Műszaki Földtudományi Közlemények, 83. kötet, 1. szám (2012), pp. 271–276.
HULLADÉKOK TEHERBÍRÁSÁNAK MEGHATÁROZÁSA CPT-EREDMÉNYEK ALAPJÁN
DETERMINATION OF SHEAR STRENGTH OF SOLID WASTES BASED ON CPT TEST RESULTS VARGA GABRIELLA1, FAUR KRISZTINA BEÁTA2 Absztrakt: Kutatásunkban hulladékok talajfizikai paramétereinek meghatározásához kívánunk segítséget nyújtani lerakókban végzett CPT-vizsgálatok eredményeivel. A kiértékelés során meghatározzuk a kapott csúcsellenállás értékek eloszlását, amely a várható értékek megállapítása szempontjából elengedhetetlen. Kulcsszavak: CPT-vizsgálat, hulladék, talajfizikai paraméter. Abstract: The purpose of our research is to determine certain soil mechanical parameters of solid waste using the results of CPT tests performed in landfills. As a result we derive the distribution of cone resistance values, which is necessary in order to determine the expected value. Keywords: CPT test, waste, soil mechanical parameter. 1. Bevezetés A hulladéklerakók vizsgálata egy meglehetősen új tudományág, melynek fejlődése és kiteljesedése napjainkban zajlik. A hulladék heterogén szerkezete teszi igen nehézzé a vizsgált anyagok mérnöki modellezését. Az egyes minták kora, térfogatsúlya, előválogatottsága, tömörítettsége jelentősen befolyásolják a vizsgált hulladék mechanikai tulajdonságait. Mindazonáltal a hulladékok jellemzőinek alapos ismerete szükséges annak érdekében, hogy azok mechanikai tulajdonságait időben becsülni tudjuk. Magyarországon a jelenleg keletkező hulladéknak csak elenyésző százaléka megy át mechanikai, biológiai előválogató rendszeren. Ennek megfelelően a lerakott hulladék alkotórész „átmérője” igen nagy szórást mutat, gyakran elérheti a deciméteres nagyságrendet is. Ennek megfelelően a hulladék viselkedésének megismeréséhez a szokványos talajmechanikai feltárási módszerek – a talajmechanikai fúrások – csak igen nehézkesen és magas költségekkel kivitelezhetőek. A vizsgálatokat mindezek mellett jelentősen megnehezíti a ren1
DR. VARGA GABRIELLA Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Geotechnikai Tanszék H-1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3. mfsz. 20.
[email protected] 2 Környezetgazdálkodási Intézet, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék H-3515 Miskolc-Egyetemváros
[email protected]
272
Varga Gabriella–Faur Krisztina Beáta
delkezésre álló laboratóriumi háttér korlátozott mérete is. Annak érdekében, hogy a hagyományos feltárások számát és ezáltal a költségeket minimalizálni lehessen, a CPT és CPTu szondázások alkalmazása került előtérbe a talajmechanikai gyakorlatban. Figyelembe véve a korlátozó tényezőket, hulladéklerakók esetében a CPT vizsgálati eredmények alapján történő tervezés a szokásosnál is nagyobb előnyökhöz juttathatja a szakembereket. 2. Hulladékok teherbírásának meghatározása CPT-eredmények alapján A hulladéktest viselkedésének megismerése érdekében CPTu szondázásokat, dinamikus szondázásokat és nagyátmérőjű fúrásokat végeztünk a Pusztazámori Regionális Hulladéklerakó telep több pontján [lásd 1. a) és b) ábrák], majd elvégeztük a kapott eredmények kiértékelését.
