20. Zmiany zwierciadła wody w basenie i gruncie, wzajemne współzależności

W zakres obliczeń hydrogeologicznych nabrzeży wchodzi wyznaczenie maksymalnej różnicy
pomiędzy poziomem wody gruntowej, a poziomem wody w basenie/cieku. Szybkie zmiany wody
w basenie/cieku powodują opóźnione zmian w poziomie wody gruntowej. Występują one m.in.
w portach pływowych, konstrukcjach hydrotechnicznych, na rzekach przy wezbraniach, w czasie
śluzowania, w czasie osuszania do celów remontowych. W ogólnym przypadku należy wykorzystać
obserwacje i wykreślić krzywą zmian poziomów wody w czasie. Niekiedy mniejsza różnica
poziomów wody, lecz przy wyższych stanach, może być mnie korzystna niż większa, lecz dla
niższego położenia zwierciadła.

Złym podejściem jest:

–

uwzględnienie w obliczeniach najniższego i najwyższego stanu, czyli brak analizy
wzajemnych związków – podejście zbyt ostrożne i nieekonomiczne;

–

branie pod uwagę średniego stanu jako zerowego oraz przypadkowego stanu wody w czasie
podczas jednorazowego wiercenia – podejście zbyt nieostrożne;

Powiązanie stanów i zależności od czasu wg Schultzego:

Wyznaczenie maksymalne różnicy poziomów wody wg Schultzego:
(wzór ważny dla gruntów jednorodnych)

b – prędkość opadania zwierciadła wody w cieku (z obserwacji) [cm/s]
t

1

– czas potrzebny na opadnięcie wody w basenie z położenia maksymalnego do minimalnego

(z obserwacji) [sek.]
k – współczynnik filtracji gruntu za nabrzeżem
s – długość drogi filtracji (można przyjąć tzw. strugę aktywną przy konstrukcji)

21. Dobór obsypek filtracyjnych na podstawie krzywych uziarnienia.

W celu zabezpieczenie przed wymywaniem drobnych ziaren i cząstek gruntu przy przechodzeniu
z warstwy gruntu naturalnego do warstwy obsypki filtracyjnej lub z warstwy obsypki filtracyjnej
o drobniejszym uziarnieniu do drugiej warstwy o uziarnieniu grubszym należy dobierać
odpowiednie ograniczenie szybkości wody oraz odpowiednie uziarnienie obsypek.

Kryterium Terzaghiego:

D15

d15

≥

4

oraz

D15

d85

≤

4

Kryterium Wiłuna:

5D

85

>d

15

>5D

15

D

xx

– średnice cząstek kruszywa filtracyjnego, których wraz z mniejszymi jest w kruszywie XX% masy

d

xx

– średnice cząstek kruszywa zasypki (lub gruntu), których wraz z mniejszymi jest w kruszywie XX% masy

22. Rozwiązania konstrukcyjne zasypu za konstrukcją oporową (3 przykłady)

23. Zasady projektowania drenażu francuskiego

Dren francuski – rozwiązanie, w którym funkcję tkaniny filtracyjnej filtra spełniają geowłókniny,
zaś funkcję wewnętrznego wypełnienia drenu, odtransportowującego przefiltrowaną wodę, spełnia
materiał mineralny (najlepiej pochodzenia naturalnego).

W drenach francuskich powinno stosować się:

• Geowłókniny nietkane - igłowane, o określonej konstrukcji w procesie ich produkcji;
1.

woda w geowłókninach powinna poruszać się poprzez ogromną ilość porów, lecz ze

znikomo małą prędkością w każdym z nich;

2.

stosunek wartości wodoprzepuszczalności w kierunku poziomym geowłókniny do

wodoprzepuszczalności w kierunku prostopadłym nie powinien być nigdy mniejszy niż

kh
kv



1.2 (korzystniej jak będzie wynosił 1.5, a bardzo dobrze jak >2.0)

3.

