2008-12-15
Wszelkie budowle piętrzące posadowione są na podło\
u mniej
Wszelkie budowle piętrzące posadowione są na podło\
u mniej
lub więcej przepuszczalnym, w którym na skutek ciśnienia
lub więcej przepuszczalnym, w którym na skutek ciśnienia
hydrostatycznego "H wywołanego ró\
nicą poziomów wody
hydrostatycznego "H wywołanego ró\
nicą poziomów wody
powstaje ruch (filtracja) wody pod budowlÄ….
powstaje ruch (filtracja) wody pod budowlÄ….
FILTRACJA WODY POD
FILTRACJA WODY POD
H
H
BUDOWL
PI
TRZ
C

BUDOWL
PI
TRZ
C

Dr in\
. Wojciech Szudek
Dr in\
. Wojciech Szudek
1  próg jazu (zapory), 2  wypad, 3  przepuszczalne umocnienie dolne (poszur),
4  ścianka szczelna, 5  nieprzepuszczalne umocnienie górne (przedjazie, ponur)
Teoretyczne rozwiÄ…zanie zagadnienia ruchu wody pod
Teoretyczne rozwiÄ…zanie zagadnienia ruchu wody pod
budowlą piętrzącą zostało przeprowadzone tylko dla
budowlą piętrzącą zostało przeprowadzone tylko dla
Prędkość wody
Prędkość wody
najprostszych przypadków przy szeregu zało\
eń upraszczających,
najprostszych przypadków przy szeregu zało\
eń upraszczających,
obliczona wg prawa
obliczona wg prawa
a mianowicie:
a mianowicie:
1) podło\
e jest jednorodne, Darcy jest wielkością
1) podło\
e jest jednorodne, Darcy jest wielkością
2) ruch wody jest ruchem trwałym,
2) ruch wody jest ruchem trwałym,
nierzeczywistÄ… - nie
nierzeczywistÄ… - nie
3) prędkość filtracji v określamy ze wzoru Darcy
3) prędkość filtracji v określamy ze wzoru Darcy
występująca w
występująca w
v=k*J
v=k*J
naturze. Wg formuły
naturze. Wg formuły
gdzie: k  współczynnik filtracji,
gdzie: k  współczynnik filtracji,
liczymy prędkość tak
liczymy prędkość tak
J spadek (gradient) hydrauliczny J="H/"L
J spadek (gradient) hydrauliczny J="H/"L
jak gdyby woda
jak gdyby woda
. płynęła całym
. płynęła całym
Siatka filtracyjna dla
przekrojem. Prędkość
przekrojem. Prędkość vrz= v /  = k* J / 
płaskiego fundamentu bez
rzeczywista vrz jest
ścianek szczelnych: rzeczywista jest
  porowatość powierzchniowa
1 linia prÄ…du, 2  linia
du\
o większa bo
du\
o większa bo
 = 0,10÷0,15
ekwipotencjalna, 3 
woda płynie tylko
woda płynie tylko
wartość ciśnienia [m słupa
porami.
porami.
wody]
Metody obliczania filtracji
Metody obliczania filtracji
Filtracja przez podło\
e nieskaliste
Filtracja przez podło\
e nieskaliste
Nierówność, której spełnienie zapobiega powstawaniu
Nierówność, której spełnienie zapobiega powstawaniu
Zjawisko występuje wszędzie tam, gdzie fundamentem
Zjawisko występuje wszędzie tam, gdzie fundamentem
sufozji w gruncie pod budowlą piętrzącą, zaproponowali
sufozji w gruncie pod budowlą piętrzącą, zaproponowali
budowli piętrzącej nie mo\
emy sięgnąć do podło\
a skalnego.
budowli piętrzącej nie mo\
emy sięgnąć do podło\
a skalnego.
