4. A VESZÉLYT OKOZÓ PINCÉK, ÜREGEK KŐZETKÖRNYEZETÉRŐL

Az omlásveszélyes hazai pincék, üregek befoglaló kőzetkörnyezete igen változatos, ami lényegesen  meghatározza a veszélyes állapot (omlás) kialakulását, ennek következtében a veszély-elhárítási tevékenység mikéntjét is. Tekintettel arra, hogy a különféle kőzettípusok általános leírását a szakirodalomban meg lehet találni, az alábbiakban abból a szempontból mutatom be tulajdonságaikat, hogy azok milyen hatással vannak a föld alatti üregekre, pincékre.

4.1. Főbb befoglaló kőzettípusok 

4.1.1. A pannon homok és agyag (Pécs, Érd-magaspart, Eger) jellemzően kis állékonyságú, agyagos összletei vízre érzékenyek, duzzadnak. A teljes kiszáradása és többszöri átázása igen komoly károkat tud okozni a föld alatti objektumokban. Az agyagos változatban létesített üregek ki vannak téve az úgynevezett talpduzzadás veszélyének is, mellyel a megtámasztó szerkezetek méretezésénél valamint az üregek felülvizsgálatánál számolni kell. Az üregek leszakadása lehet folyásos vagy tömbös is. Ezekben az anyagokban a pincék gyakran épültek megtámasztó szerkezettel, boltívvel.

4.1.2. Az üledékes mészkőbe (lajta és szarmata mészkő) (Budafok, Sóskút, Kőbánya) vágott üreg levegővel érintkező felülete károsodik, elmállik, a kőzet veszít szilárdságából.  Hajlítószilárdsága csekély, ezért a bányászata során kialakított (néha alig néhány dm-es vastagságú) főték repedése, beszakadása szinte elkerülhetetlen. A mészkőben jellemzően nagy, tömböket átmetsző repedések, elmozdulások jelentkeznek, melyek először lassú mozgásokat okoznak. Főteleszakadásuk – mely megfelelő felügyelettel előre jelezhető jellemzően tömbös. Gondot az üregek nagy mérete, valamint a felettük található felszín beépítése (és ezzel többletterhelése) okoz. Nem ritkán 8-10 méteres belső fesztávjuk a fent említett főtekárosodáshoz vezet. Budafokon 110 km, Kőbányán 32 km ilyen üregrendszer található.

A szarmata mészkő tulajdonságai:

Térfogatsúly (γ): 2,0 - 2,07 t/m³

Egytengelyű nyomószilárdság (σ_c): 3,6 - 8,0 MPa

Húzószilárdság (σ_t): 0,3 MPa

Nyírószilárdság (τ): 0,52 - 0,58 MPa      

(forrás: KBFI-ALFA 1997, 2002)

A szarmata mészkőösszlet többnyire inhomogén állapotú: a mésziszaptól a kemény mészkőig minden változat megtalálható benne. Ezért a különböző rétegek egymástól könnyen elválnak, ami lemezes leválásokhoz vezet. Ez a jelenség elsősorban a kőzettest húzott oldalán (a főte alsó síkján, az oldalfalakon a kihasasodás helyén) jelenik meg.

4.1.3. Az édesvízi mészkőben (Budapest I. kerület, Eger) található üregek jellemzően természetes kialakulásúak, később, emberi tevékenység következtében kaptak különféle funkciókat (védelem, tárolás). Az üregek főtéjét alkotó kőzet rideg, hajlítószilárdsága csekély. Közúti forgalomra, rezgésre érzékeny, a rezgéshullámokat messzire továbbítja. A felszakadás rendszerint koporsófedél alakzatot vesz fel.

A befoglaló kőzetként megjelenő és a tömbök közé beágyazódott agyag, márga vízre érzékeny, duzzadásra hajlamos.

Az édesvízi mészkő tulajdonságai:

Térfogatsúly (γ): 2,5 - 2,6 t/m³

Egytengelyű nyomószilárdság (σ_c): 6,8 - 9,0 MPa

Nyírószilárdság (τ): 0,52 - 0,58 MPa      

(Forrás: FŐMTERV Rt)

4.1.4. A kiömlési kőzetek tufáiban (a Bükk-alján található riolittufa, riodácit tufa stb. - ) az üregek elsősorban építőkő bányászata révén kerültek kialakításra. A tufák vízre érzékenyek, szilárdságuk levegőn erősen romlik, mállások jellemzik. E jelenséggel elsősorban a pincék felszínhez kapcsolódó bejárati részén találkozunk. Amint az üledékes kőzetek, a tufák is csekély húzószilárdsággal rendelkeznek, ezért a nagy belső fesztávú terek feletti főte könnyen átreped. A mészkőnél valamivel szerencsésebb azonban, hogy az ilyen üregek vájása során a bányászok jobban ügyeltek a megfelelő vastagság meghagyására.

