Vízügyi Közlemények, 1963 (45. évfolyam)

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

4 Kézdi Árpád Vegyünk fel a 2 mélységben egy egységnyi, vízszintes felületet. Ez a metszet részben szemcséken, részben pórusokon halad át. Az egyedi szemcsék belsejében fellépő feszültségeket meghatározni, mint említettük, nem tudjuk, ezért a következő gondolatmenetet alkalmazzuk. (

Taylor, 1948). A tényleges felület "helyett egy olyan felületet veszünk figyelembe, mely mindvégig a szemcséken kívül halad, de tartalmazza a szemcsék infinitezimális érintkezési pontjait — vagyis azon erők támadáspontjait, melyek a szemcsék közötti feszültségeket előidézik — s a lehető legközelebb halad az előbbi sík felülethez. így egy, a szemcséket érintő hullámos felületet kapunk, mint azt az 1. ábra érzékelteti. Ez a hullámos felület végig a pórusvízben halad, kivéve a szemcsék infinitezimális érintkezési pontjait, ezért a pórusokat kitöltő vízben keletkező feszültségek voltaképpen az egész felületen működnek. E feszültségeket a talajmechanikában általános megjelöléssel pórusfeszültségeknek, vagy semleges feszültségeknek nevezzük; lia a feszültség nyomás és a pórusokat víz tölti ki, a pórusvíznyomás megjelölés is szokásos. A vizsgált esetben e semleges feszültség értéke — áramlás nincs — : u = zy

v. E semleges feszültségek minden szemcse, minden oldalán működnek, de nem nyomják egymáshoz a szemcséket. Ez a jellegük indokolja a semleges jelzőt; ennek következménye az is, hogy a súrlódás következtében fellépő nyírószilárdság számítása során nem vehetők figyelembe. Meg kell még jegyezni azt is, hogy míg a szemcsék közötti feszültségeknek általában normális és tangenciális összetevőik vannak, addig a semleges feszültségeknek nincs nyírási komponensük. A talajtömegben fellépő feszültségek számításához az előbbiekben említett egyedi erők vektoriális eredőjét kell alapul venni s ezt kell osztani a hullámos felületnek a síkra való vetületével. A számításbavett felületnek mindenesetre elegendő nagynak kell lennie ahhoz, hogy reprezentatív legyen az eredmény. A jelen esetben a számítandó feszültség függőleges; a vízszintes feszültségek kiegyensúlyozzák egymást. Ha már most az egységnyi felület fölötti talajtömeg súlyát kiszámítjuk, megkapjuk a felületen működő teljes feszültséget: a

z = z y

t, ahol y

t a vízzel telített talaj térfogai súlya. Ha ebből a teljes feszültségből levonjuk az előbbiekben kiszámított semleges feszültséget, akkor megkapjuk a szemcsék között működő, teljesen szabálytalan eloszlású és irányú feszültségeknek a vízszintes, sík felületre vonatkoztatott átlagos ériékét: ezt a feszültséget szokás a talajmechanikában hatékony feszültségnek nevezni. Értéke a fentiek szerint : = * Yt - г Yv = zÍYt - Yv) = zYt> ahol y'

t-1 a talaj vízalatti térfogatsúlyának is szokás nevezni. 1. ábra. A feszültség fogalma talajokban Bild 1. Begriff der Spannung in Böden