A 4-Es Metró Duna Alatti Átvezetésének, a Kálvin Tér És a Rákóczi Tér Térségének Mérnökgeológiai Újraértelmez
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Kar Vásárhelyi Pál Építőmérnöki és Földtudományi Doktori Iskola A 4-es metró Duna alatti átvezetésének, a Kálvin tér és a Rákóczi tér térségének mérnökgeológiai újraértelmezése PhD értekezés Kocsisné Bodnár Nikolett okl. geológus Tudományos vezető Dr. Török Ákos MTA doktora egyetemi tanár Budapest, 2015 A 4-es metró mérnökgeológiai újraértelmezése Kocsisné Bodnár Nikolett Tartalomjegyzék Összefoglalás .............................................................................................................................. 3 Abstract ...................................................................................................................................... 4 1 Bevezetés ............................................................................................................................... 5 1.1 Témaválasztás, célkitűzések ........................................................................................................ 5 1.2 A budapesti metróhálózat rövid története .................................................................................... 6 2 Vizsgált terület ...................................................................................................................... 8 3 Földtani viszonyok .............................................................................................................. 10 3.1 Kutatástörténet ........................................................................................................................... 10 3.2 Geomorfológia ........................................................................................................................... 11 3.3 Fejlődéstörténet ......................................................................................................................... 11 3.4 A Budapest 4. számú metróvonal környezetének földtani felépítése ........................................ 16 3.5 Hidrogeológia ............................................................................................................................ 22 4 Vizsgálati módszerek .......................................................................................................... 26 4.1 Kutatástörténeti feldolgozás ...................................................................................................... 26 4.2 Adatok ....................................................................................................................................... 26 4.3 Többváltozós adatelemző módszerek ........................................................................................ 30 5 Eredmények, következtetések ............................................................................................. 34 5.1 A 4-es metró Duna alatti átvezető szakaszának új földtani értelmezése ................................... 34 5.2 A Kálvin tér és a Rákóczi tér környezetének földtani viszonyai a fúrások újraértelmezése alapján ............................................................................................................................................... 43 5.3 A fúrásleírások adatainak feldolgozása adatelemző módszerekkel ........................................... 47 5.3.1 Az adatok statisztikai feldolgozása .................................................................................... 47 5.3.2 Az adatok feldolgozása sokváltozós adatelemző módszerekkel ........................................ 57 6 Új tudományos eredmények ................................................................................................ 73 Összefoglalás ............................................................................................................................ 75 Hasznosíthatóság, jövőbeni kutatási lehetőségek .............................................................................. 77 Köszönetnyilvánítás ................................................................................................................. 78 Irodalomjegyzék ....................................................................................................................... 79 Felhasznált irodalom ......................................................................................................................... 79 A jelölt publikációi ............................................................................................................................ 88 Mellékletek ............................................................................................................................... 