16.Rodzaje i formy wody występujące w gruntach

Woda w gruncie występuje w postaci :

- wody błonkowej ,przywartej na powierzchni cząstek gruntowych

- wody kapilarnej, utrzymywanej siłami napięcia powierzchniowego w porach gruntu ponad zwierciadłem wody wolnej

- wody wolnej ( woda gruntowa)

17Przepływ wody w gruncie - prawo Darcy

v = k * i — jest to prędkość przepływu wody przy spadku hydraulicznym i = 1, i=Δh / L Δh—różnica poziomów wody L- długość drogi przepływu v - zależy od wsp filtracji k i spadku i . Filtracja odbywa się siecią kanalików utworzonych z porów występujących w gruncie k -jest wielkością charakterystyczną dla danego ośrodka ,zależy od porowatości gruntu ,jego uziarnienia temperatury wody k_o=k₁₀=k_T / 0,7+0,03T k₁₀-wsp filtr w temp 10°C k_T-wsp filtr otrzym z doświadczenia k_T=Q / A*t*i

18Współczynnik filtracji i metody wyznaczania rachunkowe .labor , terenowe

- obliczeniowa (mało dokładna) -wykres uziarnienia gruntu i porowatości

- met. polowe - z wykorzystaniem izopów -próbne pompowanie

- laboratoryjne

k - jest miarą wodoprzepuszczalności gruntu w ruchu laminarnym .Określa on prędkość przepływu wody V przy spadku hydraulicznym i =1

-ze wzorów empirycznych Hanzena k =c -d₁₀ d₁₀- średnica miarodajna c- wsp zależny od różnoziarnistości np. u=1→c=1200 u= d₆₀ /d₁₀

Slichtera k=0,078*m*d₁₀² m- zależy od porowatości (n) m= n^3,26 stosuje się do piasków i pospółek Krugera k=N /S² S-pow właściwa gruntu N -ilość sit dla gruntów sypkich Seetheima k=0,357*d₅₀² - dla piasków

- próba pompowania wody z otworu k=Q / π(z₁-z₂)²*l_n*x₂ /x₁ Q-ilość wody wyczerpanej w czasie t ,z₁z₂ -wys warstwy wodonośnej w otorze 1,2 x₁,x₂ odległości

od otworów do zwierciadła wody

-zalewanie wody do otworów k=R /4t*l_n*h₁/h₂ h₁-początkowy poziom zwierciadła R -otwór>30cm

-pośrednie (chemiczna, elektrolityczna ) k=v_o*n /i v_o- prędk przepływu danej substancji n- porowatość i- spadek hydra.

-metoda o zmiennym spadku hydra. -filtracja od dołu lub góry prawo Darcy'ego

-metoda o stałym spadku hydra. K=a*l /A(t₂-t₁)*ln*h₁/h₂ a-przekrój poprzeczny rurki l-wys próbki A-przekrój poprzeczny t₁,t₂ -czasy dla których woda przepływa wys. Poziomów h₁ ,h₂

19Ciśnienie spływowe .krytyczny spadek hydrauliczny

ciśnienie spływowe -wywołane przez płynącą wodę przezwyciężająca siły tarcia o cząsteczki gruntowe. Jest naprężeniem stycznym ziaren gruntu i zwróconym w kierunku przepływu wody. Nie zależy od prędkości przepływu wody

krytyczne ciśnienie spływowe -gdy ciśnienie spływ równe jest ciężarowi obj. gruntu j =γ'-zjawisko kurzawki

krytyczny spadek hydrauliczny -i= Δh /l - przy krytycznym ćiśn spływowym

20Zjawiska kapilarne w gruntach

Kapilarność jest wynikiem działania dwóch zjawisk : - przyczepności (adhezji) wody

-napięcia powierzchniowego wody Woda w rurce kapilarnej podnosi się tak wysoko, aż ciężar słupa podciągniętej wody zrównoważy siły napięcia powierzchniowego, działającego stycznie do powierzchni meniska wody wzdłuż obwodu rurki. -kapilarność czynna H_kc -zdolność podciągania wody -kapilarność bierna H_k- utrzymanie wody przy spadku poziomu zwierciadła wody Zjawiska te świadczą o tym że w wodzie kapilarnej występuje rozciąganie . a w szkielecie gruntu ściskanie Wzór na wyznaczenie wysokości kapilarnego podciągania wody do góry H_k =0,15 /r