Bligh i Lane:
Bligh i Lane:
Jesteśmy wtedy zmuszeni do posadawiania budowli na
Jesteśmy wtedy zmuszeni do posadawiania budowli na
L e" c * " H
L e" c * " H
gruntach pochodzenia czwarto- lub trzeciorzędowego, jakimi
gruntach pochodzenia czwarto- lub trzeciorzędowego, jakimi
gdzie:
gdzie:
sÄ… utwory aluwialne.
sÄ… utwory aluwialne.
L  wymagana długość drogi filtracji liczona wzdłu\

L  wymagana długość drogi filtracji liczona wzdłu\

nieprzepuszczalnego konturu podziemnego budowli [m]
nieprzepuszczalnego konturu podziemnego budowli [m]
Nadmierna filtracja przez podło\
e nieskaliste
C=CB  współczynnik Bligh a zale\
ny od rodzaju gruntu
C=CB  współczynnik Bligh a zale\
ny od rodzaju gruntu
mo\
e mieć następstwa jak:
C=CL  współczynnik Lane a zale\
ny od rodzaju gruntu
C=CL  współczynnik Lane a zale\
ny od rodzaju gruntu
Sufozję  wypłukiwanie drobnych cząstek gruntu podło\
a i
Sufozję  wypłukiwanie drobnych cząstek gruntu podło\
a i
transportowanie ich między grubszymi ziarnami szkieletu "H  ró\
nica poziomów wody w górnym i dolnym
transportowanie ich między grubszymi ziarnami szkieletu "H  ró\
nica poziomów wody w górnym i dolnym
gruntowego przez strumień filtracyjny stanowisku (równa spadkowi linii ciśnień) [m]
gruntowego przez strumień filtracyjny stanowisku (równa spadkowi linii ciśnień) [m]
Wypieranie gruntu Wielkości współczynników CB i CL są odwrotnością
Wypieranie gruntu Wielkości współczynników CB i CL są odwrotnością
dopuszczalnego gradientu hydraulicznego, jednak\
e
dopuszczalnego gradientu hydraulicznego, jednak\
e
Niekorzystny wzrost ciśnienia filtracyjnego pod budowlą
Niekorzystny wzrost ciśnienia filtracyjnego pod budowlą
przypisano im ró\
ne wartości, wynikające z odmienności
przypisano im ró\
ne wartości, wynikające z odmienności
piętrzącą, a tym samym wzrost wyporu hydrodynamicznego
piętrzącą, a tym samym wzrost wyporu hydrodynamicznego
zało\
onego przebiegu zjawiska.
zało\
onego przebiegu zjawiska.
Ucieczka wód ze zbiornika do stanowiska dolnego
Ucieczka wód ze zbiornika do stanowiska dolnego
1
2008-12-15
Obliczenie potrzebnej drogi filtracji
Obliczenie potrzebnej drogi filtracji
Metody obliczania filtracji
Metody obliczania filtracji
Bligh zało\
ył, \
e prędkość filtracji i spadek linii ciśnień
Bligh zało\
ył, \
e prędkość filtracji i spadek linii ciśnień
filtracyjnych wzdłu\
podziemnego obrysu są stałe.
filtracyjnych wzdłu\
podziemnego obrysu są stałe.
Natomiast Lane zauwa\
ył, \
e straty ciśnienia wzdłu\

Natomiast Lane zauwa\
ył, \
e straty ciśnienia wzdłu\

odcinków poziomych są mniejsze ni\
na odcinkach
odcinków poziomych są mniejsze ni\
na odcinkach
pionowych obrysu podziemnego. Stosunek tych strat
pionowych obrysu podziemnego. Stosunek tych strat
waha się w granicach od 1:1,5 do 1:3. Przyjęto, \
e
waha się w granicach od 1:1,5 do 1:3. Przyjęto, \
e
średnio wynosi on 1:3. Aby mo\
na było zało\
yć liniowy
średnio wynosi on 1:3. Aby mo\
na było zało\
yć liniowy
spadek ciśnień, obliczeniowe odcinki poziome nale\
y
spadek ciśnień, obliczeniowe odcinki poziome nale\
y
przyjmować jako skrócone do 1/3 ich rzeczywistej
przyjmować jako skrócone do 1/3 ich rzeczywistej
długości.
długości.