91 2 A 4-es metró mérnökgeológiai újraértelmezése Kocsisné Bodnár Nikolett Összefoglalás A dolgozat témája a budapesti 4-es számú metróvonal Duna alatti átvezető szakaszának és a pesti nyomvonalszakasz Kálvin téri és Rákóczi téri állomásai kőzetkörnyezetének mérnökgeológiai elemzése. Célkitűzésem, hogy újraértelmezzem a terület földtani modelljét. Bemutatom a vizsgált területen lemélyített fúrások elemzéséből származó nagy mennyiségű adat segítségével a többváltozós adatelemző módszerek használatának fontosságát. A Duna alatti átvezető szakasz az elmúlt több mint száz évben történt földtani vizsgálati eredményeinek újbóli feldolgozása és egységesített ábrázolása jól mutatja hogyan változott a földtani kép a területen. A Kálvin tér és a Rákóczi tér környékén 41 fúrás 2041 folyóméternyi fúrásleírás segítségével új mérnökgeológiai szelvényeket szerkesztettem, pontosítottam a szerkezetföldtani képet. A fúrásszelvényekből kinyert adatokat statisztikai vizsgálatoknak vetettem alá, majd 252 minta 5 talajfizikai paraméterét (hézagtényező, száraz térfogatsúly, belső súrlódási szög, kohézió, törőfeszültség) sokváltozós adatelemző módszerekkel elemeztem. A klaszteranalízis azon feltételezését, hogy egymással erős korrelációt mutató paraméterpárokat nem célszerű együttesen alkalmazni, külön is ellenőriztem. Korrelációs vizsgálattal megállapítottam, hogy a kohézió és a törőfeszültség közötti korreláció erős. A klaszteranalízist elvégeztem 5 paraméterrel, majd a kohézió és a törőfeszültség elhagyásával (4-4 paraméterrel) is. Mindhárom vizsgálat során 4 jellemző anyagcsoportot állapítottam meg. Diszkriminancia analízissel bizonyítottam, hogy a csoportok matematikailag 100%-ban korrektek. A vizsgálatok eredményeinek összevetésével megállapítható, hogy a törőfeszültség és a kohézió bár erősen korreláló paraméter pár, de egyik sem hagyható el, mivel mindkettő a talaj jellemzéséhez szükséges paraméter és az elhagyásukkal készült vizsgálat során a csoportosítás szignifikánsan megváltozott. A matematikai módszerrel és a fúrásszelvényen feltüntetett üledéktípusok nomenklatúrája alapján felvett csoportok nem egyeznek meg. A nevezéktan alapján felvett csoportok esetében, a csoportosítás mindössze 35-45%-ban helyes. Ebből az következik, hogy egy homokként leírt üledék kövér agyagra jellemző viselkedést is mutathat, vagyis a fúrásleírások alapján, nem azonosíthatóak a mechanikai jellemzők. A kutatás során pontosítottam a terület földtani modelljét, a geológiai és mérnökgeológiai viszonyokat. Bizonyítottam, hogy a többváltozós adatelemző módszerek a mérnökgeológiában alkalmazhatóak, de figyelembe kell venni a mérnökgeológia speciális igényeit is. 3 A 4-es metró mérnökgeológiai újraértelmezése Kocsisné Bodnár Nikolett Abstract The thesis presents the re-evaluation of engineering geological data of core drillings along the new metro line (line 4) of Budapest. It focuses on three sections; the Danube crossing part, Kálvin square and Rákóczi square area aiming to interpret the geological conditions, soil mechanical parameters based on well logs and soil mechanical parameters. Data set of 41 core drillings with total coring length of 2041 meters was used in the present study. Based on the data set the engineering geological description of sediments was re- evaluated and new geological cross sections were complied resulting in the recognition of a new fault zone at Kálvin square area. The geological model of the Danube crossing part was also re-evaluated by using the data set of previous profiles; new cross-section was complied. Multivariate statistical analyses were performed on available laboratory data of engineering geological parameters. From the measured and reported engineering geological properties of cores twelve parameters were selected for the analyses. These include index of plasticity, skewness, void ratio, water content, dry and water saturated bulk density, relative humidity, angle of friction, cohesion, compressive strength, water conductivity and grain-size distribution. Out of these the five most reliable parameters – void ratio, dry bulk density, angle of friction, cohesion and compressive strength were used for multivariate and cluster analyses. The clusters were checked by using discriminant analyses. The results suggests that the use of multivariate and other geomathematical methods allow the identification of different groups of sediments even when the data set is overlapping and have several uncertainties. The test have also proved that the use of geomathematical methods for seemingly very scattered parameters are crucial in obtaining reliable engineering geological data for design. 4 A 4-es metró mérnökgeológiai újraértelmezése Kocsisné Bodnár Nikolett 1 Bevezetés 1.1 Témaválasztás, célkitűzések A budapesti metróépítések kapcsán több mint 500 kutató magfúrás mélyült, melyekből 180 a 4-es vonal szakaszvariációinak közelébe esett (Szlabóczky 1998). A későbbi kutatások, és a kivitelezés során