Hidrológiai Közlöny 1965 (45. évfolyam)

6. szám - Dr. Ungár Tibor: A rétegazonosítás üledékfizikai módszereiről

Hidrológiai Közlöny 1965. 5. sz. 253 HIDROGEOLÓGIA A rétegazonosítás üledékfizikai módszereiről Dr. UNGÁK TIBOR I. Célkitűzés A műszaki földtani és a jelentékenyebb talajmechanikai vizsgálatok során fontos az azonos földtani korú és keletkezésű rétegek megbízható azonosítása. A szokványos talajmechanikai vizsgálatok során a rétegek megnevezése és azonosítása többnyire néhány egyszerű módon meghatározható fizikai jellemző segítségével történik (szemcsés rétegeké a szemcseeloszlás, kötött rétegeké a plasztikus index alapján). Ezek az üledékfizikai jellemzők azonban gyakran nem tükrözik a rétegminták természetes, az egyező földtani eredeten alapuló összetartozását. A földtani alapelvű rétegazonosítás általában a rétegek sokoldalú (komplex) üledékföldtani tanulmányozásán alapul, amelyhez a következő sajátságok vizsgálata tartozik : 1. Üledékfizikai sajátságok (szemcseeloszlás, likacstérfogat stb.). 2. Ásványos összetétel (homokféleségek mikromineralógiai vizsgálata, agyagféleségek DTA-, röntgenelemzése stb.). 3. Egyes vegyi sajátságok (mészkarbonát-tartalom, redoxtulajdonságok, adszorbeált ionok stb.). 4. Az ősmaradvány-tartalom vizsgálata (fúrásmintákban főleg a mikrofauna és a spóra-pollentartalom tanulmányozása). Sokszor még ezek a vizsgálatok sem nyújtanak megbízható adatokat az egyértelmű rétegazonosításhoz, néha viszont gyakorlati akadályok gátolják a sokoldalú üledékföldtani vizsgálat elvégzését: 1. A rétegek sokszor ősmaradvány mentesek. 2. Máskor tartalmaznak ugyan ősmaradványokat, azonban azok nem eléggé kor- ós körnvezetjelzőek s a rétegek finomabb — a műszaki altalaj vizsgálat célját valóban érdemlegesen szolgáló — elkülönítésére nem nyújtanak módot. 3. A fiatal korú, főként a negyedkori képződmények földtani tagolása viszonylag rövid ideje kezdődött meg, a finomrétegtani felbontásukat csak néhány típusszelvényben végezték el. Ez azért lényeges, mivel a műszaki földtani, talajmechanikai munka többnyire éppen ezekkel a fiatal korú rétegekkel kapcsolatos. 4. Az ásványos összetétel vizsgálatát homokrétegek azonosítására egyre gyakrabban használják, s az ilyen irányú tanulmányok értékes eredményekre vezettek. Agyagos üledékeknek az agyagásványok alapján való párhuzamosítására viszont csak csekély számú kísérlet ismeretes. 5. Az említett módszerek használatát a műszaki jellegű altalaj vizsgálatokban megnehezíti az, hogy elvégzésükhöz külön szakértő, esetleg több szakértő szükséges. 6. A sokoldalú üledékföldtani vizsgálat — a műszaki altalajfeltárás szemszögéből tekintve — meglehetősen időigényes és jelentős felszerelést kíván. E nehézségek miatt több szerző — főként talajmechanikai alapról kiindulva — oly módszereket javasolt, amelyeknek célja a rétegazonosításnak oíy üledékfizikai jellemzőkkel való megoldása, amelyeket a szokványos talajmechanikai vizsgálatok során mindenkor meghatároznak. Régebbi Casagrande módszere [1, 2], újabban hazai viszonylatban Fehérvári M. és Szalay M. [3], továbbá Járay J. [4—7] javasoltak ilyenfajta módszereket. Ebben a tanulmányban röviden ismertetjük módszerünket, megvizsgáljuk a tisztán fizikai jellemzőkön alapuló rétegazonosítás elvi lehetőségeit, s közöljük a módszerekkel kapcsolatos gyakorlati tapasztalatainkat. (Megjegyzendő, hogy csupán a kötött rétegek azonosítására szolgáló módszerekkel foglalkozunk). II. A módszerek Az ismertetendő módszerek az üledékek képlékenységi sajátságain alapulnak. A talajmechanikában a képlékenységi tulajdonságok jellemzésére általánosan használatos jelzőszámok : a) Folyási határ (F) az üledék száraz súlyának százalékában kifejezett azon víztartalom, amely mellett a Casagrande-fóle készülékben, szabványos körülmények között az üledékpépbe vágott árok 25 ütés hatására 1,0 cm hosszban összefolyik. A vizsgálatok alapján a folyási egyenest kapjuk, amelynek segítségével a 25 ütéshez tartozó víztartalom, vagyis a folyási határ megállapítható. b) Sodrási határ (P) az a víztartalom, amely mellett az üledékből sodort 3 mm vastag szál éppen töredezni kezd. cj A folyási határ ós sodrási határ különbségét plasztikus idexnek nevezzük (Pi = F—P). 1. Casagrande módszere Casagrande összerendező rendszer vízszintes tengelyére a folyási határ, függőleges tengelyére a plasztikus index értékeit vitte fel (képlékenységi grafikon) s azt tapasztalta, hogy az azonos rétegből származó minták pontjai közelítőleg ferde egyenesek mentén helyezkednek ei. Az egyenesek közel párhuzamosak a Pi = 0,73 (F — 20) egyenessel (az ún. A-vonalY&X). Az azonosítás tehát úgy történik, hogy a vizsgált rétegminták adatait a képlékenységi grafikonban ábrázoljuk ; azok a minták, amelyeknek pontjai ugyanazon az egyenesen sorakoznak, a módszer feltételezése szerint azonos rétegből származnak. 2. Fehérvári M. és Szalay M. módszere a Casagrande-féle módszer továbbfejlesztése. Jellemzőnek a képlékenységi grafikon ferde egyenesének az F tengellyel való metszéspontját tekintik, s ezt az értéket azonosítási indexnek (Ai) nevezik. Az azonosítási index az 0,73 • F — Pi Ai =— 0,73 összefüggésből számítható, vagy a szerzők által közölt nomogrammal állapítható meg. E módszer használata céljából a szelvényszerűen felrajzolt fúrások mellett megfelelő mélységben fel kell