Hidrológiai Közlöny 1954 (34. évfolyam)

3-4. szám - Rétháti László: Összefüggések a víznívó helyzete és talaj alakváltozásai között

Rétháti L.: A víznívó és talaj alakváltozás összefüggései Hidrológiai' Közlöny. 34. évf. 1954. 3—4. sz. 135 A táblázatból megállapítható, hogy 1,4 m-es vízszintemelkedés kb. 61%-ára csökkenti le a törőfeszültséget, a határfeszültség növekménye pedig 9a

h = — 0,96 • dz kg/cm

2 vagyis pl. 50 cm talaj vízszintemelkedés közel 0,5 kg/cm

2-el csökkenti az alkalmazható határfeszültséget ! Azt is megfigyelhetjük, hogy a talajvíz csak akkor érezteti hatását, ha az alapsík fölé emelkedik. A 2. táblázat utolsó oszlopa segítségével képet alkothatunk a magas vízállás gazdasági következményeiről, z = — 0,30 m-es vízállásnál pl. t

e = — 0,82 m felelne meg vízmentes viszonyok között a —1,40 m-es alapozási síknak. Ez a különbség egy közepes volumenű épületnél 20—25 m

3 beton és 50—200 m

3 alap-kiemelési többlettel növeli meg az alapozási költségeket. Az alapok méretezése, melynek főrésze az alsó szélesség megállapítása, csak úgy lehet gazdaságos, és egyúttal biztonságos, ha a talajvízszint magasságát tényleges értékben vettük figyelembe ; a töréssel szemben fennálló biztonságnak a víznívó maximális értékénél is meg kell lennie. Meg kívánjuk még jegyezni, hogy a talajvíz bizonyos helyzetében növelheti is p

0 értékén keresztül a törőfesziiltség. A gravitációs víznívó felett ugyanis kapilláris feszültségek uralkodnak. A kapilláris huzófesziiltség mint negatív semleges feszültség jelentkezik ; értéke a víznívó magasságában u = 0, a vízszint feletti ht magasságban u == — hh • ő, ugyanitt a tényleges feszültség a (3) kifejezés értelmében p = p — u = t - y hjc- ö. A kapilláris járulékos feszültség értéke a legtöbb gyakorlati esetben elhanyagolható; jelentőségét inkább ott látjuk, mikor laboratóriumi, vagy helyszíni modell-kísérletnél az összehasonlítás, vagy minden körülmény rögzítése érdekében számolunk hatásával. Az önsúlyfeszültségi ábra megszerkesztését illetően utalunk a vonatkozó irodalomra (ir. 1., 237. oldal). b) a nyomás alatti talajvíz csökkentő hatása A 8. ábrán feltüntetett szelvényben az alapozási síkot a puha agyag alatt fekvő kavicsos WL jijifimmm 1 1 1 1 Piezometrikus szint / / / / / , I lllii k —. — Jló Áteresztő . . " 8. ábra. Nyomás alatti talajvíz; homoktalajon vettük fel, annak nagyobb igénybevehetősége miatt, illetve káros süllyedések és süllyedéskülönbségek elkerülésére. A víznívó megegyezik az agyag alsó síkjával, de a réteget átütve t-h magasságig felemelkedik, azaz h • ö értékű nyomás alatt áll. Kérdés, hogy ebben az esetben hogyan határozzuk meg az alap törőterhelését ? A szemcsés talaj bármely pontjában a víz hő nagyságú nyomás alatt áll, mely a szemcsék között mint semleges feszültség jelentkezik. Nem kétséges tehát, hogy az (5) egyenlet jobboldalának első tagjában a térfogatsúlyt y

t.„-val kell számolnunk. Vizsgáljuk most meg az agyag alsó síkján működő önsúlyfeszültségeket (p

0). Pozitívnak jelölve a nehézségi erő irányával megegyező előjelű feszültséget, a vizsgált síkon p

0 = t-y — h-ő (6) vagyis a víznyomás ellenkező előjelénél fogva csökkenti a vizsgált síkon az önsúlyfeszültségeket. A (6) kifejezés helyességét könnyen beláthatjuk, ha meggondoljuk, hogy abban az esetben, t-y ha hh = —~—, akkor p

0 — 0 o hidraulikus alaptörés következik be (ir. 6., 12. cikk) vagyis annak következtében, hogy p

0 = 0, a víz fel tudja emelni a vízzáró agyagtakarót. Fentiekből következik, hogy a vázolt esetben a talaj törőfeszültségét alábbi kifejezés adja meg : p

t = b.Y.V

a + (ty-h-ö) V„ (7) ahol y* a szemcsés talaj vízalatti térfogatsúlya y a vízzáró réteg térfogatsúlya. Könnyen bizonyítható, hogy a nyomás alatti talajvíz jelenléte egyenértékű azzal a felvétellel, mintha a t-h mélységű piezometrikus szint ténylegesen kialakult nyomásmentes szabad talajvízszint lenne. Mivel a vízzáró agyagrétegek relatív nedvessége szinte kizárólag r — 1, térfogatsúlyuk a telítettél egyezik meg, azaz a (7) kifejezésben y = yt• Tegyük fel, hogy a víz nyomása a vízzáró réteg jelenléte ellenére megsemmisül, és a vízszint ennek megfelelően a t-h mélységben helyezkedik el; ebben az esetben az alapsíkon működő geológiai nyomás az előző fejezetben mondottak értelmében : Po = (t — h) y

t + h-y

va és mivel y

v

a = yt— 1, p

0 = (t—h) y

t + h [yt— 1) =t-y

t — h-d (8) amivel állításunk helyességét bebizonyítottuk. A nyomás alatti talajvíz szerepét számpéldán kívánjuk bemutatni, rámutatva ugyanakkor, hogy az analógia a szabad és a szabadnak képzelt nyomás alatti vízszint hatása között nem teljes. Fogadjuk el a 7. ábra felvételét kiindulási alapnak. Tegyük fel, hogy a térszint alatt — 1,40 m-es mélységig vízzáró, puha telített agyagréteg fekszik (y = y

t = 2,05). Határozzuk meg a vízszint és törőfeszültség közötti összefüggést. A mélyen fekvő talajvízszintet és a nyomás alatti vízzel h — 1,4 m értékig fentiek értelmében úgy számol-