trzeba sprawdzić czy przy zwiększeniu obciążenia wartości wodoprzepuszczalności

poziomej mieszczą się nadal w wyznaczonych granicach

• Materiały mineralne pochodzenia naturalnego, nielasujące się, o możliwie jednorodnych

wielkościach ziaren (części, kawałków) i to w granicach od Ø 8 mm przez 12, 16, 32, 40 - aż do
63 i więcej milimetrów;

• różnego typu materiały pomocnicze, służące tak do uzyskiwania szczelnych połączeń

geowłóknin (procesy szycia, zszczepiania i szpilkowania), jak też i do uzyskiwania
maksymalnych możliwych oszczędności w zużyciu materiałów mineralnych (różnego typu
systemy szalunków i ograniczników, używanych w procesie budowy tego typu drenów).

24. Parcie hydrostatyczne na ściany nabrzeża

Określenie miarodajnego obciążenia ściany nabrzeża parciem hydrostatycznym wynikającym
z różnic poziomów wody przed ścianą a zwierciadłem wody górnej konieczne jest ustalenie
poziomów ZWG za ścianą z uwzględnieniem prędkości obniżania zwierciadła wody dla
występującego rodzaju podłoża i jego uwarstwienia. Wskazane jest korzystanie z wieloletnich
obserwacji.

Wartość parcia hydrostatycznego zależy przede wszystkim od:

–

zmian poziomów swobodnego zwierciadła wody

–

ilości napływającej wody gruntowej

–

przepuszczalności gruntu otaczającego konstrukcję

–

przepuszczalności konstrukcji samego nabrzeża

–

skuteczności systemu obniżenia poziomu wody górnej znajdującego się bezpośrednio za
konstrukcją nabrzeża

Wartości hydrostatyczne mogą być przyjmowane dla gruntu przepuszczalnego przy występowaniu
możliwości przepływu wody pod lub przez konstrukcję. Dodatkowy warunek – brak jednoczesnego
silnego falowania wody w akwenie.

W przypadku dużego napływu wody gruntowej, małej przepuszczalności gruntu lub konstrukcji,
względnie silnego falowania parcie hydrostatyczne należy określić indywidualnie przy czym
najczęściej większe od tu określonego.

Specjalne badania wykonuje się w przypadkach:

–

okresowych zatopień nabrzeża przy wysokim poziomie wody

–

występowania gruntów uwarstwionych

–

występowania wody pod ciśnieniem (artezyjskiej)

Wartości parcia hydrostatycznego zalecane dla akwenów bezpływowych:

Przypadek 1.
Nieznaczne, nieregularne wahania poziomu swobodnego zwierciadła, amplituda dobowa 0,5–1,0m,
ścianka szczelna wyposażona jest w system obniżania poziomu zwierciadła wody gruntowej

Przypadek 2.
Znaczne i nieregularne wahania poziomu swobodnego zwierciadła wody, amplituda dobowa >1m,
ścianka szczelna ma system obniżenia poziomu wody gruntowej (dla tego przypadku nie zaleca się
ścianki bez tego systemu)

25. System ciągłego obniżania zwierciadła wody gruntowej za ścianką szczelną

Obniżenie poziomu zwierciadła wody gruntowej za konstrukcją w warunkach bezpływowych
wykonuje się przy pomocy szczelin (otworów) w ściance szczelnej oraz ziarnistego filtra
odwrotnego przykrywającego te otwory.

1. Skuteczne działanie systemu obniżenia poziomu zwierciadła wody gruntowej jest możliwe

w przypadku zalegania za ścianą gruntów niespoistych.