Odcinki pochylone do poziomu mniej ni\
45Ú, nale\
y
Odcinki pochylone do poziomu mniej ni\
45Ú, nale\
y
traktować jak poziome, pozostałe jako pionowe.
traktować jak poziome, pozostałe jako pionowe.
Obliczanie ciśnień i wyporu pod budowlą
Obliczanie ciśnień i wyporu pod budowlą
Obliczenie potrzebnej drogi filtracji
Obliczenie potrzebnej drogi filtracji
Obliczanie ciśnień i wyporu pod budowlą
Obliczanie ciśnień i wyporu pod budowlą
Obliczanie ciśnień i wyporu pod budowlą
Obliczanie ciśnień i wyporu pod budowlą
a) Je\
eli przy sprawdzaniu
a) Je\
eli przy sprawdzaniu
potrzebnej drogi filtracji
potrzebnej drogi filtracji
Lp> Lrz= L1-2 to nale\
y jÄ…
Lp> Lrz= L1-2 to nale\
y jÄ…
wydłu\
yć o "l
wydłu\
yć o "l
b) Wydłu\
amy od strony
b) Wydłu\
amy od strony
dolnej wody o "l. Lp= Lrz
dolnej wody o "l. Lp= Lrz
ale rośnie wypór, bo
ale rośnie wypór, bo
F2>F1. Sposób zły.
F2>F1. Sposób zły.
c) Wydłu\
amy od strony
c) Wydłu\
amy od strony
górnej wody o "l
górnej wody o "l
(dodajÄ…c ponur). Lp= Lrz
(dodajÄ…c ponur). Lp= Lrz
Ciśnienie pod budowlą
Ciśnienie pod budowlą
maleje, zatem mamy
maleje, zatem mamy
mniejszy wypór. F3mniejszy wypór. F3F3F32
2008-12-15
Obliczanie ciśnień i wyporu pod budowlą
Obliczanie ciśnień i wyporu pod budowlą
Obliczanie ciśnień i wyporu pod budowlą
Obliczanie ciśnień i wyporu pod budowlą
Metoda Bligh a
Metoda Lane a
Obliczanie ciśnień i wyporu pod budowlą
Obliczanie ciśnień i wyporu pod budowlą
Obliczanie
Obliczanie
ciśnień i
ciśnień i
wyporu
wyporu
pod
pod
budowlÄ…
budowlÄ…
FILTRACJA BRZEGOWA
FILTRACJA BRZEGOWA
Rozró\
nia siÄ™ dwa obszary
Rozró\
nia siÄ™ dwa obszary
przepływu a i b rozgraniczone linią
Filtracja przepływu a i b rozgraniczone linią
prÄ…du c
prÄ…du c
Filtracja wokół za przyczółkami Linie prądu w obszarze b pokazują
Filtracja wokół
Linie prÄ…du w obszarze b pokazujÄ…
przyczółków ma
przyczółków ma
kierunki dopływu od wododziału do
kierunki dopływu od wododziału do
charakter
charakter
rzeki,
betonowymi rzeki,
przestrzenny, który
przestrzenny, który
wymaga
wymaga
Linie prÄ…du w obszarze a pokazujÄ…
Linie prÄ…du w obszarze a pokazujÄ…
zastosowania
zastosowania
kierunki opływania przyczółka
kierunki opływania przyczółka
modeli
modeli
wskutek piętrzenia.
wskutek piętrzenia.
obliczeniowych.
obliczeniowych.