21Przemarzanie gruntów i jego skutki

Występuje gdy temp. powietrza <0°C . Głębokość i prędkość przemarzania zależy od temp , tekstury i struktury gruntu, osłony termicznej , składu granulometryczny gruntu . Im dłużej t<0°C tym granica przemarzania przesuwa się w dół . W przemarzniętym gruncie tworzy się soczewki lodowe powiększają się one na skutek podciągania wody. Warunki sprzyjające wzrostowi przemarzania * uziarnienie gruntu *płytkie zaleganie zwierciadła wody gruntowej * intensywność opadów atmosf* duża ilość cykli -odwilż -zamarzanie (mróz powoduje rozluźnienie gruntu)

wg normy za wysadzinowe uważa się >10% cząstek o śred<0,02mm i wszystkie grunty organiczne wg Wiłuna -niewysadzinowe <20% cząstek<0,05mm i <3% cząstek <0,02mm (żwiry,piaski,pospółki) - wątpliwe 20÷30% cząśt <0,05mm i 8÷10 cz <0,02mm( piaski bardzo drobne) -wysadzinowe .30% czast. <0,05mm i >10% cząst <0,02mm Można uważac za niewysadzinowe gr. spoiste w stanie półzwartym lub zwartym.

22Terenowe metody badań gruntów -sonda udarowo -obrotowa ,próbne obciążenie

Stosuje się w celu określenia stopnia zagęszczenia gruntów sypkich, sondowanie polega na wbijaniu sondy uderzeniami wbijaka 22kg wys. 25cm notując ilość uderzeń wbijaka do zagłębienia sondy na każde 10cm. Przy wbijaniu poniżej zwk uderzenia co 1 sek. Przy wbijaniu powyżej zwk dowolnie szybko. Sonda może mieć 2 końcówki -stożkową (do ustalonej grubości warstw nasypowych, organicznych) -krzyżakowy (do bad gr.słabych )

Próbne obciążanie -grunty jednorodne obciąża się na poziomie projektowanego posadowienia. Niejednorodne obciąża się każdą warstwę aż do głębokości równej dwóm szerokościom fundamentu poniżej poziomu posadowienia fundamentu. Dno wyrównane , pod płytę wykonuje się poduszkę betonową 15÷20cm , Ustawia się pomosty obciążające i montuje czujniki obciążenia 25 lub50kPa . Kolejne obciążenia przykłada się po uzyskaniu przyrostu osiadania mniejszego 0,1mm/5min (dla gruntów nośnych 20min , dla słabych 40-60 min) ostatni stopień trzymamy aż osiadanie będzie równe 0,1/2godz. Robimy krzywą konsolidacji Presjometr mierzy odkształcenia objętościowe przy zwiększonym ciśnieniu wody w środkowej komorze

23Tiksotropia ,sufozja ,kolmatacja

Sufozja- wymywanie drobnych cząstek na skutek przepływu wody, osłabienie struktury gruntu ; mechaniczne przemieszczenie drobnych ziaren względem grubszych, chemiczna -rozpuszczanie , aby wystąpiła sufozja -istnienie odpowiednio dużego ciśnienia spływowego , występowanie drobnych cząsteczek lub związki chem.

Kolmatacja- odwrotność sufozji , osadzanie drobnych cząsteczek w przestrzeni porowatej gruntu, uszczelnienie gruntu zjawisko przydatne przy uszczelnianiu zbiorników wodnych

Tiksotropia- Zjawisko przechodzenia żelu w zol i odwrotnie , wskutek tylko mechanicznych oddziaływań, nazywa się tiksotropią , klasycznie tiksotrpopowym gruntem jest betonit.