1. a) ábra. Helyszíni vizsgálatok a Pusztazámori Regionális Hulladéklerakó telepen
Hulladékok teherbírásának meghatározása CPT-eredmények alapján
273
1. b) ábra. Helyszíni vizsgálatok a Pusztazámori Regionális Hulladéklerakó telepen A kapott mérési jegyzőkönyvek kiértékelését a vizsgált hulladék rétegekre bontásával kezdtem, melyet Mahler integrálgörbés módszere szerint végeztem el [1]. Az így kapott rétegek átlagos csúcsellenállását és szórását (a logaritmusokon keresztül) is meghatároztam. A 2. ábra a csúcsellenállás értékeket és az átlagokat tünteti fel a D jelű szonda esetében. A rétegekre bontást követően az egyes rétegek vizsgálatát külön-külön végeztem el. Első lépésben elvégeztem a rendelkezésre álló adatsor szűrését. Ezt követően az adott rétegben mért csúcsellenállások gyakoriságát határoztam meg 20 intervallumot vizsgálva. A gyakorisági görbék minden esetben jellemzően lognormális eloszlásúnak tűntek (3. ábra).
Varga Gabriella–Faur Krisztina Beáta
274
Qc (MPa)
Mélység (m)
0
10
20
30
40
50
60
5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
2. ábra. A D jelű szonda mérési eredményeinek rétegekre bontása és az átlagos értékek a csúcsellenállások alapján
35
Darabszám
30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Csúcsellenállások tartományai
3. ábra. A csúcsellenállások gyakorisági görbéje és a közelítő lognormális görbe a D jelű szonda 3. rétegénél
Hulladékok teherbírásának meghatározása CPT-eredmények alapján
275
Az eredmények felhasználásával elvégeztem minden rétegre a csúcsellenállások logaritmusának a kiértékelését is a fentiek alapján. A gyakorisági görbék ezen esetben normál (Gauss) eloszlást mutattak (4. ábra).
25
Darabszám
20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Csúcsellenállások logaritmusainak tartományai
4. ábra. A csúcsellenállások logaritmusának gyakorisági görbéje és a közelítő Gauss-görbe a D jelű szonda 3. rétegénél Az egyes adatsorok eloszlásának igazolását a dr. Rétháti László által publikált matematikai statisztikai elveknek megfelelően végeztem el [2]. Az egyes rétegekhez tartozó csúcsellenállások logaritmusának kiértékelése igazolta, hogy azok valóban a normál eloszlást követik. A 1. táblázatban példaként a D jelű szonda 3. rétegére elvégzett számítás eredményeit foglalom össze. 1. táblázat A D jelű szonda 3. rétegének paraméterei
Cs
Ck
B1
B2
K
–0,07653
0,206515
0,005858
3,206515
0,011137
276
Varga Gabriella–Faur Krisztina Beáta
4. Összefoglalás Az eredmények alapján látható, hogy K értéke közel 0, azaz a csúcsellenállások logaritmusa valóban a normál eloszlást követi. Ezt támasztja alá β1 és β2 értéke is. Ebből adódóan a csúcsellenállások alakulása lognormális eloszlással írható le. Ezek alapján hulladékok esetén a talajoknál alkalmazott EUROCODE 7. ajánlás nem alkalmas a csúcsellenállások kiértékelésére [3], hiszen az normál eloszlásra lett kidolgozva. A karakterisztikus értéket a normál eloszlás helyett a lognormális eloszlással javaslom meghatározni. Az 5%-os valószínűséghez és a 95%-os konfidenciaszinthez tartozó karakterisztikus értékek a talajokra vonatkozó szabványban megadott képletekkel nem határozhatóak meg, hanem az egyes eloszlásfüggvények alapján számítandóak. A fenti eljárással tehát matematikai statisztikai módszerekkel és nem becslés alapján tudjuk kiválasztani azokat az értékeket (karakterisztikus értékeket), amelyek a tervezésnél felhasználhatóak. Köszönetnyilvánítás ,,A tanulmány/kutatómunka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.” IRODALOMJEGYZÉK [1] Mahler A.: Statikus szondázási eredmények hasznosítása. PhD értekezés. Budapest, 2007. [2] Rétháti L.: Valószínűségelméleti megoldások a geotechnikában. Budapest, 1985, Akadémiai Kiadó, 22–42. p. [3] Szepesházi R.: Geotechnikai tervezés. Tervezés az Eurocode 7 és a kapcsolódó európai geotechnikai szabványok alapján, 2008, 25. p.