Przyczynami wzmo\
onej filtracji
Przyczynami wzmo\
onej filtracji
Zagadnienie filtracji
Zagadnienie filtracji
brzegowej mo\
e
brzegowej mo\
e
wody wzdłu\
betonu sÄ…:
wody wzdłu\
betonu sÄ…:
być dodatkowo
być dodatkowo
1. Ró\
nice podatności plastycznej
1. Ró\
nice podatności plastycznej
skomplikowane
skomplikowane
betonu i materiału gruntowego
betonu i materiału gruntowego
występowaniem
występowaniem
strumienia wody
strumienia wody
2. Trudności z zagęszczeniem gruntu
2. Trudności z zagęszczeniem gruntu
wypływającej ze
wypływającej ze
przy ścianach betonowych
przy ścianach betonowych
zbocza doliny.
zbocza doliny.
3. Drgania konstrukcji generowane
Schematyczny obraz filtracji 3. Drgania konstrukcji generowane
brzegowej wokół przyczółka
przez przepływ wody, ruch
przez przepływ wody, ruch
zapory 1- linie prÄ…du, 2-linie
pojazdów, itp.
pojazdów, itp.
ekwipotencjalne
3
2008-12-15
FILTRACJA BRZEGOWA I WOKÓA
PRZYCZÓA
KÓW
FILTRACJA BRZEGOWA I WOKÓA
PRZYCZÓA
KÓW
BETONOWYCH
BETONOWYCH
Schemat do obliczenia parcia wody na
Przeciwdziałanie potencjalnej filtracji polega na:
Przeciwdziałanie potencjalnej filtracji polega na:
przyczółek i sprawdzenia bezpiecznej długości
Starannym wykonaniu ścian zewnętrznych przylegających do konstrukcji
Starannym wykonaniu ścian zewnętrznych przylegających do konstrukcji
drogi filtracji
gruntowej poprzez uzyskanie gładkiej faktury betonu (nie powstają wówczas
gruntowej poprzez uzyskanie gładkiej faktury betonu (nie powstają wówczas
przesklepienia gruntu na nierównościach betonu)
przesklepienia gruntu na nierównościach betonu)
" W sprawdzeniu niezbędnej
Wydłu\
eniu uprzywilejowanej drogi filtracji przez dodawanie skrzydełek,
Wydłu\
eniu uprzywilejowanej drogi filtracji przez dodawanie skrzydełek,
długości drogi filtracji ze względu na poprzeczek itp.
poprzeczek itp.
sufozjÄ™ przyjmuje siÄ™, \
e wartość
Starannym zagęszczaniu gruntu przy konstrukcjach betonowych
Starannym zagęszczaniu gruntu przy konstrukcjach betonowych
współczynnika C według Lane a
mo\
e być zmniejszona o 25%.
Lekcewa\
enie filtracji pod przyczółkami
Lekcewa\
enie filtracji pod przyczółkami
mo\
e mieć tragiczne konsekwencje, jak
" Długość drogi filtracji oblicza się mo\
e mieć tragiczne konsekwencje, jak
w przypadku katastrofy zapory ziemnej
sumując odcinki drogi prostopadłe do w przypadku katastrofy zapory ziemnej
na rzece Młynówce w Górowie
kierunku ruchu wody w rzece w na rzece Młynówce w Górowie
Iławeckim, do której doszło w nocy z
pełnej wartości, a odcinki równoległe Iławeckim, do której doszło w nocy z
2/3.02.2000 r. Podczas katastrofy
do osi podłu\
nej jazu zmniejszone o 2/3.02.2000 r. Podczas katastrofy
lewobrze\
na wysoka część zapory na
50%. lewobrze\
na wysoka część zapory na
długości około 30 m. została rozmyta
długości około 30 m. została rozmyta
całkowicie, a\
do dna rzeki. Woda rzeki
całkowicie, a\
do dna rzeki. Woda rzeki
a) obrys podziemny
Młynówki płynęła po dnie rozmycia, na
Młynówki płynęła po dnie rozmycia, na
przyczółka,
poziomie starego koryta rzeki. Zginęły 3
poziomie starego koryta rzeki. Zginęły 3
osoby.
osoby.
b) wykres parcia wody
4