Hidrológiai Közlöny 1955 (35. évfolyam)

1-2. szám - Öllős Géza: Vízépítési műtárgyak alatti szivárgás vizsgálata, inhomogén altalaj esetén

HIDRAULIKA Az elmúlt évben közöltük a szerzőnek a homogén altalajban létrejövő szivárgással foglalkozó tanulmányát, melyben sók kísérlet mérési adatait összevetve statisztikai alapon kíván megoldást adni a műtárgyak alatti szivárgás műszaki jellemzőinek számításához. Ennek a munkának folvtatása mostani dolgozata, amelyben ugyanezeket a kérdéseket vizsgálja különböző módon rétegződött altalajban. Mivel ilyen 1alaj esetén a keresett értékek meghatározásához szabatos számítási eljárás nem áll rendelkezésünkre, a vizsgálat gyakorlati jelentősége még fokozottabb. Vízépítési műtárgyak alatti szivárgás vizsgálata inhomogén altalaj esetén* ÖLLŐS GÉZA A vízépítési műtárgyak alatti szivárgó vízmozgásokkal kapcsolatos elméleti és kismintakísérleti kutatások legnagyobbrészt a homogén talajokban lejátszódó szivárgásokra vonatkoznak. Ez azt jelenti, hogy a gyakorlatban előforduló szivárgó vízmozgásokat meglehetősen idealizálták, vagyis a tényleges talajszerkezettől függetlenítették. A homogén talajbeli szivárgásokra vonatkozó jól ismert Darcy-féle alaptörvényt a következő jelölések fejezik ki: • áh cl l (1) Ez az összefüggés a szivárgási sebesség és a hidraulikus nyomásesés közt i lineáris kapcsolatot foglalja magában. Ha a talajszerkezet olyan, hogy a Jc szivárgási tényező értéke a szivárgási tér minden egyes pontjában és minden irányban azonos, akkor a szivárgási sebességkomponenseket az alábbi öszszefüggések adják meg : 7 d h v

x = fc-jáx áh V,, = k-d y v

z — lc • áh (2) A h nyomásfüggvény a hely szerint változik : h = h (x, y, z) Megoldását a Laplace-egyenlet adja meg : • 92h , 9*h , 9 ^ + = 0, (3) 9a;

2 3 y922 amely szerint szivárgás szempontjából izotróp talaj esetén elméletileg az áramkép független a talaj szivárgási tényezőjétől, tehát magától a talajtól és azt csupán a határfeltételek határozzák meg. * Készült a Műszaki Egyetem I. sz. Vízépítéstani Tanszékén. Tanszékvezető : Németh Endre műegyetemi tanár, a műszaki tudományok doktora. A cikikhez tartozó fényképek a 44. és 45. oldal közötti mellékleten találhatók. A (3) egyenlet integrálása a gyakorlat legtöbb esetében azonban nem hajtható végre a határfeltételek kielégítéséből származó nehézségek miatt. Ezért a szabatos matematikai megoldások helyett csak közelítő módon lehetséges a műtárgyak alatti szivárgás áramképének meghatározása. Az elméleti kutatások mellett a kismintakísérletezés bevezetésével kialakult az egyenlet megoldásának mechanikus módszere is. A műtárgyak alatt található tényleges talaj azonban általában nem nevezhető szivárgás szempontjából homogénnek. A szivárgási tényező értéke az altalajban hely és irány szerint változhat, s ez esetben a talaj már többé-kevésbbé inhomogén. Még a homogén talajok bizonyos fajtáinál (például a lösznél) is eltérő lehet a függőleges és vízszintes irányú szivárgási tényező értéke. Az inhomogén talajok különböző formákban fordulhatnak elő. A szivárgási térben a szivárgási tényező változása lehet a) szabálytalan, h) szabályos. Ha a szivárgási tényező értékének a szivárgási térben való változása szabálytalan, akkor a 'szokásos talaj minta-vételek alapján történő laboratóriumi vizsgálatok helyett megbízhatóbban adja meg a tényező értékét a helyszínen történő próbaszivattyúzás. Fontos annak megállapítása ez esetben, hogy a különböző szivárgási tényezővel rendelkező településeknek (például agyagmagoknak) milyen a térbeli alakjuk és milyen az eloszlásuk a szivárgási térben. Ha a szivárgási tényező változása valamilyen törvényszerűség szerint történik, akkor az altalaj szerkezeti felépítettsége kifejezhető rendszerint geometriai adatokkal. Ilyen esetekben a szivárgási tényező hirtelen változik a különböző talajfizikai sajátosságokkal rendelkező talajrétegek elválasztó felülete menten. Inhomogén talajban létrejövő szivárgó vízmozgások kifejezésére nem használható már a (2) egyenlet. Ha a szivárgási tén\ e/.ő értéke a ko-