14.

Zasady zabezpieczania gruntów przed szkodliwym działaniem filtracji

Środki, którymi zabezpiecza się grunty przed szkodliwym działaniem filtracji można podzielić na dwie grupy.

Do pierwszej zalicza się sposoby zabezpieczeń zmniejszających spadek hydrauliczny (wydłużenie drogi filtracji), a tym samym ciśnienie spływowe, a więc spełniające warunek: gdzie:

i – spadek hydrauliczny w dowolnym miejscu podłoża lub budowli ziemnej, F – współczynnik pewności (F = 2÷3).

Drogę filtracji pod budowlą wydłużyć można poprzez ścianę szczelną (rys. 7.5).

Obliczenie niezbędnej drogi filtracji można dokonać w sposób przybliżony korzystając ze wzoru podanego przez Bligha (Piętkowski i Czarnota-Bojarski, 1964):

gdzie:

L – długość drogi filtracji (na rysunku L = h + h ' + l + h ), 1

1

2

Cw – wskaźnik filtracji (podany w tabeli 7.1).

lub według wzoru Lene’a:

gdzie:

l – poziome odcinki drogi filtracji,

Σh – pionowe odcinki drogi filtracji,

Cw – wskaźnik filtracji (tabela 7.1).

Drugą grupę środków stanowią konstrukcje gruntowe zwane filtrami odwrotnymi (rys. 7.6).

Działanie filtrów odwrotnych polega na zmniejszeniu spadku hydraulicznego poprzez zwiększanie współczynnika filtracji kolejnych warstw gruntu. Jeśli woda przepływa kolejno przez np. trzy warstwy gruntu o coraz większym współczynniku filtracji, to przy założeniu ciągłości przepływu można napisać zależność:

gdzie:

v – prędkość [m/s],

k1, k2, k3 – współczynnik filtracji w poszczególnych warstwach [m/s],

i1, i2, i3 – spadki hydrauliczne w poszczególnych warstwach.

Zrównania 7.11 wynika, że jeśli k1<k2<k3 to i1>i2>i3 czyli jeśli na warstwie 1 gruntu drobnego zagrożonego działaniem filtracji zostanie ułożona warstwa 2 gruntu grubszego, to spadek hydrauliczny, a więc i ciśnienie spływowe w warstwie 2 będą mniejsze niż w warstwie 1. Szczegółowe zasady projektowania filtrów odwrotnych podane zostały przez Czyżewskiego i in. (1973).