formulát, melyből к és h

c kölcsönösen átszámíthatók.