A tufák szilárdsági tulajdonságai széles határok között mozognak állapotuktól, és fekvési helyétől függően.

A riodácit tufa tulajdonságai (száraz állapotban):

Térfogatsúly (γ): 1,33 - 1,45 t/m³

Egytengelyű nyomószilárdság (σ_c): 2,25 - 7,09 MPa

Húzószilárdság (σ_t): 0,52 - 0,97 MPa

Nyírószilárdság (τ): 0,35 - 0,50 MPa      

(forrás: GEOSERVICE Gmk 1985)

A bazalttufa tulajdonságai (nedves illetve légszáraz állapotban):

Térfogatsúly (γ): 1,9 - 2,1 t/m³

Egytengelyű nyomószilárdság (σ_c): 7,35 - 11,08 MPa

Húzószilárdság (σ_t): 0,25 - 1,57 MPa

(forrás: Réthelyi 1986)

A riodácit tufára jellemző, hogy a fő alkotórésznek számító földpátok nedvesség hatására agyagásvánnyá módosulnak. Fontos tudni, hogy nem csak a talajvíz, esővíz okozhatja ezt, hanem a pincék légterében felgyülemlő pára is. Ezáltal szilárdságuk jelentősen lecsökken, a vizsgálatok szerint akár az eredeti szilárdság 20%-ára is.

A tufák kőzetszerkezete lehetővé teszi a növényzet gyökerének behatolását, az állagromlásban e tényező is közrejátszik.

A fent leírt szilárd kőzetkörnyezetben épült pincékre jellemző, hogy a megtámasztásukra (falazatok, boltívek, bejárati elzárások) szolgáló szerkezetek a vágatokból kitermelt anyagokból készültek.  Ezért ezek tönkrementelének folyamata és időbeni lefolyása szinte azonos az anyakőzetével – azaz azzal együtt megy végbe.

Szintén jellemző az ilyen, szilárd kőzettestben hajtott pincékre, hogy a felettük található főte rendszerint kis vastagsággal rendelkezik és azon jelentős természetes vagy mesterséges rétegek fekszenek. A kis vastagság oka, hogy az üregek többsége anyagnyerési céllal készült, azaz a kitermelést végző ember igyekezett a lehető legtöbb anyagot kinyerni a lelőhelyről. Erre, valamint a természetes és mesterséges feltöltések méretére jellemző példa a Budapest X. kerületi Óhegy-park alatt található pincerendszer. A korábban kőbányászatra majd agyagfejtésre használt vágatokat magába foglaló bányaudvart (katlant) az 1960-as évektől kommunális szeméttel, építési törmelékkel töltötték fel. A 12, néhol 18 méter vastag feltöltés jelentős terhet ad a mélyben nyúló pincék alig 0,8 – 1,2 méter vastag mészkő főtéjére.

Budapest, Kőbánya Óhegy-parki pincerendszer

 

Az így terhelt, főtét alkotó vékony kőzettestben a hajlító erők hatására függőleges repedések, alsó síkján pedig lemezes leválások  keletkeznek.  Ez a folyamat felfedezhető az édesvízi mészkőbe és a tufába vágott pincékben is.

 

Lemezes főteleválás Budapest, Kőbánya

 

4.1.5. Hazánk területének több mint egyharmadát lösz-talajok borítják. Löszeink három típusba sorolhatók. Az úgynevezett típusos lösz (mely jellemzően a Dunántúlon, A Somogyi- és Tolnai dombságban, a Duna-mentén, a Balaton-melléken található) mind a pincekárosodások, mind a építés-műszaki szempontból a legnagyobb problémát okozó talajtípus. Ismertek a nagy területeket (pl. Dunaföldvár, Dunaújváros, a Balaton keleti medencéjét) sújtó löszpart leszakadások, s szint minden évben egy-két halálos áldozatot követel a löszben nem megfelelő módon végzett építési kivitelezés.

A típusos lösz legkárosabb tulajdonsága a roskadás. Ez a folyamat legtöbbször víz hatására indul be a lösztömegben, de más – eddig nem igazán feltárt – okok miatt is előfordulhat.

