Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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