Encyklopedia

Z trzech rodzajów wody występującej w gruncie ( woda związana, kapilarna, gruntowa), to woda gruntowa ma najbardziej istotny wpływ na roboty fundamentowe obiektów budowlanych jak również na posadowienia i stateczności nasypów i wykopów.

Rys. 1. Występowanie wody w gruncie

Rys. 2. Różne poziomy piezometryczne wody gruntowej

Rys. 3.  Przykład profilu gruntowego z zaznaczonymi poziomami wody gruntowej

Fo1. Zwierciadło wody gruntowej na poziomie robót ziemnych

Bezpośrednie oddziaływanie wody gruntowej widoczne jest szczególnie przy wykonywaniu wykopów. Ruch wody gruntowej zw. filtracją lub przesączaniem zależy od ośrodka gruntowego – jego uziarnienia, struktury i porowatości. Te zależności sprawiają wiele problemów, o których będzie mowa w dalszej części tych materiałów, stąd jest niemożliwym zbadanie zjawiska filtracji i podanie reguł z dokładnością, z jaką określa się np. ruch wody w przewodach.

W praktyce stosuje się znaną empiryczną zależność podaną przez Darcy:

v = k · i

gdzie : 

v – prędkość filtracji [m/s] k -  współczynnik filtracji [m/s] i - ∆h/l – spadek hydrauliczny (gradient) – strata naporu wody ∆h na odległości l

Rys. 4. Ruch wody gruntowej

W profilu gruntowym wyróżnia się strefę aeracji – leżącą ponad zwierciadłem wody gruntowej, gdzie pory są częściowo wypełnione wodą oraz strefę saturacji o porach wypełnionych całkowicie wodą. I ta ostatnia strefa będzie stanowić przedmiot dalszych rozważań.

Rys. 5. Występowanie wody gruntowej

W przypadku swobodnego zwierciadła wody gruntowej jej ruch możliwy jest dzięki pochyleniu zwierciadła. Woda gruntowa znajdująca się pod ciśnieniem między warstwami nieprzepuszczalnymi po wykonaniu otworu podnosi się w nim. Jeżeli ciśnienie jest tak duże, że wypływa nad powierzchnię terenu wtedy nazywana jest artezyjską, natomiast wodą subartezyjską jest ta, której podniesione w otworze zwierciadło nie osiąga powierzchni terenu. Ruch wody gruntowej odbywa się z małymi prędkościami, gdyż istnieją duże opory hydrauliczne w krętych i wąskich kanalikach. Dominujący jest ruch laminarny, natomiast w niektórych większych kanalikach bądź w rumoszach skalnych, a także w sąsiedztwie budowli piętrzących wodę, może wystąpić ruch burzliwy. Najczęściej uważa się, że ruch laminarny trwa dotąd, gdy liczba Reynoldsa

przy czym  za symbol d bierze się tu miarodajną średnicę ziaren  z  krzywej   uziarnienia (d10). Prędkość krytyczna, po której przekroczeniu występuje ruch burzliwy, jest trudna do określenia. Dla piasków przyjmuje się, że powyżej v = 1· 10 -3 m/s rozpoczyna się ruch burzliwy.

Tab. 1. Orientacyjne wielkości  współczynnika wodoprzepuszczalności gruntów naturalnych [ 17]

1. Zasady wykonawstwa robót w trudnych warunkach gruntowo-wodnych/

Hydrotechnika i hydrogeotechnika to przede wszystkim całokształt zagadnień dotyczących synergii obiektów budowlanych 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 i nie tylko związana jest z wodą, jej złożonością i warunkami. Każdorazowo organizacja robót uwzględniać powinna przepływy wód i ich oddziaływanie na konstrukcje. Problem przepustowości wody lub jej ujmowania w trakcie realizacji inwestycji jest najbardziej charakterystyczną cechą placów budów obiektów budowlanych. Stąd też specyfika budownictwa wodnego i ziemnego 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: