1. Umocnienia brzegowe i denne.
Umocnienia brzegowe i denne oznaczają budowle, których podstawowym zadaniem jest ochrona profilu cieku wodnego w określonych granicach. Działanie erozyjne wody ma dwa główne składniki. Jeden z nich to wypłukiwanie i następnie unoszenie w formie rumoszu ziarn, które ma miejsce , gdy prędkość przepływu wody przekracza pewną wartość krytyczną, zależną od wielkości uziarnienia. Z reguły przy niekontrolowanym przebiegu tego procesu powstają osuwiska lub spływy i osuwy. Drugi składnik to falowanie eoliczne i rozmycie wywołane przez strumienie wody od śrub napędowych statków. Działanie falowania eolicznego (wiatrowego) i od przepływających statków szczególnie niszczy nieumocnione brzegi w zakresie stanów średnich wód. Obciążenia dynamiczne od falowania może przejąć tylko odpowiednio zaprojektowane umocnienie. Uzyskuje się to dzięki podtrzymywaniu brzegów i materiałów dennych. Materiał denny składa się przede wszystkim z torfu, piasku lub pyłu, czyli materiałów luźnych, ziarnistych lub spoistych, mniej lub bardziej podatnych na erozję. Erozja może być spowodowana nie tylko działaniem fal i prądów, ale również napływem wód powierzchniowych i/lub gruntowych z lądu. Spływ powierzchniowy może doprowadzić do silnego zerodowania konstrukcji ochronnej, zwłaszcza w miejscach ze słabym drenażem lub bez drenażu.
Ponadto należy uwzględnić wszelkie nietypowe obciążenia, związane z warunkami atmosferycznymi, różnymi odpadami niesionymi z prądem, rekreacją, wandalizmem i katastrofami.
Do dodatkowych funkcji umocnień brzegowych należą:
wartości ekologiczne, funkcja rekreacyjna i ochrona krajobrazu; oznakowanie dla żeglugi; funkcja hydrauliczna związana z szorstkością profilu.Aby móc pełnić te wszystkie funkcje, brzeg z reguły musi być pokryty okładziną. Głównymi elementami tej okładziny (rys. 1) są wierzchnia warstwa okrywowa, warstwa filtracyjna, a czasem również jedna lub więcej warstw pośrednich.
Wierzchnia warstwa, która w szczególności musi wytrzymywać zewnętrzne siły działające na budowlę, może być wykonana z różnych materiałów lub ich połączeń.
Rys. 1. Typowy przekrój poprzeczny umocnień brzegowych z filtrem geosyntetycznym.[35]
Warstwa pośrednia może służyć jako warstwa przejściowa pomiędzy pozostałymi warstwami i/lub jako osłona warstwy filtracyjnej. Do wykonania tej warstwy również można wykorzystywać różne materiały.
Warstwa filtracyjna może składać się z materiałów następującego typu:
Filtry ziarniste: luźne ziarna, spajane ziarna, ciasno ułożone kamienie. Filtry włókniste: materiały syntetyczne i naturalne.
Filtry ziarniste (a).
Do filtrów ziarnistych należą na przykład warstwy piasku lub żwiru (luźnego), asfaltu piaskowego lub kamienne warstwy filtracyjne. Ogólnie rzecz biorąc, filtry ziarniste mają następujące zalety:
w określonych okolicznościach „same się naprawiają”; ich elementy są przeważnie bardzo trwałe; dobrze przylegają swoją powierzchnią do warstw położonych wyżej i niżej; łatwo jest je naprawić.Ewentualną wadą może być większa wysokość budowli, kompensująca:
zmienny rozkład uziarnienia materiału filtracyjnego i zmienną grubość tej warstwy; nieznajomość wielkości porów; brak kontroli nad gotowym produktem.
Filtry włókniste (b).
Filtry włókniste mogą się składać z materiałów syntetycznych (geosyntetyki) lub naturalnych (np. klasyczne maty wiklinowe lub sizalowe).
Geosyntetyki charakteryzują się następującymi zaletami:
mała wysokość konstrukcji; wytrzymałość materiału na rozciąganie w płaszczyźnie; są stosunkowo niedrogie.
Do ewentualnych wad należą:
niepewność przy ekstrapolacji zachowania w długim okresie czasu; połączenia - szczególnie z gruntem podłoża - należy wykonać bardzo starannie; geosyntetyki łatwo jest uszkodzić, a raczej trudno naprawić; geosyntetyki nie poddają się nierównomiernemu osiadaniu tak dobrze jak filtry ziarniste.Głównym zadaniem konstrukcji filtracyjnej w umocnieniach brzegowych i dennych jest zatrzymywanie materiałów podłoża bez nadmiernego, niedopuszczalnego wzrostu ciśnienia porowego. Oznacza to, że przez cały okres eksploatacji konstrukcja powinna przepuszczać wodę, bez ubytku materiału z podłoża. Filtr może również pełnić rolę separacji pomiędzy warstwami oraz zbrojenia gruntu.
Aby filtr mógł spełniać te funkcje, trzeba sformułować założenia dotyczące zdolności do nieprzepuszczania ziaren gruntu, wodoprzepuszczalności, wytrzymałości materiału itp. Aby ocenić te właściwości, zastosować można wiele różnych kryteriów. Kryteria determinuje wiele ogólnie obowiązujących procedur badawczych. Zależą od konkretnych warunków użytkowania danej budowli.
Opisując funkcję, użyto określenia „niedopuszczalny” w odniesieniu do stateczności konstrukcji, która musi zostać zachowana przez cały okres eksploatacji.
Oznacza to, że :
przemieszczenia części wierzchniej warstwy lub innych elementów konstrukcji muszą być w zasadzie minimalne lub w ogóle nie występować, w zależności od projektu i przyjętej filozofii konserwacji. W rzeczywistości to projektant ustala, co jest dopuszczalne, a co nie, należy w miarę możliwości unikać wypłukiwania materiału dennego. Nie może dochodzić do nadmiernego, niedopuszczalnego osiadania, geosyntetyki nie mogą stanowić płaszczyzny poślizgu. Zatopione materiały nie mogą ani częściowo, ani w całości ześlizgiwać się wzdłuż płaszczyzny geosyntetyków, natomiast same geosyntetyki nie mogą ślizgać się po podłożu, budowla nie może się podnosić, należy zapewnić odpowiednią odporność na wszelkie obciążenia (chemiczne, biologiczne i mechaniczne) mające wpływ na długość okresu eksploatacji. Główne kategorie zmiennych podstawowych to „wytrzymałość” i „obciążenie”. Wytrzymałość materiału i geometria budowli należą do kategorii „wytrzymałość” lub „odporność”. Należy tu uwzględnić takie parametry, jak wytrzym Pozostało jeszcze 90% tekstu