4130649989

ROZDZIALI. MATERIAŁY POMOCNICZE I ZADANIA    17

WODA naporowa występuje nawiercony poziom wody leży poniżej poziomu po ustabilizowaniu (efekt jak w studni artezyjskiej). WODA GRUNTOWA WŁAŚCIWA występuje na dużym obszarze na zasadzie naczyń połączonych. WODA ZASKÓRMA występuje lokalnie w odizolowaniu od wody gruntowej właściwej. WODA RELIKTOWA jest to np. woda zamknięta w soczewkach piaskowych w glinie.

Przepływ wody wolnej

Powodem przepływu wody nie są różnice ciśnienia wody u ale różnice naporu h. Napór to suma wysokości ciśnienia i wysokości położenia, czyli h = ujy_w + z, gdzie u to ciśnienie wody a z wysokość położenia nad umownym (dowolnym _L do siły grawitacji) poziomem odniesienia. Pewną analogię do prawa Bernouliego otrzymamy, jeśli do naporu dodamy jeszcze wysokość prędkości tj. człon v²/2g. W geotechnice zakładamy że prędkość wody jest mała i wysokość prędkości pomijamy.

W stanie nasyconym przepływ wody w gruncie opisuje prawo Darcy

Vi = —kdh/dxi    (1.27)

gdzie dh/dx = Vh oznacza gradient h czyli tzw gradient hydrauliczny. Przy jednowymiarowych zagadnieniach przepływu piszemy

v = ki = k^j-    (1.28)

gdzie k jest stałym dla określonego gruntu współczynnikiem filtracji.

Orientacyjne wartości współczynnika filtracji k

rumosz, żwir, grubo i równoziarniste piaski	10^-1..	10~^3	n/s
piaski różnoziarniste	10^-3..	10"^4	n/s
piaski drobne różnoziarniste, less	10-^4..	10“^5	n/s
piaski pylaste, gliniaste, mulki	10^-5..	10^-6	n/s
gliny namuły, iły piaszczyste	10"^6..	10~^8	n/s
iły, zwarte gliny ilaste	10“^8..	IO-10	m/s

W uogólnionym przypadku ośrodka o anizotropowej przepuszczalności (zwykle woda łatwiej filtruje w kierunku poziomym) k może byc tensorem i wówczs prędkość v jest niekoniecznie równoległa do gradientu dh/d>c.

h

Rys. 1.10: Filtracja równoległa i prostopadła do uwarstwiwewnia

Filtracja równoległa do warstw: mamy kA = kiAi, gdzie Ai pole i-tej w-wy _L do kier. przepływu (identyczny gradient hydrauliczny ii w każdej w-wie). Zastępczy współczynnik filtracji przy uwastwieniu równoległym do kierunku filtracji wynosi zatem

k

(1.29)

Ęfcj Aj

T.Ai

Filtracja -L do warstw: mamy identyczne przekroje Ai = A i taką samą prędkości filtracji Vi = kiU = v w każdej w-wie. Średni spadek hydrauliczny i i średni współczynnik filtracji k spełniają równanie

ki = kiii = const,    (1.30)

przy czym z warunku zachowania masy wynika k\i\ = £2*2 = ... fcjij. Średni gradient hydrauliczny wynosi