Hydrotechnika i hydrogeotechnika to przede wszystkim całokształt zagadnień dotyczących synergii obiektów budowlanych, podłoży gruntowych i środowiska wodnego w tym m.in. rzek, mórz i wód gruntowych z wykorzystaniem efektów do celów gospodarczych. Planując realizację obiektów budownictwa hydrotechnicznego należy pamiętać o jego specyfice i zdawać sobie sprawę z uwarunkowań panujących w tej dziedzinie. Realizacja budowli wodnych związana jest z wodą, jej złożonością i warunkami. Każdorazowo organizacja robót uwzględniać powinna przepływy wód i ich oddziaływanie na konstrukcje. Problem przepustowości wody w trakcie realizacji inwestycji jest najbardziej charakterystyczną cechą placów budów obiektów hydrotechnicznych. Stąd też specyfika budownictwa wodnego wymaga w całym procesie inwestycyjnym doskonałego przygotowania kadry projektantów i wykonawców z zakresu hydrologii, geologii, geotechniki, mechaniki budowli, hydrauliki itd. Prawidłowy proces prac studialnych i projektowych opiera się na analizach i badaniach począwszy od dobrego rozpoznania warunków hydro-geotechnicznych. Dobrze wykonany projekt, prawidłowa realizacja obiektu i właściwie prowadzona eksploatacja zmniejszają na ogół prawdopodobieństwo wystąpienia katastrof i awarii. Woda w swoim obiegu w przyrodzie jest najbardziej agresywnym czynnikiem wywołującym erozję gruntu. Zakres zniszczeń spowodowanych przez erozję jest bardzo zróżnicowany i zależy od wielu czynników:
energii kinetycznej wody, podatności gruntu, podatności konstrukcji, błędów w trakcie rozpoznawania gruntów, błędów projektowych i wykonawczych, zastosowania materiałów.Erozja jest więc procesem naturalnym, stanowiącym część cyklu geologicznego w całym systemie hydrologicznym, a działania ludzkie związane z ochroną przed erozją mają jedynie na celu osłabienie tego procesu. W ramach tego szkolenia rozpatrzone zostaną problemy ochrony przed erozją, w których mogą być użyte z powodzeniem geosyntetyki i wyroby pokrewne. Ochrona przed powodzią aglomeracji położonych nad ciekami, ich bezpieczeństwo, ochrona ekologicznych warunków rzeki i jej zlewni, a także planowa dbałość o ich stan jako dróg transportowych to jeden z głównych problemów hydrotechniki. W tym przypadku działanie erozyjne wody ma dwa aspekty:
wypłukiwanie i transport rumoszu w dół rzeki, falowanie i rozmywanie.Drugim problemem jest ochrona przed procesem erozji gruntu. W tym przypadku erozja jest funkcją wielu zmiennych. Jednakże największe znaczenie ma tu energia erozyjna deszczu i podatność gruntu na erozję od spływu powierzchniowego i wód płynących. Trzecim czynnikiem, niejednokrotnie niezauważanym, jest prawidłowo zaprojektowany drenaż dla właściwego uregulowania stosunków gruntowo-wodnych i stabilizacji gruntu. Infrastruktura towarzysząca w budownictwie hydrotechnicznym to przede wszystkim wały ppow. i obiekty retencyjno-rozsączające, rowy, kanały, poldery itp. W każdym z tych wymienionych zakresów z powodzeniem można stosować geosyntetyki zastępując tradycyjne konstrukcje i materiały lub uzupełniając o dodatkowe właściwości, które w tradycyjnym ujęciu byłyby nie do uzyskania.
Funkcje i zasady pracy geosyntetyków w obiektach hydrotechnicznych.
Geosyntetyki w obiektach hydrotechnicznych znajdują głównie zastosowanie jako jeden z elementów w systemach zabezpieczeń przed falowaniem, umocnień przeciwerozyjnych na zboczach, skarpach nasypów i wykopów, zboczach i skarpach wzdłuż rzek i strumieni oraz polderów, zbiorników retencyjnych, rowów i wszelkiego rodzaju drenaży odwadniających lub obniżających zwierciadło wody gruntowej i niedopuszczenie do zjawiska przebicia hydraulicznego na skarpach odpowietrznych.