2. Nie zaleca się stosowania obniżania poziomu wód gruntowych w przypadkach:

- występowania w wodzie gruntowej wysokiego poziomu związków żelaza
- istnienia warunków stwarzających możliwość szybkiego zanieczyszczenia filtra
(roślinność, skorupiaki)
- występowania okresowo bardzo wysokich poziomów zwierciadła wody swobodnej, które
mogą spowodować uszkodzenie instalacji w gruncie lub zapadliska za ścianką

Filtr odwrotny wykonany z kilku warstw ziaren tak aby średnica ziaren kolejnej warstwy nie była
większa od 3Φ warstwy poprzedniej. Filtr można też wykonać jako mieszankę z odpowiednio
dobranych frakcji kruszywa.

–

kamień drobny 22-70mm ~10m3

–

żwir gruby 8-16mm ~0,35m3

–

żwir drobny 2-4mm ~0,28m3

Tego rodzaju filtr zapewnia niewypłukiwanie piasku grubego o średnicy ziaren >1mm

Filtr (mieszanka) | Pr (>1.0mm) | P

średni

| P

drobny

~0,15mm

26. Rodzaje gródz oraz ich charakterystyka

Rodzaje:

1) sypane

–

narzutowe – wykonane całkowicie z kamienia

–

ziemne – wykonane z gruntu

–

mieszane

2) stawiane

–

kozłowe

–

klasyczne

–

deskowaniowe

–

mieszane

–

komorowe

–

infuzyjne

3) zapuszczane

–

z pojedynczą ścianką szczelną

–

z podwójną lub wielokrotną ścianką szczelną

–

komorowe
–

koliste

–

łukowe

27. Zakres obliczeń hydrologicznych i statycznych gródz

obliczenia hydrologiczne:

–

przepływ wody

–

przebicie hydrauliczne

–

ciśnienie spływowe

obliczenia statyczno – wytrzymałościowe:
a) grodze sypane

–

sprawdzenie równowagi sił poziomych (pionowych)

–

sprawdzenie stateczności uskoku

–

określenie osiadań wału grodzy

b) grodze stawiane

–

równowaga sił poziomych

–

równowaga momentów

–

stateczność uskoku naziomu i skarp wykopu

–

siły wewnętrzne w ściankach szczelnych

–

zwymiarowanie elementów konstrukcyjnych

–

obliczenie i zwymiarowanie drenaży

28. Współczesne rozwiązania i zastosowania gródz (?)

→ komory z grodzic płaskich – zalecane gdy występują trudne warunki gruntowe utrudniające
pogrążenie grodzic; warstwy skał na bardzo małych głębokościach; napięte zwierciadło wody na
małej głębokości; trudne lub niemożliwe do wykonania kotwienie;

Zastosowanie: szczelne grodze i obudowy bardzo głębokich wykopów; nabrzeża portowe o dużej
głębokości; falochrony; konstrukcje chroniące przyczółki mostów przed uderzeniem przez jednostki
pływające; podpory nabrzeży pomostowych;

29. Metody wyznaczania sił w palach, charakterystyka

→ metoda trapezu naprężeń

→ metoda Culmana

→ metoda równowagi momentów

→ metoda sztywnego oczepu

→ metoda zmiennej sztywności podpór palowych

→ metoda uogólniona – statyka ustrojów palowych – opisuje współpracę pali z podłożem
gruntowym za pomocą podpór sprężystych rozmieszczonych gęsto wzdłuż osi pala oraz
umieszczonych pod podstawą pala;

→ metody analityczne:

–

Nokkentveda

–

nadbudowa sztywna, EI → oo

–

końce pali zamocowane są górą i dołem przegubowo

–

Smorodyńskiego

–

nadbudowa sprężysta, EI

–

pale zamocowane przegubowo

–

Antonowa – Mejersona

–

nadbudowa sprężysta, EI

–

końce pali utwierdzone są w gruncie i płycie

–

Schiela

–

ustrój palowy przyjmuje się jako konstrukcję przestrzenną

–

nadbudowa jako blok dostatecznie sztywny, można pominąć jego odkształcenie
w porównaniu do zmiany długości pali

–

końce pali zamocowane przegubowo w bloku i gruncie

@-->-