-20-

WYKŁAD VI

ad 3) krzywa granulometryczna

wzór Hazena k=c*d [m.*s.^-1] (k- współczynnik filtracji, c-współczynnik empiryczny)- dla gruntów d₁₀=0,10-3,0 mm

-dla czystych piasków c=800-1200

-dla piasków zanieczyszczonych c=400-800

d₁₀- średnica miarodajna. Wzór ten jest powszechnie stosowany.

U=5- max stosowane dla gruntów równoziarnistych

Dokładniejszy wzór Krugera

k₂₁= []

k₂₁-współczynnik filtracji w temperaturze 21⁰C

-powierzchnia cząstek gruntu zawarta w 1 cm³, [cm²]

n-porowatość gruntu

{-krzywa granulometryczna, porowatość, powierzchnia gruntu}

[cm²]

dq-średnica miarodajna

a₁-procemtowa wagowa zawartość

dq₁- poszczególne frakcje w badanej próbce, uzyskuje się je z krzywej uziarnienia, wg. odpowiednich tablic W. Kostrzewski ,,Mechanika gruntów''

dq₁.....dq_n-średnica ziarn i cząstek w granicach poszczególnych podziałów

wzór USBCS

k=0,036*(d₂₀)^2,3

Najbardziej dokładny jest wzór Krugera, mniej dokładny Hazena, najmniej dokładna USBCS

ad 2) Polowe metody oznaczania współczynnika filtracji

a) próbne pompowanie wody z otworu wiertniczego

b) zalewanie wody do otworu badawczego

c) pomiary elektryczne (elektrooporowe)

d) radiometryczne metody

W praktyce metoda a) jest najdokładniejsza.

Ad a) Zasadnicza idea pomiaru polega na określeniu równania krzywej depresji. Zakładamy: grunt jednorodny, izotropowy, poziom zwierciadła- poziomy. Na skutek pompowania wody ze studni uzyska się symetryczny lej

-21-

depresyjny. Jeżeli studnia sięga do stropu warstwy nieprzepuszczalnej i jest zasilana , to powierzchnia przepływu zasięgu depresji jest dana równaniem

r₀- promień studni,

H- miąższość warstwy wodonośnej

R- zasięg leja depresyjnego

s- obniżenie zwierciadła wody przy studni.

Powierzchnia przepływu w obrębie zasięgu depresji

A=2**r*z ,gdzie r,z- współrzędne walcowe z początkiem układu w punkcie przecięcia się osi studni ze stropem warstwy nieprzepuszczalnej.

Spadek hydrauliczny - na krzywej depresji

i=

z prawa Darcy

Q=A*V=A*k*i=2**r*z*k*

r₀-r

z do h

z²-h²=

R- zasięg leja depresji

Równanie krzywej depresji

H²-h²=

znając H, h, R, r₀, Q otrzymamy

k= (Wia(e,o)ryza ,,Mechanika gruntów i fundamentowanie).

Gdy jest to studnia niezupełna

-22-

k=

Odwodnić warstwę, która trzyma wodę pod napięciem (piezometryczny)

k=

Zastosowanie:

mamy k, R, r₀

nie znamy Q

liczymy a i oznaczamy R

Przy danych k, dobiera się Q i odległość studni, żeby lej depresyjny był poniżej poziomu tego projeltowanego.

-23-

Nie może być zbyt duży pobór wody, leja depresyjnego.

Niebezpieczeństwo:

Przy obliczaniu zweryfikować sposób obliczenia k.

Problem przepływu wód gruntowych:

-Ciśnienie spływowe i warunek upłynnienia

Próbka gruntu: w podłożu

Ciśnienie spływowe- jest wywołane przepływem wody w gruncie ku górze. Działa na szkielet gruntowy pokonując opór tarcia powierzchniowego, działa zawsze w kierunku przepływu.

Ciśnienie spływowe (Lambda, ,,Mechanika gruntów'')- siła wewnętrzna dążąca do przesunięcia szkieletu gruntowego, występuje pomiędzy fazami gruntu.

-24-

p_s=i*, i- spadek hydrauliczny.

Warunek upłynnienia- to taki stan gruntu, w którym przy przepływie wody wytrzymałość gruntu na ścinanie=0, wobec nie występowania naprężeń efektywnych.

Mamy 2 przypadki:

Przypadek 1- przy przepływie wody ku górze parcie wody całkowite=całkowitemu ciężarowi gruntu i siła spływowa równoważy ciężar objętościowy gruntu.

Przypadek 2- wstrząsy pewnych luźnych gruntów wywołują zmniejszenie objętości szkieletu gruntowego co powoduje, że następuje przeniesienie naprężeń efektywnych na ciśnienie w porach.

Gdy grunt w stanie luźnym pod wodą

Ciśnienie spływowe wywołane przepływem zanika równomiernie przy przepływie ku górze.

Warunek i krytycznego (spadku krytycznego)

i_kr=1,0 ( w liczniku '- w wodzie) )przy czym przepływ pionowy ku górze)

Stan kurzawki (upłynnienie gruntu) odnosi się do stanu gruntu, a nie do materiału jako takiego (grunt zachowuje się jak woda)

Muszą wystąpić 2 czynniki, aby było upłynnienie gruntu.

a) wytrzymałość na ścinanie musi być proporcjonalna do naprężeń efektywnych.

b) i wartości tego naprężenia w chwili upłynnienia=0

Informacja praktyczna: w przypadku gruntów uwarstwionych o znacznej różnicy ich wodoprzepuszczalności ciśnienie prawie w całości przekazuje się na mniej przepuszczalne grunty.

Właściwości mechaniczne gruntu

Opisują zachowanie gruntu pod obciążeniem. Grunt może wykazywać cechy:

a) sprężyste- powrót do pierwotnych wymiarów po usunięciu obciążenia.

b)lepki- wykazującym dalsze odkształcenia przy ustalonym w czasie obciążeniu, lub wrażliwość na prędkość odkształcenia.

c) plastyczny- zachowuje po odciążeniu nabyte odkształcenie.

Złożoność gruntu, bo może być w trzech fazach:

-stałej,

-ciekłej,

-gazowej,

-25-

Przy współpracy gruntu z budowlami są ważne odkształcenia.

Małe odkształcenia nie powodują rys.

Fundament poddajemy obciążeniom stałym wzrastającym.

-I - osiadanie proporcjonalne do siły (występuje ściśliwość gruntu)

-II - pod narożami strefy uplastycznienia są większe od wytrzymałości na ścinanie

-III - nie obciążamy, a fundament osiada

-Faza I - osiadanie proporcjonalne do nacisku =const

-Faza II - częściowe uplastycznienie się gruntu pod krawędziami fundamentu

(-naprężenie styczne, -wytrzymałość na ścinanie

-Faza III - wypieranie gruntu spod fundamentu w miarę wzrostu obciążenia.

---