vízmozgások és hatásaik a talajban

Vízmozgások Vízmozgások és és

hatásaik a talajbanhatásaik a talajban

Gyakorlati

szivárgási feladatok

megoldása

Meghatározandó adatok, következmények

• Vízszintek és víznyomások

• Vízhozamok

• Az áramlási erő hatásai

Alkalmazható modellek

• Egydimenziós áramlás

• Síkbeli áramlás

• Tengelyszimmetrikus áramlás

• Térbeli általános modellek

Megoldási módszerek

• Áramképszerkesztés

• Hagyományos közelítő számítások

(Dupuit, Thieme, Forcheimer)

• Számítógépes (véges elemes) modellezés

Egydimenziós áramlási modell

alkalmazása

Egydimenziós áramlás homogén talajban

Q=A.vs=A.k.Is=A.k.hv/L hi=h1-li-hvi=h1-li-Is.li=h1-li.(1+Is)

Egydimenziós áramlás

rétegzett talajban a rétegződésre merőlegesen

vs = ki . Hv i/ Li = const.

hvi = hv

Közelítésha ki = kmin1 kmin2

akkor hvi=hv

Q=A.ki.hv/Li

Egydimenziós áramlás

rétegzett talajban a rétegződésselpárhuzamosan

Is = hv / L = const.

Vi = ki . Hv / L

közelítésha ki = kmax1 >> kmax2

akkor Q = Qi = si . ki. Hv / L

Egydimenziós áramlásrétegzett talajban

a réteghatárral szöget bezáró irányba

2

1

k1

k2

Síkbeli áramlási modell

alkalmazásai

Síkbeli vízmozgás áramképe

zN

Síkbeli áramlás számítása Dupuit szerint

21

12

121

22 h

xxxxhhh

12

21

22

xxhhk

21q

Alkalmazási feltételek:• alsó vízszintes vízzáró réteg• x1 - h1 és x2 - h2 ismert• Is = ( h2 - h1 ) / (x2 - x1 ) 0,3

Közelítések:• függőleges equipotenciális vonalak • Is = dh / dL = dh / dxFeltételi egyenlet q = A . Vs = h . k . I = h . k . dh / dx = q = const.

Általános megoldás q . X = k . H2 / 2 + C

Vízhozam Depressziós görbe

12

21

22

xxhhk

21q

21

12

121

22 h

xxxxhhh

Tengelyszimmetrikus áramlási modell

alkalmazása

Vízhozam

12

21

22

rlnrhhkqln

Tengelyszimmetrikus áramlás Dupuit szerint

Depressziós görbe 2

112

121

22 h

lnrlnrlnrlnrhhh

Áramlás modellezése véges elemes programokkal

Kapilláris vízmozgás

Kapilláris emelkedés

A kapilláris emelkedés nagysága és időbeli alakulása

Mértékegységek

hk és dh [m] k [m/s ] t [s]

A kapilláris emelkedés jellemző értékei

homokos kavics 0,1…0,2 mhomok 0,3…0,8 m homokliszt 1,0…2,0 miszap 2,0…5,0 magyag 5,0…100 m

Termoozmózistalajfagyás

A talajhőmérséklet változásai

0

2

4

6

8

10

12

14

16

-10 0 10 20 30

talajhőmérséklet °C

mél

ység

m

nyáridélután

nyárihajnal

téliéjszaka

télimelegnapgyorstélilehűlés

A talajfagyás mértékét, veszélyességét befolyásolják

• a fagybehatolás mélysége, gyorsasága– a fagymennyiséggel nő– hazánkban kb. 1,0 m– a lassú lehűlés veszélyesebb

• a talajok fagyveszélyessége– a jéglencsés fagyás veszélyes, a tömbfagyás nem– homoklisztek, iszapok fagyveszélyesek, – az agyagok fagyérzékenyek– a homokok, kavicsok fagyállók,– minősítés a szemeloszlás és a plasztikus index szerint

• a talajvíz mélysége– kapilláris emelkedés a fagyás alatt – 2,2 m a pályaszint alatti téli vízállás veszélyes

A talajfagyás következményei

Fagykár

A fagyás alatt a felemelkedő vízzel és

a víz jéggé válásával megnövekedő víztérfogat szétfeszíti a talajt és ez

megemeli, vagy eltöri a talajon levő burkolatot

Olvadási kár

Az olvadás kezdete után a még fagyott

talaj feletti, felpuhult, kiengedett, lecsökkent teherbírású zóna a forgalmi terhelés alatt

erősen deformálódik, ezen a burkolat megreped