Vízügyi Közlemények, 1963 (45. évfolyam)

1. füzet - I. Kézdi Árpád: Semleges feszültség és áramlási nyomás

10 Kézdi Árpád Az áramlási erő ugyanolyan határozott erő, mint a súly. A gravitációs és az áramlási erők teljesen azonos jellegűek; legtöbb esetben valamely földtömeg egyensúlyi vizsgálatának első lépése szivárgás jelenléte esetében abban áll, hogy meghatározzuk vektoriális összegüket, amit eredő tömegerőnek is hívunk. A gravitációs és a vízből származó tömegerők kétféle módon kombinálhatók Összegezhetjük a teljes súlyt és a kerületen fellépő semleges erőt; ezt a módszert alkalmaztuk a homok megfolyósodásának első vizsgálatában. A második módszer: összegezzük a vízalatti — tehát felhajtóerővel csökkentett — súlyt és az áramlási erőt; ezt alkalmaztuk a (3) egyenlet felírásakor. Ha az eredő nagysága zérus, előáll a megfolyósodás. A kétféle módszer minden esetben azonos eredményre vezet. Az a tény, hogy az első esetben a szivárgási erőket külön nem számítjuk s azok külön nem jelentkeznek, semmiképpen sem jelenti azt, hogy a szivárgás hatását figyelmen kívül hagyjuk. A viszonyokat a kétféle számításban arra az esetre, midőn h

v = 0 (1. 4. ábra) felfelé való vízáramlás mellett az 5. ábra tünteti fel. A fentiek alapján most már — legalábbis a függőleges szivárgás esetére — bevezethetjük a hatékony térfogatsúly fogalmát: ezen azt az eredő térfogatsúlyt értjük, mellyel a hatékony függőleges feszültségek számíthatók a talajtömegben. Eszerint tehát a hatékony térfogatsúly (y) : y = y száraz vagy nedves talaj esetén ; y = y', — y

t — y

v telített talajban, áramlás nélkül; y = y'/ = y', + iy

v telített talajban, lefelé áramló víz esetén; y = yí' = yí — iy

v telített talajban, felfelé való áramlás esetén. 4. Áramlási nyomás kétdimenziós áramlás esetén Az előző pontban mondottak a legegyszerűbb esetre, a függőleges szivárgás esetére vonatkoztak. Vizsgáljuk meg a következőkben az általános esetet s pedig a kétdimenziós potenciálos vízmozgás keretében. Legyen a 6. ábrán feltüntetett 1234 négyszög egy talajtömeg térfogateleme. A térszín legyen vízszintes. Először a sztatikus állapotban fellépő erőket fogjuk analizálni. A talajtömeg vízzel telített; a taljvíz szintje a térszínnel azonos. Mindezek a feltevések az általánosságot egyáltalán nem érintik. A 6. ábra esetében tehát vízmozgás nincs; a négyszög oldalain elhelyezett piezométer-csövek mindegyikében a víz azonos magasságig, a szabad vízfelszín magasságáig fog emelkedni. Az a jelű ábra feltünteti a négyszög oldalain fellépő sztatikus víznyomásokat; a b ábra pedig a szembenlévő oldalakon fellépő víznyomások különbségeit ábrázolja. A hidrosztatika törvényei szerint e víznyomások erdője adja a felhajtóerőt-, az erők vektoriális összegezését а с jelű ábrarészen látjuk. A y

t tömegerőt — a térfogatelemben lévő talajszemcsék és víz súlyát — tehát a y

v nagyságú felhajtóerő fogja csökkenteni; hatékony feszültségként csak a Yt - Yv = Y't = (Ys - Yv) (! - ") nagyságú tömegerő megfelelő q

1 és q

2 komponensei fognak a talajtömegben továbbadódni.