Geosyntetyki stosowane w konstrukcjach hydrotechnicznych można podzielić na :
przepuszczalne: geotkaniny, geowłókniny, geosiatki, geokraty, georuszty, geokomórki i geokompozyty, nieprzepuszczalne: geomembrany, bentomaty i geomembrany bentonitowe.W większości przypadków spełniają one cztery podstawowe funkcje:
separacyjną – jako warstwy odcinające lub separujące grunty podłoża o różnych współczynnikach filtracji, granulacji hamując tym samym mieszanie się tych gruntów, wzmacniającą – jako warstwy poprawiające nośność słabego podłoża pod konstrukcjami hydrotechnicznymi lub polepszające stateczność skarp i umocnień, filtracyjną – jako filtry chroniące materiał przepuszczalny przed kolmatacją i zmianą właściwości filtracyjnych, drenującą – jako dreny odprowadzające wodę w swojej płaszczyźnie geosyntetyków.
Geosyntetyki mogą i najczęściej pełnią jednocześnie więcej niż jedną z wymienionych wyżej funkcji.
Rys 1. Podstawowe funkcje geosyntetyków
W trakcie projektowania obiektów inżynierskich najistotniejsze są następujące parametry geosyntetyków:
wytrzymałość na rozciąganie, wydłużalność, wodoprzepuszczalność. otwartość porów, wytrzymałość na przebicie.Podstawowym czynnikiem decydującym o wyborze geosyntetyków do danej konstrukcji jest możliwość jej wzmocnienia ochrony antyerozyjnej i zapewnienia długotrwałej stateczności oraz obniżenia kosztów inwestycji. Połączenie wiedzy o właściwościach fizyko - mechanicznych geosyntetyków, kryteriach ich doboru do danych warunków gruntowo - wodnych jak i pełnionych funkcjach oraz umiejętność dokonywania obliczeń złożonych układów gruntowo - geosyntetycznych z doświadczeniem inżynierskim w tej dziedzinie daje dopiero pożądane efekty.
Podstawowy podział geosyntetyków.
W obowiązującej w Polsce normie PN-EN ISO 10318:2007 przedstawiony jest podział geosyntetyków. Natomiast ich funkcjonalność można przedstawić według poniższego schematu.
Rys.2. Schemat funkcjonalności geosyntetyków
Najbardziej rozpowszechnioną pod względem funkcjonalności jest grupa wyrobów zwanych geotekstyliami.
Geotekstylia – płaskie i przepuszczalne polimerowe wyroby tekstylne stosowane w kontakcie z gruntem w szeroko pojętej branży budowlanej w tym materiały nietkane, tkane lub dziane.
Geowłókniny – są to nietkane wyroby tekstylne otrzymywane z bezładnie, przypadkowo ułożonych włókien ciągłych lub ciętych połączonych mechanicznie, chemicznie lub termicznie. Ze względu na swoją strukturę i właściwości mechaniczne przeznaczone są do wszelkiego rodzaju funkcji separujących, drenujących i filtracji. Ich stosunkowo niskie wytrzymałości na rozciąganie i duża wydłużalność wykluczają z wszelkich zastosowań wzmacniających podłoże.
Fot.1Geowłóknina w powiększeniu 100x
Fot.2 Geowłókniny
Geotkaniny – materiały wytwarzane techniką tkacką z dwóch lub większej ilości przędz, włókien ciągłych, taśm i układu taśm przeplatanych pod kątem prostym. Geotkaniny sa jedynym materiałem mogącym pełnić wszystkie funkcje jednocześnie. Ze względu na bardzo wysokie wytrzymałości na rozciąganie są nie zastąpione przy wzmacnianiu podłoży gruntowych dróg, linii kolejowych, wysokich nasypów lub wałów ppow. Są najbardziej optymalnym rozwiązaniem pod względem organizacyjno-kosztowym każdego przedsięwzięcia inwestycyjnego.
Fot. 3 Geotkaninaw powiększeniu 30x
Fot. 4 Geotkaniny
Drugą najbardziej znaną grupą geosyntetyków są geotekstylne wyroby pokrewne. Również w tym przypadku są to płaskie wyroby do których zalicza się :
Fot.5 Geosiatki
Geosiatki – płaski wyrób o otwartej strukturze z trwale połączonych elementów wcześniej naciąganych i łączonych w procesach wytłaczania, spajania lub przeplatania. Ich Pozostało jeszcze 90% tekstu