1. Bevezető Földművek‘adás-ált...MSZ EN ISO 14688-2 64 Az iszapok és agyagok...

1

1. Bevezető Földművek

2Földművek - Fogalmak

Földmunka – a föld fejtése, szállítása, beépítése

Földmű – a kész létesítmény

Földművek funkciói közlekedési pálya: út, vasút, repülőtér,

vízépítési földmű: gát, csatorna, árok, tározó, folyószabályozás, partrendezés,

felszín alatti munkatér: alapozás, műtárgy, közmű részére

területrendezés: terepfeltöltés, tereprendezés, földalatti terek kialakítása,

bányászat: anyagnyerőhely, külfejtés,

hulladéklerakás: lerakók, szeméttelepek, meddőhányók

3Jellemző mintaszelvények

útépítés

vasútépítés

4Jellemző mintaszelvények

árvízvédelem

5Földművek tervezése

Pre-klasszikus geotechnika

- kb. XVIII. századig tapasztalat alapján

- 1700 – 1776: „durva” talajosztályozás

Klasszikus talajmechanika

- 1776 – 1856: Coulomb, Rankine, …..

- 1856 – 1910: Darcy, ………

Modern talajmechanika

- 1910 – 1927: Atterberg, Bell, Terzaghi …….

- 1936 – Proctor ………………..

- 2000 – Eurocode

6

Útépítésvisszapillantás

7Útépítés - visszapillantás

8Útépítés - visszapillantás

9Útépítés - visszapillantás

Ókor – Római birodalom

10Útépítés - visszapillantás

11Útépítés - visszapillantás

12Útépítés - visszapillantás

13

Árvízvédelemvisszapillantás

14Árvédelmi gátak - visszapillantás

15Árvédelmi gátak - visszapillantás

16Árvédelmi gátak - visszapillantás

17Árvédelmi gátak - visszapillantás

18Árvédelmi gátak - visszapillantás

19Árvédelmi gátak - visszapillantás

20Árvédelmi gátak - visszapillantás

21

Napjaink feladataiSzabványok

22Napjaink néhány jellemző földmű építési feladata

• Magassági vonalvezetés• Helyszínrajzi vonalvezetés• Pályaszerkezet• Gazdaságos és környezetbarát tervezés• Útkorszerűsítések• ……….• Vasútkorszerűsítések• ……….• Árvédelmi gátak problémái• ……….• ……….• Hulladéklerakók problémái• ……………….

23Szabványok, előírások

Eurocode 7 és a hozzá kapcsolódó szabványok ÚT 2-1.222:2006 - Utak és autópályák létesítésének

általános geotechnikai szabályai D11 - Vasúti alépítmény tervezése, építése,

karbantartása és felújítása TC 396 - Earthworks (folyamatban) MSZ 15290:1999 - Vízépítési földművek tömörségi

előírásai ………. ………..

24

Talajok általános

tulajdonságai

25

légkör vízöv kéreg

kiemelkedett kőzetek

mállott kőzetek

laza üledékek

metamorf kőzetek

üledékes kőzetek

Nap energia

folyós magma

magmás kőzet

A Föld belső energiája

mállás szállítás kőzettéválás

átalakulás

beolvadás

átalakulás

kristályosodás

kiemelkedés

mélység nyomás

hőmérséklet

Talajok általános tulajdonságai

26Talajok általános tulajdonságai

A kőzetek rendszere és jellegzetes fajtái

Mélységi gránit, szienit, diorit, gabbro

Telér granitoporfirit, gabbroporfirit

Kiömlési riolit, dácit, andezit, bazaltmagmás

Tufák riolittufa, bazalttufa, andezittufa

laza görgeteg, kavics, homok, agyagtörmelékes

összeálló konglomerátom, breccsa, homokkő, lösz

maradék márga, mészkő, dolomitkémiai

oldatból kivált kaolinit, bentonit, bauxit, kősó, termőtalaj

szénkőzetek kőszén, barnaszén, lignit, tőzeg

üledékes

szervesszénhidrogének földgáz, kőolaj, paraffin, aszfalt

regionális agyagpala, csillámpala, fillit, gnájsz,

kontakt márvány, szarukő, metakvarcitmetamorf

dinamo milonit

A talaj alkotórészei

Főalkotók• szemcsék - szilárd fázis• víz - folyékony fázis• levegő - légnemű fázis

Egyéb alkotórészek• szerves anyagok• mész vagy más kötőanyagok

A talajok tulajdonságait meghatározza

• az alkotók saját tulajdonságai állandó, azonosító jellemzők

• az alkotórészek aránya állapotjellemzők

• az alkotók kapcsolatrendszere talajszerkezet

• a talajt érő hatások talajtörténet

29

A talajalkotók tulajdonságai

A szemcsék tulajdonságai

• méret• alak• anyagi összetétel• sűrűség• fajlagos felület

A szemcseméretek beosztása

Szemcsecsoport Szemcsefrakció Jelölés Szemcseméret(mm)

