Vízmozgások és hatásaik a talajban
description
Transcript of Vízmozgások és hatásaik a talajban
![Page 1: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/1.jpg)
Vízmozgások Vízmozgások és és
hatásaik a talajbanhatásaik a talajban
![Page 2: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/2.jpg)
Vízmozgások okai
• Gravitáció• Kapillaritás• Termoozmózis• Elektroozmózis• A szemcsék szívóhatása (suction)• Terhelés okozta vízmozgás
![Page 3: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/3.jpg)
Talajbeli vízmozgások káros következményei
• víztartalomnövekedés szilárdságcsökkenés, duzzadás, roskadás
• víztartalomcsökkenés zsugorodás
• vízmozgásszemcsemozgás, kimosódás
• föld alatti (munka)térbe áramló víz használatvesztés• vízszintemelkedés
víznyomás növekedése a szerkezeteken• vízkémiai változások
korrózió, talajjellemzők romlása
![Page 4: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/4.jpg)
Hidraulikai alapok
![Page 5: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/5.jpg)
Hidraulikai alapok
• Hidrosztatika• Folyadékok kinematikája• Hidrodinamika
![Page 6: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/6.jpg)
Hidrosztatika• Newton a viszkozitásról
( dv / dl )• Euler a víznyomásról
p = po + h · v · g• Archimédesz a felhajtóerőről
Ff = V · v · g• Pascal a víznyomás terjedéséről
p = pk + h · v · g
![Page 7: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/7.jpg)
Folyadékok kinematikája
• Permanencia egy szelvénybenQ = const. A = const. vk = Q / A = const.
• Kontinuitás egy áramlási szakaszonQ = A · vk = A1· v1 = A2 · v2 = const.
• Lamináris-turbulens áramlás - Reynolds• Áramvonal• Áramlási típusok
egydimenziós, síkbeli, tengelyszimmetrikus
![Page 8: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/8.jpg)
Egydimenziós vízmozgás
![Page 9: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/9.jpg)
Síkbeli áramlás
![Page 10: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/10.jpg)
Tengelyszimmetrikus vízmozgás
![Page 11: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/11.jpg)
Hidrodinamika
• Bernoulli törvénye • Reynolds eredményei
![Page 12: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/12.jpg)
Bernoulli törvénye
hidraulikus gradiensI=hv/L
![Page 13: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/13.jpg)
Egy m.g súlyú vízrészecske energiája
• Helyzeti energia
• Nyomási energia
• Mozgási energia
zgmEh
ρmpVpEp
2vmE
2
m
Egységnyi súlyú vízrészecske összes energiája
g2v
gρpzH
gmE 2
vE
![Page 14: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/14.jpg)
Reynolds kísérleti eredményei
hidraulikus gradiens I
közé
pseb
essé
g
v k
m/s
laminárisVk=C1.I
turbulensVk=C2.I0,5
![Page 15: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/15.jpg)
Reynolds-számHidraulikai sugár
Kinematikai viszkozitás
Csőbeli áramláskor
Rv
R ke
KAR
Kritikus Reynolds-szám 580Rekr
Lamináris áramlás Re < Rekr
ICvk 2Dg
321C
![Page 16: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/16.jpg)
A talajbeli vízmozgás (szivárgás) alaptörvényei
![Page 17: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/17.jpg)
A szivárgás empírikus megközelítéseDarcy-törvénye
![Page 18: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/18.jpg)
A szivárgás kísérleti megközelítése: Darcy törvénye
vs=k·(Is –I0)
![Page 19: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/19.jpg)
A szivárgás elméleti megközelítése: Koženy csőköteg-modellje
N db D0 átmérőjű L hosszúságú cső• Feltételek
– a csövek belső palásfelülete = a szemcsék felülete– a csövek belső térfogata = a talaj hézagainak térfogata
• Eredmények
N = …. D0 = …..
