ciężkowski,hydrogeologia L, ZJAWISKO KURZAWKOWE


ZJAWISKO KURZAWKOWE

1. Wprowadzenie

Upłynnianie się nasyconego wodą gruntu (zachowanie się gruntu w określonej prze­strzeni jak ciecz) nazywa się zjawiskiem kurzawkowym. Upłynnienie gruntu zachodzi zwy­kle pod wpływem jakiegoś działania dynamicznego na masyw gruntovvy. Najczęściej ob­serwuje się je na skutek oddziaływania przepływającej wody. Upłynniony grunt nazywamy kurzawką. Zjawisko kurzawkowe może się przejawiać np. stałym napływem nawodnionych gruntów do wyrobiska, co utrudnia, a często uniemożliwia prowadzenie robót.

Kurzawkowość nie jest, właściwością jakiegoś jednego, określonego typu gruntu. W stan płynny mogą przechodzić rumosze, żwiry, piaski, lessy oraz grunty spoiste. W praktyce najczęściej spotyka się upłynnienie piasków, szczególnie piasków z pewną zawartością czą­stek koloidalnych.

Analiza właściwości gruntów pod kątem możliwości przechodzenia w stan płynny wskazuje na konieczność podziału kurzawek na różne typy, które wymagają różnych metod badania i zastosowania różnych środków przeciwdziałania. KlasyfIkację kurzawek po raz pierwszy przedstawił A. F. Liebiediew (1935), który podzielił je na kurzawki rzeczywiste, czyli aktywne oraz pseudokurzawki, czyli kurzawki pasywne. ,

Liczne prace badawcze nad przejawami kurzawkowości gruntów o różnym składzie (od piasków do iłów) wskazały na możliwość rozwinięcia klasyfIkacji Liebiediewa. Ł. K. Tankajewa (1968) wydzieliła następujące typy gruntów zdolnych do tworzenia kurzawek:

1) grunty p'ozbawione wiązań strukturalnych

2) grunty z wiązaniami strukturalnymi typu kondensacyjno - koagulacyjnego.

Kurzawkami pierwszego typu są grunty pozbawione wiązań strukturalnych między cząstkami. Stanowią je piaski, których wytrzymałość uwarunkowana jest wysokim tarciem wewnętrznym. Przejście ich w stan płynny związane jest z silnym obniżeniem lub utratą tarcia wewnętrznego przez zawieszenie cząstek w wodzie. Ruch rozrzedzonego gruntu jest wywołany ciśnieniem hydrodynamicznym, zależnym od działania strumienia fIltracyjnego lub powstającego w porach przy zmianach struktury piasku nasyconego wodą, połączonych ze zmianami porowatości.

Bardziej złożonym i szeroko rozprzestrzenionym typem gruntów kurzawkowych są kurzawki drugiego typu, stanowiące grunty o wiązaniach kondensacyjno - koagulacyjnych.

Sztywne wiązania kondensacyjne, powstające przy wysychaniu cząstek koloidalnych, ule­gają silnemu osłabieniu i przechodzą wiązania innego typu -koagulacyjne, charakteryzują­ce się zależnością wytrzymałości od wilgotności, przejawiają zdolność do przemian tikso­tropowych, co warunkuje ich kurzawkowość.

Kurzawki drugiego typu stanowią utwory o różnym składzie granulometrycznym z koloidalnymi wiązaniami strukturalnymi. W zależności od składu i specyfIki przejawiania się właściwości kurzawkowych wyróżnia się:

1) kurzawki piasczysto-koloidalne,

2) kurzawki pylasto-koloidalne,

3) iły kurzawkowe.

Kurzawki piaszczysto-koloidalne charakteryzują się stosunkowo dużą średnicą ziaren i słabym powiązaniem elementów grubodyspersyjnych z częścią koloidalną.

Do kurzawek pylasto-koloidalnych należą nasycone wodą utwory lessowe, charakteryzujące się dużą trwałością wiązań między cząstkami pylastymi i ilastymi.

Trzecią grupę kurzawek drugiego typu stanowią iły kurzawkowe. Znaczną rolę w kształtowaniu wytrzymałości tych iłów odgrywa spójność.

