Download
1 / 31
310 likes | 412 Vues
Vízmozgások és hatásaik a talajban. Vízmozgások okai. Gravitáció Kapillaritás Termoozmózis Elektroozmózis A szemcsék szívóhatása (suction) Terhelés okozta vízmozgás. Talajbeli vízmozgások káros következményei. víztartalomnövekedés szilárdságcsökkenés, duzzadás, roskadás
E N D
Vízmozgások okai • Gravitáció • Kapillaritás • Termoozmózis • Elektroozmózis • A szemcsék szívóhatása (suction) • Terhelés okozta vízmozgás
Talajbeli vízmozgások káros következményei • víztartalomnövekedés szilárdságcsökkenés, duzzadás, roskadás • víztartalomcsökkenés zsugorodás • vízmozgás szemcsemozgás, kimosódás • föld alatti (munka)térbe áramló víz használatvesztés • vízszintemelkedés víznyomás növekedése a szerkezeteken • vízkémiai változások korrózió, talajjellemzők romlása
Hidraulikai alapok • Hidrosztatika • Folyadékok kinematikája • Hidrodinamika
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
Folyadékok kinematikája • Permanencia egy szelvényben Q = const. A = const. vk = Q / A = const. • Kontinuitás egy áramlási szakaszon Q = A · vk = A1· v1 = A2 · v2 = const. • Lamináris-turbulens áramlás - Reynolds • Áramvonal • Áramlási típusok egydimenziós, síkbeli, tengelyszimmetrikus
Hidrodinamika • Bernoulli törvénye • Reynolds eredményei
Bernoulli törvénye hidraulikus gradiens I=hv/L
Egy m.g súlyú vízrészecske energiája • Helyzeti energia • Nyomási energia • Mozgási energia Egységnyi súlyú vízrészecske összes energiája
Reynolds-szám Hidraulikai sugár Kinematikai viszkozitás Csőbeli áramláskor Kritikus Reynolds-szám Lamináris áramlás Re < Rekr
A szivárgás kísérleti megközelítése: Darcy törvénye vs=k·(Is –I0)
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 = …..
vs = k ∙ ( Is - I0 ) vs = k ∙ Is
Áteresztőképesség meghatározása • Laboratóriumban állandó víznyomásos vizsgálat változó víznyomásos vizsgálat konszolidációs vizsgálat (lásd később) • Terepen próbaszivattyúzással (lásd később) fúrólyukban pressziopermeaméterrel nyeletéssel aknában, árokban • Közelítő eljárásokkal azonosító jellemzőkből képletekkel, diagramokkal, szerkesztéssel
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
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)
Nyeletéses vizsgálat Fúrólyukas mérés pressziopermeaméterrel Terepi áteresztőképességi vizsgálat
Áteresztőképesség meghatározása közelítő eljárásokkal
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
szuffózió egy talajon belüli jelenség finom szemcsék mozgása a stabil vázt alkotó szemcsék közt talajtípus • durva szemcséjű, kohézió nélküli talaj nagy Cu-val • terjedelmes szemcsehiány S40 % alatti esetén • pontosabb értékelés a kolmatáció-kritérium alapján „kettébontással” kolmatáció határfelületi jelenség finomabb szemcséjű talaj bemosódása a durvább szemcséjűbe talajtípus • D15(durva) > 4 ∙ d85 (finom) esetén • D50 és d50 alapján Cu (U) figyelembevételével Következmény az áteresztőképesség változása
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)