23
5 1 hde
egCk
e
evv ks 1 h
h dkeCI
1
14
![Page 20: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/20.jpg)
A talajok hidraulikai paramétereinek jellemző értékeitalajfajta
áteresztőképességk m/s
I0 küszöbgradiens
Ih határgradiens
homokoskavics 10-3.....10-4 0 1
hlisztesiszap 10-5.....10-6 0,2 10
közepesagyag 10-8.....10-9 0,8 100
vs = k ∙ ( Is - I0 )
vs = k ∙ Is
![Page 21: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/21.jpg)
Áteresztőképesség meghatározása• Laboratóriumban
állandó víznyomásos vizsgálatváltozó víznyomásos vizsgálatkonszolidációs vizsgálat (lásd később)
• Terepenpróbaszivattyúzással (lásd később)
fúrólyukban pressziopermeaméterrelnyeletéssel aknában, árokban
• Közelítő eljárásokkalazonosító jellemzőkből képletekkel, diagramokkal, szerkesztéssel
![Page 22: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/22.jpg)
Laboratóriumi állandó
víznyomásos vizsgálat
Mért vízhozam: Q = Vv1 / t
Mért szivárgási sebesség: vs = Q /A
Alkalmazott hidraulikus gradiens: Is = hv / L
Vízáteresztőképességi együttható: k = vs / Is
![Page 23: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/23.jpg)
Laboratóriumi változó víznyomásos vizsgálat
Elemi dt időtartam alatt hv energiakülönbség mellett
• a talajon átáramló víztérfogat
dVv = vs ∙ At ∙ dt = k ∙ hv / L ∙ At ∙ dt
• a csőből kiáramló vízmennyiség
dVv = - dhv ∙ Acs
A kettő azonosságából
k ∙ hv / L ∙ At ∙ dt = - dhv ∙ Acs
A szétválasztható differeciálegyenlet
k ∙ dt = - L ∙ Acs / At ∙ dhv / hv
A megoldása k-ra kifejezve
összetartozó hv1 – t1 és hv2 – t2 leolvasásokkal
k = (Acs / At) ∙ L / (t2 – t1) ∙ ln (hv1 / hv2)
![Page 24: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/24.jpg)
Fúrólyukas mérés
pressziopermeaméterrel
Nyeletéses
vizsgálat
Terepi
áteresztőképességi
vizsgálat
![Page 25: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/25.jpg)
Áteresztőképesség meghatározása közelítő eljárásokkal
![Page 26: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/26.jpg)
Áramlási erő • Nagysága
Á = V ∙ Is ∙ v ∙ g• Iránya
az áramvonal érintője = a sebességvektor• Eredete
víznyomások eredője - a felhajtóerő• Hatásai
szuffózió, kolmatáció (finom szemcsék mozgása)
erózió (szemcseváz megbomlása)felszakadás, hidraulikus talajtörés
![Page 27: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/27.jpg)
Az áramlási erő levezetése
![Page 28: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/28.jpg)
szuffózió egy talajon belüli jelenségfinom szemcsék mozgása a stabil vázt alkotó szemcsék közttalajtípus
• durva szemcséjű, kohézió nélküli talaj nagy Cu-val • terjedelmes szemcsehiány S40 % alatti esetén• pontosabb értékelés a kolmatáció-kritérium alapján „kettébontással”
kolmatáció határfelületi jelenségfinomabb szemcséjű talaj bemosódása a durvább szemcséjűbe talajtípus
• D15(durva) > 4 ∙ d85 (finom) esetén• D50 és d50 alapján
Cu (U) figyelembevételével
Következmény az áteresztőképesség változása
![Page 29: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/29.jpg)
Erózióérzékeny
egy talaj, ha egyidejűleg teljesülnek a következők:
• CU 15 és S0,063 5
• S0,125 – S0,02 50 %
(a szemcsék felének átmérője 0,02 és 0,125 mm közt
van)
• IP 15 % esetén S0,063 – S0,002 2 S0,002
(az agyagtartalom az iszaptartalom felénél kevesebb)
![Page 30: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/30.jpg)
(BELSŐ) ERÓZIÓ
HIDRAULIKUS TALAJTÖRÉS
![Page 31: Vízmozgások és hatásaik a talajban](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062521/56814cb6550346895db9c201/html5/thumbnails/31.jpg)
Buzgárfogás Győrben a 2002 évi árvízkor