Hidrológiai Közlöny, 2013 (93. évfolyam)
2013 / 3. szám - Farkas József - Nagy László - Dudás Zsuzsanna: A kolontári vörösiszap-katasztrófa geotechnikai tanulságai
68 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2013. 93. ÉVF. 3. SZ. Erre negyedidőszaki képződmények, többnyire vékony, fiatal, völgytalpi üledék települtek. A katasztrófa után a gátak állapotának felderítése, az altalajviszonyok megismerése es az állékonysági, teherbírási és süllyedési számítások megbízható elvégezhetősége céljából több nagyátmérőjű, folyamatos magminta vételt lehetővé tevő fúrást mélyítettünk. A tönkrement gátszakaszt a terepszinten fúrógéppel hetekig nem lehetett megközelíteni. A korabeli tervek alapján megállapítható volt, az állékonysági vizsgálatokhoz szükséges altalaj rétegződés es talaj fizikai jellemzők meghatározásának hiánya. A tervezéskor nem készült megfelelő minőségű es mennyiségű feltárás és laboratóriumi vizsgálat, megfelelő mélységű fúrások es a talaj- mechanikai paraméterek megfelelő minőségű laboratóriumi vizsgálata. Geotechnikai szempontból a terület altalajának felépítése „egyszerű”. A mérnöki tevékenység szempontjából masszív rétegként, a felszíni rétegek feküjeként a mar említett 0,4- 9,4 méter mélységek között jelentkező 30-50 méteres vastagságú kékesszürke agyag azonosítható. Ezen réteg fölött a Torna-patak hordalékából három réteg emelhető ki, melyek egyes helyeken hiányoznak is: • Az építés előtti terepszint alatt 0,4-3,0 m vastagságú holocén homokos iszap, iszapos finomhomok, homokos a- gyag volt. Ezek többnyire lazák; a talajvíz alatt plasztikusak, esetenként folyósak. • E fedőréteg alatt, illetve ahol az hiányzik, ott a térszín alatt 0,5-3,5 m vastag finom-, közepes- es durva homok található. • Homokos, görgeteges kavics, agyagos durvakavics te- rasz-összlet, amely tömör, jő állapotú. Vastagsága 0-8,8 m. A legnagyobb vastagságot a Torna-patak völgyében éri el. Ezek a szemcsés illetve gyengén kötött rétegek a kékesszürke agyag felett a kazetta egész területén összefüggően mindenhol megtalálhatok a felszínen, kivéve a gátszakadás helyen (3. ábra) A gátszakadás helyénél csupán 30-50 cm volt a pannon agyag feletti üledék, amit gyakorlatilag el is távolítottak a gát alapozásakor, vagyis a gátszakadás helyén a gát közvetlenül a kompresszibilis kékesszürke agyagra került! A kékesszürke agyag a plasztikus indexe alapján közepes és kövér agyagnak minősíthető (Ip = 34-54 %). Felső része könnyen sodorható; melyebben merev állapotú. Helyenként meszes, mészkő-törmeléket, ritkán kavicsbetelepülést tartalmaz. A függőleges vízáramlás szempontjából vízzárónak tekinthető 3. ábra. A kékesszürke agyag feletti retegek vastagsága A kékesszürke agyagban a CPT szondaellenállás qc = 0,1-3,0 MPa közötti értékű a terepszint alatti 14,8 m-es mélységig; meglehetősen alacsony érték, ami a mélységgel szinte nem is változott. Ennek megfelelően a nyírószilárdsági paraméterek es az összenyomódási modulus is alacsony volt. A kékesszürke agyag nyírószilárdságának csökkenése az agyagok fizikai tulajdonságait es a nyírószilárdságukat is nagymértékben befolyásolja az ásványi összetételük. Az ásványos összetételen belül nagy fontossággal bír a jelenlevő kationok megoszlása. A gátszakadás közelében mélyített fúrásainkból vett kékesszürke pannon agyagminták röntgen diffrakciós es differenciál termoanalitikai vizsgálata szerint az uralkodó agyag-ásványok Na-tartalmú montmorillonit es kevert szerkezetű Na tartalmó klorit-montmorillonit voltak. A mennyiségi értékelést a 2. táblázat tartalmazza. 2. táblázat A talajok ásványtani vizsgálatának eredményei Ásványok- 4,0 m mélyről- 9,0 m mélyről illit 5-6% 6-7% klorit 9-6% 6-10% montmorillonit - Na 39-40%! 51-52%! ossz. agyagásv. tartalom 52 - 53 % 64 - 69 % kaiéit 23,3 % 18,1 % egyéb ásvány kvarc, Na2CC>3 xH20 kvarc, Na2C03 xH20 A gátszakadásnál a töltés alatt közvetlenül elhelyezkedő, nagy vastagságú kövér agyagban a Na - montmorillonit a domináló ásvány, amely túlnyomó részben nagy fajlagos felületű, kolloid alkotórészekből all, amelyek rácsszerkezete hármas rétegű. A montmorillonitnak feltűnően nagy a kati- on-cserélő képessége. Az agyagok tulajdonságait az agyagásvány típusán túl jelentősen befolyásolja a kicserélhető kationja. A magyarországi montmorillonitos agyagok kozott túlsúlyban vannak a Ca-ot, mint cserélhető iont tartalmazó talajok, amelyeknek a Mg-ion mennyisége is jelentős. A gátszakadás pannon a- gyag altalajában levő montmorillonit a vizsgálatok eredményei szerint döntően Na-iont tartalmaz. Valószínűleg az a- gyagot 12 év úta „áztató” nátronlúg (NaOH) hatására ioncsere következett be; a Ca es Mg helyére Na ion lepett. A kation-csere miatt a talaj szárazon sziklakemény, nedvesen akár folyóssá válhat. A „folyóssá” váló talaj nyírószilárdsága drasztikusan csökken. 3. táblázat. A talajvíz kémiai vizsgálata Szulfátion tartalom (SO42 ) mg/1 544 - 740 Kloridion tartalom (Cl ) mg/1 1200 - 1500 PH 12,68- 12,95 Vezetőképesség gS 31800-32200 Összes oldott só mg/1 10660- 13410 Nátrium tartalom (Na+) mg/1 3400 Hasonló képet mutat a talajvíz vegyelemzése is (3. táblázat). A lúgok es bázikus sók szempontjából erősen agresszívnek tekinthető a talajvíz, igen magas Na ion tartalommal es pH értékkel. A gátszakadás leírása A hányó-vízmérleg szerint a X. kazettán 2010. tavasza óta jelentős mennyiségű „többletvizet” taroltak, A zagyszint, es a folyamatos üzem miatt a vörösiszap szintje is egyre emelkedett a tározóban, úgyhogy előkészületeket tettek arra, hogy az üres X/A kazetta vörösiszapot fogadhasson. A 2010. szeptember 30-i felmérés szerinti 4,4 m volt a vízoszlop átlagos vastagsága a vörösiszap felett. A korábbi engedélyek szerint a X. kazetta engedélyezett maximális betöltési szintje 216,0 mBf volt, amit végül is 12 cm-re közelített meg a vízszint a gátszakadáskor. Ez volt az addigi legnagyobb terhelés (vörösiszap+víznyomás) a gáton. Bar a gyár kárelhárítási tervében 300 000 m3 kiömölhető víz szerepelt, a vörösiszap tetején levő víz ennek mintegy háromszorosa volt, es gátszakadáskor a viz még csaknem u- gyanennyi híg iszapot vitt magával. A kiomlott anyagot mintegy 1,65 milliú köbméterre becsülte a hatóság!