A roskadás fő oka a lösz szerkezeti felépítésében keresendő. Fő alkotóeleme SiO₂, mellette földpát, karbonátok és csillám is alkotja. A típusos lösz hazánkban a holocénban (azaz a földtörténeti korban hozzánk igen közeli időkben) szél által hordott és lerakott porból és homokból áll. A jégkorszakok változásai, a melegebb időszakok során növényzet települt a löszre, melynek elhalt szövetei helyén csövecskék maradtak hátra, így a lösz makroporózussá  vált. Víz vagy jelentős teher hatására ezek a csövecskék összeomlanak, mésztartalmuk feloldódik. Ezáltal a lösz akár 55-60 %-os térfogatváltozást (roskadást) szenvedhet. A löszben jellemzően a függőleges és ferde szabad felületeken jelenik meg az omlás, ezért elsősorban a pincék bejárati része veszélyeztetett. Ilyen esetekben a pincéket mélyebbre vájják egyre beljebb haladva a hegy gyomrában. Andrásfalvy Bertalan írja le a pátyi pincehegyről szóló tanulmányában, hogy ismert olyan löszbe vájt pince, ami egy emberöltő alatt a teljes hosszának megfelelő mértékben került beljebb, mint volt eredetileg.

 

A löszt a felszínen tömbös leszakadások jellemzik, a pincékben koporsófedél alakzatú felszakadások, leválások keletkeznek. Ez utóbbiak súlyos, nem egyszer halálos végű katasztrófához vezetnek.

A löszbe vágott üregek tönkremenetele gyors lefolyású. Az egyik nap még csak néhány repedés látszik, mely akár néhány óra vagy egy nap alatt is leszakadhat.

Pinceveszély-elhárítási szempontból fontos tudni, hogy bár a régi korokban vágott pincejáratok egy része napjainkra megsemmisült, az omlások a föld alatti teret soha nem töltik ki teljes terjedelmükben, s ezért a térszínsüllyedés, esetleg beszakadás nem kizárt az ilyenek felett.

A hazai lösztípusok másik két fajtája, a termőföldnek is jó löszvályog, valamint az Alföldön elterjedt infúziós lösz tulajdonságai különböznek a fentiektől, nem jelentenek olyan veszélyt,mint a típusos lösz. De az ezekben létesített pincék esetében ugyanazok a károsodások lépnek fel, mint a korábban tárgyalt agyagpincék esetében.

 

Löszbe vájt pince bejárata leszakadt fallal Kalaznó, Tolna megye

 

---

4.2. Az egyes főbb kőzettípusok előfordulása 

 

A veszélyeztetett pincék főbb befoglaló kőzeteinek előfordulása

 

A térképen külön jelöltek magyarázata:

I. Egerben négyféle kőzetben vájták pincéiket elődeink. A járatok majd’ 90 %-a (több mint 80 km-nyi pincejárat) miocén vulkáni tufában, elsősorban riodácit tufában fekszik. A riodácit tufa nyomószilárdsága 10 és 100 kp/cm2 között változik a nedvességtartalomtól függően. Ennek elsődleges oka a nagymennyiségű agyagásvány az oka, melynek romlása víz bejutásával az elválási felületek mentén keződik meg. Az itt található pincéket a XVI. században kezdték vájni, a XVII-XIX. században növekedett meg jelenősen számuk. Ennek az építőanyag-bányászat és a bortárolásra szolgáló helyek kialakítása egyaránt oka volt. 

Az egri pincék mintegy 7-9 %-a a pleisztocénban keletkezett  édesvízi (forrás-) mészkőben települt. A kutatások szerint ezek a pincék készültek a legkorábban, már a XIV. századból vannak feljegyzések az ezen kőzettestben fekvő vágatokról.

  Nagyjából 1,5-2,0 km-t, az össze pince 1,5 %-át tesz ki a szintén miocén homokkőben található pincék mennyisége. Jellemzően a XVII-XVIII. században épültek, gyakran megtámasztó szerkezettel.

A legfiatalabb pincék azok az úgynevezett „kavicspincék”, melyek a lajosvárosi terület alatt a XX. század első felében létesültek homok és kavicsnyerési célból. Anyaguk a földtörténeti újkorban, a holocénben rakódott le, ezért kohéziója, tartása csekély.

Ezek az alig néhány száz méteres hosszat kitevő pincék okozták a pinceveszély-elhárítási munkálatokon belül a legsürgetőbb feladatot – a történelmi városrész megmentése mellett – mivel alig néhány méterrel (3-5 méter) húzódtak a felszín alatt, s megtámasztó szerkezettel sem rendelkeztek.

