Закон ламинарной фильтрации

Водопроницаемость грунтов

Во время уплотнения грунта из его пор выдавливается вода. Процесс уплотнения зависит от скорости отжатия воды из пор, которая определяется законом фильтрации воды в грунте. Фильтрацией называется движение воды в грунте.

Ламинарным движением жидкости называется такое движение, при котором линии токов не пересекаются между собой; при их пересечении движение жидкости называется турбулентным.

Математическое выражение этого закона, предложенное Дарси в 1885 г, имеет вид:

, (2.19)

где - скорость фильтрации (объем воды, проходящий через единицу площади поперечного сечения грунта в единицу времени); - гидравлический градиент, равный потере напора , отнесенный к пути фильтрации :

; (2.20)

- коэффициент фильтрации, равный скорости фильтрации при гидравлическом градиенте .

Закон ламинарной фильтрации формулируется так: скорость фильтрации прямо пропорциональна гидравлическому градиенту.

Как показывают опыты, движение воды в грунтах в большинстве случаев является ламинарным.

Рис. 2.5. Схема фильтрации воды в грунте

Величина напора определяется не только расположением поверхности подземных вод, но и внешним давлением от сооружения, которое также вызывает движение свободной и рыхлосвязанной воды.

Напор, создаваемый внешней нагрузкой, равен:

, (2.21)

где: - давление сооружения на грунт; - удельный вес воды.

Рис. 2.6. Фильтрация воды в грунте после строительства здания

а - уровень подземных вод до загружения грунта; б - уровень подземных вод после загружения

Закон ламинарной фильтрации используется при определении осадок сооружений, развивающихся во времени. Она зависит от доли напряжений, передаваемых на скелет грунта и на воду, находящуюся в порах. Поровая вода под действием возникающего в ней давления постепенно отжимается и передает напряжение на скелет грунта, поэтому деформируемость грунтов зависит от фильтрационной способности грунта. Закон фильтрации также используется при определении притока воды в котлован и расчета водопонижающих установок.

Дата добавления: 2014-01-20