-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.....dqn-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-
ps=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)
ikr=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.