Nagyon durvaKőtömb LBo > 630Görgeteg Bo > 200–630Macskakő Co > 63–200

Durva

Kavicsok Gr > 2,0–63Durva kavics CGr > 20–63Közepes kavics MGr > 6,3–20Apró kavics FGr > 2,0–6,3Homokok Sa > 0,063–2,0Durva homok CSa > 0,63–2,0Közepes homok MSa > 0,2–0,63Finom homok FSa > 0,063–0,2

Finom

Iszapok Si > 0,002–0,063Durva iszap CSi > 0,02–0,063Közepes iszap MSi > 0,0063–0,02Finom iszap FSi > 0,002–0,0063Agyag CI 0,002

A szemcseösszetétel jellemzése• szemeloszlási görbe

valamely d átmérőnél kisebb szemcsék súlyszázaléka

legtöbb információt adó ábrázolás

• háromszögdiagramos ábrázoláshárom frakcióra bontás

külföldön elterjedt

• számszerű paraméterekszázalékos összetétel Gr, Sa, Si, Cl %mértékadó átmérő dmegyenlőtlenségi mutató Cu=d60/d10

görbületi mutatató Cc=(d30)2/(d60.d10)hatékony átmérő dh

0

20

40

60

80

100

szemcseátmérő D mm

töm

egsz

ázal

ék

S

%

100 63 10 2 1 0,2 0,063 0,02 0,005 0,002 0,0002

kavics homok iszap agyag

C

A

B

100

0

Sa %

100 Si + Cl % 0

0

100

Gr %

A szemeloszlás háromszög-diagramos ábrázolása

A szemeloszlási görbe alakja

A szemeloszlási görbe alakjának megnevezése CU CC

Jól graduált > 15 1 – 3

Közepesen graduált 6 – 15 < 1

Rosszul graduált < 6 < 1

Hiányos szemeloszlású rendszerint nagy akármennyi (rendszerint < 0,5)

Szemeloszlás vizsgálataszitálással és hidrometrálással

37

A talajalkotók aránya

A talajok térfogatarányának jellemzői

Vh

Vl

Vv

Vs

V

lv

s 1

e.Sre

1 1+e

n

2.3. á

Az alkotók egymáshoz viszonyított arányai• víztartalom

w=mv/mshomok 5 % agyag 20-30 %

• hézagtényezőe=Vh/Vs

homok 0,3-0,6 agyag 0,5-1,0• telítettség

Sr=Vv/Vhtalajvíz alatt minden talaj 1,0talajvíz felett homok 0,2-0,4

agyag 0,8-0,9

s

vr

ss

vv

s

v1.

.e.S.V.V

mm=w

ρρ

ρρ

Térfogatsűrűségek• természetes ("nedves") térfogatsűrűség

n=mn/V súly- és nyomásszámításhoz

• száraz térfogatsűrűség

d=md/V tömörségi mutatóként

• telített térfogatsűrűség

t=mt/V talajvíz alatti talajra

• víz alatti térfogatsűrűség

=t - v felhajtóerővel csökkentett súlyból

41

A talajokalkotók kapcsolata,

a talajszerkezet

Talajszerkezet

• Szemcsekapcsolatok• Szemcse-víz kapcsolat• Szemcsék elrendeződése• Hézagrendszerek• Erőhatások

Szemcsekapcsolatok

közvetlenérintkezés

szegletvíz

nagyobb szemcsék :- kevés szemcsekapcsolat van - nagy erők adódnak át- a szemcsék között közvetlen érintkezés alakul ki- a feszültség eléri a szemcsék folyási határát- az érintkezési felület nő- a normál és súrlódási erők átadódnak

Szemcsekapcsolatok

diszpergált kapcsolat koagulált kapcsolat

agyagszemcsék : - a töltéssel bíró szemcsék körül hidrát-burok alakul ki- az ionoktól függően a szemcsekapcsolat diszpergált vagy koagulált

Szemcse-víz kapcsolat

Szemcsés talajok

• vékony hidrátburok• szegletvíz• kapilláris hatások• kapilláris kohézió

jelentéktelen szerep

Agyagok

• vastag hidrátburok• változó vízmegkötés• elektromos felületi erők• változó konzisztencia

