Woda w gruntach i zjawiska z nią związane (rodzaje wód gruntowych, przepływ wody w gruncie i zjawiska wywołane filtracją)
Postacie wody w gruntach:
woda błonkowa przywarta na powierzchni cząstek gruntowych,*woda kapilarna utrzymtwana siłami napięcia powierzchniowego w porach gruntu ponad zwierciadłem wody wolnej,*woda wolna.
Wody gruntowe są zasilane przesiąkającą do gleby wodą deszczową,infiltracją wód powierzchniowych z otwartych zbiorników wodnych i rzek oraz kondensacją pary wodnej,znajdującej się w porach gruntów.Występują odwrotne sytuacje;woda gruntowa na powierzchni terenu w postaci źródeł lub zasila otwarte zbiorniki przez ich dno.Rozróżniamy wody gruntowe: właściwe(stanowią ciągły poziom wodonośny,zalegają na znacznym obszarze) i zaskórne(występują na lokalnych soczewkach gruntów małoprzepuszczalnych powyżej zwierciadła właściwej wody gruntowej,zależy od ilości opadów), woda naporowa międzywarstwowa(występuje między dwiema małoprzepuszczalnymi warstwami),artezyjska(gdy górna małoprzepuszczalna warstwa gruntu spoistego znajduje się w zagłebieniu na pow.terenu,wówczas woda naporowa może znaleźć się ponad powierzchnią).
Przepływ wody w gruncie.Prędkość ruchu wody zależy od uziarnienia (kanaliki),temperatury,składu mineralnego.W rzece wyróżniamy ruch laminarny(cząstki poruszają się po torach równoległych),turbulentny(burzliwy,tory cząstek się przecinaja).W gruncie mamy doczynienia z ruchem laminarnym.Prędkość wody opisuje prawo Darcy'ego v=k*i i-spadek hydrauliczny,k-stała:żwir-10-2 do 10-3 m/s,piaski grube i śr.-10-3 do 10-5,piaski pylaste 10-4 do 10-6,gliny 10-8 do 10-10,iły 10-10 do 10-12. Trzy zasadnicze kierunki:-przepływ w kierunku poziomym(po warstwie nieprzepuszczalnej),-przepływ w kierunku pionowym w dół(najczęściej występuje przy przesączaniu się wody zaskórnej przez niżej leżącą małoprzepuszczalną warstwą),-w kierunku pionowym w górę.
Zjawiska wywołane filtracją:
ciśnienie spływowe-wywołane przez przepływającą wodę przez grunt na szkielet gruntowy,powstaje opór tarcia wody o cząstki gruntowe,aby pokonać ten opór musi być zużyta hydrauliczna różnica ciśnień wody. ps=P/V=iγ[kN/m3] siłę tę nazywamy ciśnieniem spływowym,liczbowo równa się iloczynowi spadku hydraulicznego i cięzaru objętościowego wody.Siły te powodują różne zmiany w gruncie (zmiana porowatości)rys.
wielkośc spadku krytycznego,stan równowagi granicznej
G=h2*l*1.0*γ'-ciężar objętościowy gruntu;Ps=ps*V;ps=γi;Ps=γi*h2*l*1.0; G>Ps;G<Ps;G=Ps-stan równowagi granicznej,odpowiadający mu spadek hydrauliczny nazywamy spadkiem krytycznym.
rys.
h2*l*1.0*γ'=γi*h2*l*1.0 => i=γ'/γ np.i=h1-h2/h2
Gdy występuje stan równowagi:cząstki „pływają” nie oddziaływując na siebie, grunt przyjmuje właściwości cieczy,traci cechy ciała stałego-kurzawka.Zjawisko to nie występuje w żwirach i iłach.
wypieranie gruntu-zjawisko powodujące wypor gruntu przez ciśnienie spływowe rys.
głębokośc do jakiej można kopać:h2=γ*h1/γ'+γ
sufozja-zjawisko przenoszenia przez przepływającą wodę(nastąpić musi vkrytyczna =15^-1/k wody przepływającej) cząstek gruntu które wydostają się poza obszar gruntu.Im większa prędkość wody tym większe wymywa cząstki,sufozja występuje głównie w gruntach pylastych,nie występuje w gruntach spoistych.