29.Metoda punktów narożnych

Metoda pkt. narożnych umożliwia wyznaczenie naprężenia pionowego oraz sumy naprężeń głównych pod narożem prostokątnego obciążonego obszaru

27.Naprężenia od siły skupionej-met. Boussinesqa

σ_z=(3Q/2π)_*(z³/R₀⁵) R₀=√(r²+z²) σ_z-napr. w pkt. M Założenia:

1)podłoże gruntu jest półprzestrzenią ograniczoną od góry płaszczyzną poziomą 2)grunt jest izotropowy oraz nieważkim γ=0 3)rozkład naprężeń jest prostoliniowy 4)obowiązuje zasada superpozycji

5)sposób przyłożenia obciążenia wpływa na rozkład napręż. tylko w bliskim sąsiedztwie miejsca obciążenia

inaczej σ_z=3Q/(2πz²_*[1+(r/2)²])^5/2 dla kilku sił σ_z=(1/z²)*ΣQ*k_ri

30.Metoda pkt. środkowych.

Met. puntk. środk. można wyznaczyć naprężenie pionowe pod środkiem prostokątnego obszaru obciążonego σ_z=η₀*q η₀-z nomogramu w zależności od L/B i z/B ; q-obciąż równomiernie rozłożone

31.Metoda pól. wpływowych (nomogram Newmarka).

Powierzchnię równomiernie obciążonej półprzestrzeni można podzielić współśrodkowymi okręgami o promieniach r_i na n pierścieni równoważnych pod względem wielkości wzbudzanego przez każde z nich naprężenia pionowego pod środkiem tych kół. Ogólnie σ_z=η*q : gdzie η-z nomogramu w zależności od z/d.

Przyjmując η=1/n możemy wyznaczyć promień okręgu pierwszego wewnętrznego koła, wywołującego naprężenie σ_z=q/n otrzymamy r₁=z*√ (1/ (1-[1/n])^2/3)-1

Można dobrać takie wartości aby promieni następnych okręgów aby obciążenie dowolnego pierścienia pomiędzy sąsiednimi okręgami wywołało naprężenia σ_z=q/n przy czym powinien być spełniony warunek η_i=i/n

35.Warunki I stanu granicz. Opór jednostkowy podłoża

I stan graniczny sprawdzamy ze względu na nośność (stateczność) podłoża przy uwzględnieniu najniekorzystniejszego układu obciążeń podstawowych i dodatkowych. Wyróżniamy następujące rodzaje I st. gran. : a)wypieranie podłożą przez pojedynczy fundament lub przez całą budowlę

b)usuwisko albo zsuw fundamentów fundamentów lub podłoża wraz z budowlą c)przesunięcie w poziomie posadowienia fundamentu lub w głębszych warstwach podłoża

Przy sprawdzaniu I stanu gran. wartość obliczeniowa działającego obciążenia (Q_r-kN) powinna spełniać warunek: Q_r≤m*Q_f Q_f-obliczeniowy opór graniczny podłoża gruntowego ; m-wsp. korekcyjny zależny od metody obliczania

Dopuszczalne obciążenie jednostkowe podłoża q_f=(Q_f / pow. fundamentu)

36.Warunki II stanu granicz. Obliczanie osiadania podłoża

II stan graniczny sprawdzamy ze względu na przemieszczenia (odkształcenia) podłożą gruntowego i konstrukcji budowli przy uwzględnieniu tylko obciążeń podstawowych. Wyróżniamy następujące rodzaje I st. gran. : a)średnie osiadanie fundamentów budowli b)przechylenie budowli jako całości lub jej części wydzielonej dylatacjami c)odkształcenie konstrukcji: wygięcie (ugięcie) budowli jako całości lub jej części między dylatacjami, lub różnica osiadań fundamentów [S]≤[S]_dop. ;

[S]-symbol umownej wartości przemieszczenia lub odkształcenia dla oceny stanu użytkowego danej budowli: średnie osiadanie fund. budowli s_śr , przechylenia budowli Θ,strzałki wygięcia budowli f₀ lub względnej różnicy osiadania fundamentów budowli Δs:l . Przemieszczenia lub odkształcenia [S] należy wyznaczać na podstawie osiadań fundamentów lub ich wydzielonych części , przy założeniu ,że podłoże stanowi półprzestrzeń liniowo-odkształcalną, a budowla nie ma sztywności własnej

[S]_dop-ustala się dla danej budowli na podstawie analizy stanów granicznych jej konstrukcji, wymagań użytkowych i eksploatacji urządzeń a także działania połączeń instalacyjnych

---