Wodoprzepuszczalność

Wodoprzepuszczalność gruntu to zdolność gruntu do przepuszczania wody przez połączone pory w gruncie. Z kolei zdolność cieczy do przenikania, przesączania przez porowaty ośrodek (np. grunt) nazywane jest filtracją.

Wodoprzepuszczalność gruntu zależy od:

1. cech fizycznych gruntu:

a. uziarnienia,

b. porowatości,

c. składu mineralnego,

d. struktury (kształt i wielkość składników budujących grunt),

e. tekstury (sposób ułożenia ziaren, stopień wypełnienia przestrzeni gruntu),

2. cech fizyczno-chemicznych wody:

a. temperatury (wpływ temperatury na lepkość wody),

b. składu chemicznego.

Miarą zdolność gruntu do przepuszczania wody jest tzw. współczynnik filtracji k.

Współczynnik filtracji określa prędkość przepływu wody przy spadku hydraulicznym równym jedności. Tak więc współczynnik filtracji jest charakterystyczny dla danego gruntu i zależy od porowatości, uziarnienia, temperatury przepływającej wody, nie zależy natomiast od spadku hydraulicznego.

Współczynnik filtracji wyznacza się:

a. metodami obliczeniowymi (wykorzystując wzory matematyczne, dane z krzywej uziarnienie i dane na temat porowatości gruntu),

b. metodami laboratoryjnymi (wykorzystując specjalne aparaty filtracyjne),

c. metodami polowymi (wykorzystując próbne pompowania studni, czy zalewania studni).

A. Wyznaczanie współczynnika filtracji k wg metody przeliczeniowej z krzywej uziarnienia (przesiewu).

1. Metoda z wykorzystaniem wzoru Hazena (dla piasków o średnicy ziaren 0,1-3 mm)

k10 = C * d102 [m/doba]

gdzie:

k10 – wartość współczynnika filtracji wody o temperaturze 10oC [m/doba]

d10 – średnica miarodajna odpowiadająca zawartości 10% ziaren na krzywej uziarnienia [mm]

C – współczynnik zależny od wskaźnika jednorodności uziarnienia Cu (Cu= d60 / d10),

C= 1200, gdy 1<Cu<2

C= 800, gdy 2<Cu <4

C= 400, gdy 4<Cu<5

Wzór Hazena na współczynnik filtracji wody o temperaturze t:

kt = k10 * (0,7+0,03*t) [m/doba]

kt – wartość współczynnika filtracji dla wody o temperaturze t,

k10 – wartość współczynnika filtracji wody o temperaturze 10oC

t – temperatura wody w oC, (0,7+0,03*t) – poprawka na temperatur

2. Metoda wg wzoru Krügera (dla piasków średnioziarnistych= o średnicy ziaren 0,25-2 mm):

gdzie:

k10 – wartość współczynnika filtracji wody o temperaturze 10oC

n – porowatość gruntu w ułamku dziesiętnym

C- współczynnik zależny od wskaźnika jednorodności uziarnienia

B. Wyznaczanie współczynnika filtracji k wg metody laboratoryjnej

Współczynnik filtracji w metodą laboratoryjną uzyskuje się przy wykorzystaniu aparatu ITB Z /ZWK-II (grunty niespoiste) lub edometru (dla gruntów spoistych).Metoda badawcza opiera się na pomiarze natężenia przepływu wody przez próbkę gruntu, przy znanej powierzchni przepływu. Sam przepływ jest wymuszony poprzez różnicę ciśnień pomiędzy dwoma cylindrami przyrządu.

Współczynnik filtracji k wylicza się wg wzoru:

gdzie:

Q – objętość wody przepływającej przez próbkę [cm3 ]

t – czas badania (pomiaru Q) [s]

J – spadek hydrauliczny obliczony ze wzoru:

gdzie:

∆h – różnica naporów hydrostatycznych działających na powierzchnię dopływu wody do próbki i na powierzchnię wypływu [cm]

l – wysokość próbki [cm]

F – powierzchnia próbki [cm2 ]

Wyliczony współczynnik filtracji należy skorygować do wartości jaką miałby w temperaturze 10 o C wykorzystując w tym celu wzór:

gdzie:

kt – wartość współczynnika filtracji uzyskana w czasie badania przy temperaturze wody t [oC]