Árvízvédelmi töltések állékonyságvizsgálata végeselemes modellezéssel
Hazánkban a folyószabályozás Széchenyi idején indult be, a XIX. század közepén. Vásárhelyi Pál tervei alapján szabályozták a Duna jelentős, és Tisza teljes magyarországi szakaszát. A szabályozás kanyarlevágásokból, új medrek kialakításából, töltésemelésekből állt. Az emelt védművekkel lezárták az ártereket, és amíg korábban a folyó kiöntött ezekre a területekre, a szabályozás következtében töltések közé szorult. Növekedtek az árvízszintek, problémát okozott a magassághiány, és a nem megfelelő töltésanyag. Több évtized kellett hozzá, hogy szabályozott keretek között tudják tartani az árhullámokat. A védművek szerkezete hagymahéjra hasonlított a folyamatos fejlesztések következtében, mely újabb problémákat hozott: kontúrszivárgások, rétegcsúszások, csurgások.
A XX. század közepétől kezdett kialakulni a védművek állékonyságvizsgálata, azonban csak kézi számításokkal. Kézdi Árpád: Talajmechanika II. könyvében hosszasan részletezi a rézsűállékonyság vizsgálatát, amely mind a mai napig az alapja a numerikus számításoknak. Jelentős hátránya volt ezeknek az ellenőrzéseknek, hogy a variálásuk lassú volt, esetleges egyéb hatások figyelembevétele megnehezítette a munkamenetet, kiváltképp ha a védmű állékonysága nem volt megfelelő, így erősítést kellett beépíteni a töltéstestbe, majd újra végigszámolni az elejétől.
1996-2000-res évektől kezdett elterjedni a végeselemes modellek alkalmazása a geotechnikában. A modellekkel mindig a természet változásait próbáljuk meg minél jobban leírni, ezáltal megérteni az adott történést. Az árvízvédelmi töltések állékonyságvizsgálatára kiváló eszközt jelentenek ezek a modellek. A töltések topológiája, peremfeltételek, talajfizikai jellemzők, vízszintek, terhelések könnyen változtathatók, beépíthetőek. Ennek következtében a számítási idő lecsökkent.
Az 1976-ban meghatározott VITUKI MÁSZ a változó viszonyok miatt jelentősen megnőtt 2014. évi BM rendeletben. A vizsgált szakaszon a legnagyobb változás Eperjeske település határában van, itt a töltések koronaszintje és a legújabb MÁSZ között ~1,5 m magasságkülönbség van. A védművek fejlesztése előtt elengedhetetlen az előzetes állékonyságvizsgálat, hogy a töltésfejelés mellett milyen beavatkozásokra van szükség.
A tanulmányomban Geo5-FEM végeselemes modellező szoftverrel számítottam a Tisza bp 47+090-104+770 tkm szelvények állékonyságát 14 keresztmetszetet , amelyekben három helyen vettek zavart fúrásmintát: a mentett és vízoldalon 4,0-4,0 m, míg a védmű koronatengelyében 6,0 m mélységben. Geotechnikai laborban kiértékelték az fúrásokat, majd a kapott talajfizikai jellemzőket alkalmaztam a modellek felállításakor. Két állapotot tekintettem mértékadónak, ezeket ellenőriztem: vízterhelés nélküli és maximális vízterheléses állapotot. Egy esetben, ahol az állékonyság éppen megfelelő volt, többletterhelést adtam a védműnek, majd vizsgáltam az eredményt. Amennyiben az állékonyság nem volt megfelelő, erősítést építettem a topológiába, majd újra futattam a számítást. A modellezés eredményeit és a szakasz korábbi árvízi jelenségeit összefésülve sikerült megadni az erősítések típusát (résfal; mentett oldali-, vízoldali rézsűerősítést, vízoldali lábazat erősítést) és hosszát.
Irodalom:
- 11/2010. (IV. 28.) KvVM rendelet a folyók mértékadó árvízszintjeiről
- 15/1997. (IX. 19.) KHVM rendelet a folyók mértékadó árvízszintjeiről
- 16/2013. (III.12.) VM rendelet a folyók mértékadó árvízszintjeiről
- 74/2014. (XII. 23.) BM rendelet a folyók mértékadó árvízszintjeiről
