4130649993

20

1.4. WODA GRUNTOWA

naziom

Rys. 1.12: Studnia zupełna

jeśli osiągnięto przepływ stacjonarny (niezależny od czasu). Lej depresji propaguje w czasie t wg wzoru

R = 3i

(1.48)

gdzie n oznacza porowatość.

Praktycznie ważny przypadek szczególny równania (1.46) to z oznaczeniami jak na rys. 1.12.

Jeśli studnia nie jest zupełna to zwiększamy wydatek Q o 20%.

UWAGA: Ważność wzoru na wydatek studni jest ograniczona maksymalnym nachyleniem krzywej depresji. To maksymalne nachylenie Sichardt ustalił empricznie

\/fcl5

czyli maksymalny wydatek studni o promieniu r liczonym włącznie z obsypką żwirową (jeśli taka jest) i przy zanurzonej wysokości studni h (trochę więcej niż głębokość wody w studni) wynosi

Qmax — 2-nrhk ima_X

Jeśli teoretyczny wydatek np. ze wzoru (1.46) lub (1.49) jest większy niż Q_max to studnia nie będzie w stanie ściągnąć takiej ilości Q wody. Ujęcie wody należy wówczs przeprojektować:

(a)    zwiększając promień ro lub

(b)    zwiększając liczbę studni dających wymagany sumaryczny wydatek Q.

Siła filtracji

Siła filtracji jest to siła j na jednostkę objętości gruntu wywierana na szkielet gruntowy przez przepływającą wodę. Siłę j obliczamy ze wzoru

3 = 7«>*    (1-50)

Jest ona skierowana równolegle do wektora prędkości wody. Nieco myląca jest nazwa ” ciśnienie spływowe” bo j jako siła objętościowa ma jednostkę kN/m³ a nie kPa. Siła j nie zależy bezpośrednio od współczynnika filtracji k co może być intuicyjnie niezrozumiale. Przy przepływie w kierunku poprzecznym do dwu warstw gruntu np. o dwu różnych wodoprzepuszczalnościach kyik^z zasady zachowania masy wynika że prędkość filtracji w obu warstwach jest identyczna a zatem vi — kii\ =V2 = k^h, czyli tam gdzie jest mniejsze k konieczny jest większy gradient i co z koleji powoduje większą silę filtracji j i jest zgodne z oczekiwaniem.

Jeśli szkielet gruntowy znajduje się pod wodą działa na niego z jednej strony siła wyporu 7 — 7' skierowana ku górze i dodatkowo siła filtracji j, która przy przepływie wody do góry może spowodować unoszenie gruntu (kurzawkę, przebicie hydrauliczne sufozję). Zjawiska te są niebezpieczne i wymagane współczynniki bezpieczeństwa są tu wysokie. Krytyczny gradient zastępczy

(1.51)

ikr - iHw

przy przepływie do góry wynosi