W charakterze wskaźników klasyfikacyjnych pozwalających na zaliczenie badanych gruntów do różnych typów potencjalnych kurzawek, wykorzystuje się kąt naturalnego stoku oraz objętość sedymentacyjną. W charakterze wskaźników określających warunki, w któ­rych może zaznaczyć się kurzawkowatość gruntów pierwszego typu wykorzystuje się gra­dient hydrauliczny. wody gruntowej i wartość porowatości krytycznej.

Masyw piasków może przejść w stan kurzawkowy pod działaniem przepływającej wody gruntowej, jeśli jego gradient hydrauliczny osiąga wartość krytyczną, określoną na podstawie wzoru:

0x08 graphic

Ikr - gradient hydrauliczny (spadek hydrauliczny) dla zjawiska kurzawkowego, przy przepływie wody z dołu do góry,

ρs - gęstość gruntu

ρw - gęstość wody,

n - współczynnik porowatości.

Zdolność do utrzymywania wody w kurzawkach koloidalnych jest bardzo duża - do 240% przy równocześnie małej wodoprzepuszczalności. Z powodu wypełnienia porów mię­dzy ziarnami piasku masy koloidalne przy wilgotności naturalnej kurzawki są słabo prze­puszczalne (współczynnik filtracji rzędu 10-4 ÷10-5 cm/s).

Duża zdolność do zatrzymywania wody i mała wodoprzepuszczalność kurzawek piaszczy­sto-kolidalnych powoduje, że niemożliwe jest ich osuszenie zwykłą metodą - obniżania po­ziomu wody.

2. Opis badania

0x08 graphic
Zjawisko kurzawkowe badane było w aparacie, którego schemat przedstawiono na rysunku poniżej.

Na siatce filtracyjnej umieszczona była próbka piasku kwarcowego o polu podstawy F i wysokości l i wymuszany był przepływ wody z dołu do góry. Badanie polegało na po­miarze różnicy poziomów wody ΔHkr przy którym nastąpiło upłynnienie gruntu tzn. górna powierzchnia próbki piasku zaczęła podnosić się do góry.

0x08 graphic
Na podstawie uzyskanej wartość ΔHkr należało obliczyć Ikrr i porównać jego wartość z wartością wyprowadzoną na drodze rozważań teoretycznych w następujący sposób:

0x08 graphic

3. Wyniki badań

  1. Badanie przeprowadzono na próbce piasku kwarcowego o wymiarach _ = 62 m 1= 500 mm. Masa próbki wynosiła m = 2450 g.

W wyniku przeprowadzonego doświadczenia uzyskano:

ΔHkr = 55 cm

0x08 graphic

2. Obliczenie teoretycznej wartości krytycznego spadku hydraulicznego dla zjawi: rzawkowego dla przepływu wody z dołu do góry:


ρs = 2,65 g/cm3

ρw = 1,00 g/cm3

g = 9,81 m/s2

F = 30,19 cm2

l = 50 cm

m = 2450g = 0,024 kN

0x08 graphic
0x08 graphic

4. Wnioski

Na podstawie przeprowadzonego doświadczenia uzyskano Ikr = 1,1 co jest wartością bardzo zbliżoną do wartości teoretycznej 0x08 graphic
0x08 graphic
Ikr = 1,01.

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
hydrogeologia Cw5 zjawisko kurzawkowe
ciężkowski,hydrogeologia, górnictwo podwodne
ciężkowski,hydrogeologia, KAPILARNOŚĆ
ciężkowski,hydrogeologia, WODY PODZIEMNE
ciężkowski,hydrogeologia L, Odsączalność
ciężkowski,hydrogeologia, RUCHY CIECZY
ciężkowski,hydrogeologia, Osiadanie zapadowe gruntów
ciężkowski,hydrogeologia, erozja
ciężkowski,hydrogeologia L,ODSĄCZALNOŚĆ
ciężkowski,hydrogeologia, WIETRZENIE FIZYCZNE I CHEMICZNE
zjawisko kurzawki
ciężkowski,hydrogeologia L, SIATKA HYDRODYNAMICZNA
ciężkowski,hydrogeologia, DYSOCJACJA
ciężkowski,hydrogeologia, PODZIAŁ WÓD
ciężkowski,hydrogeologia, RUCHY MASOWE
Cw5 zjawisko kurzawkowe
ciężkowski,hydrogeologia, erozja morska
ciężkowski,hydrogeologia, Chronologia dziejów Ziemi
ciężkowski,hydrogeologia, ROZPUSZCZALNOŚC GAZÓW

więcej podobnych podstron