 

II. Veszprémben a befoglaló kőzet az a dolomit, ami egyébként igen nehezen fejthető és nem igazán alkalmas pincevágásra. Károsodásaik elhárítása azért vált sürgetővé, mert a felbecsülhetetlen értékű Várhegy műemléki együttesét veszélyeztették.

 

III. A Balaton-felvidék és Tokaj-hegyalja specialitása, hogy noha a pincék jelentős része vulkáni anyagba (jellemzően tufába) létesült, jelentős számban találunk itt az áthalmozódott vulkáni anyagra települt löszbe vájt pincéket. S a fő károsodásokat ezek szenvedték el, így ezeken a területeken a legtöbb feladatot adták a veszély-elhárítással foglalkozóknak.

 

IV. A Budai Várhegyen található pincéket, barlangokat a szakirodalomban és a köztudatban mésztufabarlangokként tartják számon. Ám tudni kell, hogy noha a Várhegyet takaró és egyben a lekopástól megvédő tufában is léteznek kisebb nagyobb üregesedések, az ember által használt üregek ebben a rétegben, hanem az alatta húzódó, a hegy fő tömegét alkotó miocén budai márgában kerültek kialakításra.

A márga állékony, jó teherbíró képességű anyag, azonban víz hatására teherbírása az eredeti, száraz állapotúnak a 30-35 százalékára csökken, képlékeny lesz, hajlamossá válik kipergésre - ami az üregek károsodásának egyik fő kiváltó oka. Erről a következő fejezetben szólok részletesen.

 

---

 

4.3. A pincék befoglaló kőzetkörnyezetének és a pincekárok megjelenésének összefüggései

 

A pincekárok megjelenése és azok kezelése szempontjából az alábbi tényezőket kell figyelembe venni a pincék kőzetkörnyzetének vizsgálatakor.

 

1.                A pinceveszély-elhárítás tárgyát képező üregek, pincék legnagyobb felszín alatti mélysége nagyjából 25 m, ezért az üregek tönkremenetelének vizsgálatakor a bányászat során alkalmazott kőzetvizsgálatok mellett a mérnöki (mélyépítési) talajmechanika és geotechnika módszereit is alkalmazni kell. Ennek oka, hogy a veszélyeztetett pincék jelentős része olyan anyagban került kialakításra (pl. agyag, lösz, kiömlési kőzetek), mellyel a mélyművelésű bányászat nem találkozik.

 

2.                A pincéket, üregeket befoglaló kőzetek nyírószilárdságát jelentős mértékben csökkentik a bennük található repedések, valamint az azokat kitöltő puhább anyagok (jellemzően agyag).

 

3.                Szintén állékonyságcsökkentő tényező a befoglaló kőzetek nedvességtartalma. Akár áztatást okozó nedvesség, akár esetleg nyomás alatti víz található a kőzetben, az hatással van az állékonyságra.

 

4.                Hazánkban a mérnöki gyakorlatban a kőzettestek minősítésére jelenleg az 1976-ban kidolgozott ún. RMR rendszer alkalmazása az általánosan elfogadott módszer. Az RMR lényege, hogy a befoglaló kőzetek alábbi hat tulajdonságát méri, osztályozza, majd összesítve értékeli:

- a kőzet egytengelyű, laboratóriumban mért nyomószilárdsága   (σ_c)

- a kőzettest tagoltsági mérőszáma (RQD)  

- a kőzettest tagoltságának távolsága (Jn)  

- a tagolófelületek állapota (Jr)  

- a vízviszonyok, réteg- és talajvizek (Jw) 

- a tagolófelületek iránya, elhelyezkedése (Or)

        

A fentieket különböző súlyozással figyelembe véve 5 osztályt állapít meg a kőzetekre, és ezekhez rendeli a  különféle megtámasztási módokat és a szabadon fejthető vágathosszakat.

A módszer elsősorban az új vágatok hajtásához készült, de bizonyos kiegészítésekkel illetve módosításokkal használható a már meglévő, megtámasztószerkezetek nélküli pincék, üregek vizsgálatához illetve az elvégzendő munkák meghatározásához.

 

Jelen honlap szerzője elkészítette az RMR módszer meglévő pincékre vonatkoztatott módosított változatát.

 

Példa egy ajánlott fejtési és biztosítási módszerre a kőzettest RMR osztályának ismeretében sekély mélységben, max. 15 méter átmérővel épülő alagút esetén (Bieniawski, 1989, közzétette: Gálos-Vásárhelyi 2006.).

 

 

 

 

---

---