meghatározó szerep

A kötött talajok konzisztenciája

• a konzisztencia változása a víztartalom növekedésévelmerev képlékeny folyós

• a konzisztencia definiciójaaz anyagi összetartás mértéke

• konzisztenciahatároka változás felmérésesodrási és folyási határ

konzisztencia- vagy Atterberg-határok

konzisztenciahatár sodrási folyási

jele wP wL

célja a kemény és a képlékeny állapot elválasztása

a folyós és a képlékeny állapot elválasztása

gyakorlati tartalma jól megmunkálható 10 % lejtőn lefolyik

meghatározása sodrási vizsgálattal Casagrande vagy kúpos vizsgálattal

A folyási határ meghatározásaa Casagrande-készülékkel

0

20

40

60

80

10 100ütésszám nví

ztar

talo

m

w %

25

wL

KÚPOS PENETROMÉTER

a folyási határ megállapításáraa Casagrande-készülék helyett

MSZE EN ISO/TS17893-12

Geotechnikai vizsgálatok.Talajok laboratóriumi vizsgálata

12. rész. Az Atterberg határok meghatározása

Folyási határ megállapítása

penetrométerrel

kúpbehatolási követelmények 80g/30° 60g/60°

kezdeti behatolás kb. 15 mm kb. 7 mm

a behatolások tartománya 15 – 25 mm 7 – 15 mm

max. eltérés a két egymást követő vizsgálat behatolása között 0,5 mm 0,4 mm

a wL-hez tartozó behatolás 20 mm 10 mm

10

20

30

44 46 48 50 52 54 56víztartalom %

kúp

beha

tolá

s m

m

51finom szemcséjű talajok

plasztikus index

a képlékeny tartomány hossza

a vízfelvevő képesség mérőszáma

egy talaj állandó tulajdonsága

jellemző értékek

IP 15 % vízérzékeny talaj

IP 25 % nagy vízfelvevő képességű,

duzzadásra-zsugorodásra is hajlamos talaj

PLP wwI

52Talajszerkezet

53Vegyes összetételű talajok

durva szemcsék vázszerkezete kitöltve

finom szemcsékkel

finom szemcsékmátrixában úszó durva szemcsék

54A talajszerkezet következményei

szemcsés talajok

vázszerkezet

csekélyösszenyomhatóság vibrációs tömöríthetőség súrlódási ellenállás nagyvízáteresztőképesség

agyagok

sejt-, diszpergált-, pehely-szerkezet

jelentős összenyomhatóság gyúró tömöríthetőség kohéziós ellenállás kicsi vízáteresztőképesség

55

Talajosztályozás

MSZ EN ISO 14688-1Geotechnikai vizsgálatok

Talajok azonosítása és osztályozása1. rész: Azonosítás és leírás

MSZ EN ISO 14688-2Geotechnikai vizsgálatok

Talajok azonosítása és osztályozása2. rész: Osztályozási alapelvek

MSZ 14043-2 Talajmechanikai vizsgálatok

Talajok megnevezése talajmechanikai szempontból

57Talajosztályozás

Megnevezés (azonosítás)

Állapotminősítés

Szervesség értékelése

(Szín, szag, egyebek)

58MSZ 14043-2:2006

Az osztályozás alapja

szemeloszlás alapján, ha

S0,06 40 % és IP 10 %

plasztikus index alapján, ha

S0,06 > 40 % és IP > 10 %

szemeloszlás és plasztikus index együttes értékelésével, ha

S0,06 és IP ellentmondó

59Szemeloszlás jellemzése MSZ EN ISO 14688-2

A szemeloszlási görbe alakja CU CC

Lapos > 15 1 – 3

Elnyúló 6 – 15 < 1

Meredek < 6 < 1

Lépcsős rendszerint nagy akármennyi (rendszerint < 0,5)

30

60

10

30

1060

230

10

60

dddd

dddC

ddC

c

u

MSZ EN 14688-2

MSZ 14043-2:2006

61Képlékenységi diagram

62Kötött talajok megnevezése

Plaszticitási index Ip

Csoportnév az MSZ EN ISO 14688-2

szerint Megnevezés

10%-nál kisebb nem plasztikus (szemeloszlás alapján)

10 és 15% között kissé plasztikus iszap

15 és 20% között sovány agyag

20 és 30% között közepesen plasztikus

közepes agyag

30%-nál nagyobb nagyon plasztikus kövér agyag

MSZ EN 14688-2MSZ 14043-2:2006

Plasztikus index Ip=wL-wP

63Szemcsés talajok tömörsége

Megnevezés Tömörségi indexID %

Nagyon laza 0 – 15

Laza 15 – 35

Közepesen tömör 35 – 65

Tömör 65 – 85

Nagyon tömör 85 – 100

64MSZ EN ISO 14688-2

Az iszapok és agyagok konzisztenciája

Konzisztencia indexIC

Nagyon puha < 0,25

Puha 0,25 – 0,50

Gyúrható 0,50 – 0,75

Merev 0,75 – 1,00

Kemény > 1,00

Finom szemcséjű (kötött) talajok állapota

PL

LC ww

wwI

65Szervesség jellemzése

TalajA szervesanyag-tartalom( 2 mm) száraz tömeg

százalékában

Kissé szerves 2 – 6

Közepesen szerves 6 – 20

Nagyon szerves > 20