voda u tlu
DESCRIPTION
Mehanika tla i stijenaTRANSCRIPT
-
GRAEVINSKI FAKULTET SVEUILITA U RIJECI
VODA U TLU
- postoji kao -
TEMELJNA VODA
ZATVORENA KAPILARNA VODA
OTVORENA KAPILARNA VODA
ADHEZIJSKA VODA
-
GRAEVINSKI FAKULTET SVEUILITA U RIJECI
-PODRUJE ADHEZIJSKE VODE ima vode u porama, ali se ona dri samo na kontaktima meu zrncima
-PODRUJE OTVORENE KAPILARNE VODE pore su samo djelomino ispunjene vodom
-PODRUJE ZATVORENE KAPILARNE VODE sve pore su ispunjene vodom (zbog kapilarnog dizanja)
-PODRUJE TEMELJNE VODE sve pore su potpuno ispunjene vodom
-
GRAEVINSKI FAKULTET SVEUILITA U RIJECI
Shema toka vode kroz tlo:
h
h - RAZLIKA RAZINE
(RAZLIKA POTENCIJALNE ENERGIJE)
L
Voda tee kroz tlo s mjesta vieg prema mjestu nieg visinskog potencijala, brzinom (v) koja ovisi o propusnosti tla (propusnost tla je
odreena koeficijentom propusnosti k).
Brzine kretanja podzemne vode su tako male da se kinetika energija moe zanemariti.
-
GRAEVINSKI FAKULTET SVEUILITA U RIJECI
DARCY-ev ZAKON TEENJA:
fiktivna brzina toka kroz tlo proporcionalna je gradijentu tlaka:
v = ki [ cm/s ]
v fiktivna brzina teenja v = q/A [ cm/s ]
q protok vode [ cm3/s ]
A povrina tla kroz koje voda tee [ m2 ]
i hidrauliki gradijent i = h/L
h razlika razine vode na ulazu i izlazu promatranog podruja [ cm ]
L duljina puta vode kroz tlo [ cm ]
k koeficijent propusnosti mjeri se u laboratoriju ili in-situ
(varira 102 ~ 10-7 cm/s -krupni ljunak do glina)
-
GRAEVINSKI FAKULTET SVEUILITA U RIJECI
ODREIVANJE KOEFICIJENTA PROPUSNOSTI (u
laboratoriju):
Metodom uz
promjenjiv
pad
2/1log**
**3,2 hh
dtA
Lak
htA
LQk
**
*
Metodom uz
konstantan
pad
-
GRAEVINSKI FAKULTET SVEUILITA U RIJECI
- vea je od fiktivne (v) jer tok vode u tlu postoji samo kroz pore (n), a ne
kroz itav promatrani presjek (povrine A). Osim toga tok vode kroz tlo je
krivolinijski, a ne pravolinijski kako ga
pretpostavlja vrijednost hidraulikog gradijenta (i) pa je stvarna brzina toka
vode kroz tlo razliita od efektivne po smjeru i brzini.
scmn
v
An
qvs /
n = relativni porozitet
Efektivna brzina toka vode (vs) kroz tlo:
-
GRAEVINSKI FAKULTET SVEUILITA U RIJECI
TOK VODE KROZ TLO - opisan pomou strujne mree
Strujna mrea se moe odrediti:
Modelskim ispitivanjem (eksperimentalne metode)
Grafikom aproksimacijom Numerikom aproksimacijom (MKE ili MKR)
Proraun protoka i tlaka vode u razliitim tokama sustava za opi sluaj zahtijevaju poznavanje sloene funkcije potencijala
Za ravninsko teenje, uz pretpostavku da je tlo homogeno propusno, polje potencijala dano je Laplace-ovom diferencijalnom jednadbom:
02
2
2
2
y
hk
x
hk yx
-
GRAEVINSKI FAKULTET SVEUILITA U RIJECI
U jednostavnijim sluajevima Laplace-ova jednadba ima analitika rjeenja koja predstavljaju dvije familije meusobno ortogonalnih krivulja koje zajedno formiraju strujnu mreu:
EKVIPOTENCIJALE - linije konstantnog potencijala (odreuju podruja istog potencijala h).
STRUJNICE definiraju nain strujanja (strujne kanale)
-
GRAEVINSKI FAKULTET SVEUILITA U RIJECI
GRAFIKA APROKSIMACIJA FUNKCIJE POTENCIJALA
(cilj je nacrtati to toniju strujnu mreu)
-
GRAEVINSKI FAKULTET SVEUILITA U RIJECI
CRTE STRUJNE MREE ISPOD BRANE:
-
GRAEVINSKI FAKULTET SVEUILITA U RIJECI
UVJETI STACIONARNOG TEENJA:
1) Voda tee stacionarno (za svako vrijeme t protok je isti, tj. razina vode u akumulaciji sa skice ne opada)
2) Voda je nestiljiva (promjene volumena uslijed promjene naprezanja se zanemaruju)
3) Ubrzanje vode i sile uslijed ubrzanja se zanemaruju
4) Tok vode ne mijenja strukturu tla
-
GRAEVINSKI FAKULTET SVEUILITA U RIJECI
PROTOK izmeu dvije strujnice mora zbog kontinuiteta tekuine biti jednak:
uqqq ......21
1
1
111111 1 b
l
hkbikbvbvAvq
1
1
11 b
l
hkq
2
2
22 b
l
hkq
.
/
2
2
1
1
2
2
21
1
1
2
2
21
1
1
constl
b
l
b
l
b
bl
hb
l
h
kbl
hkb
l
hk
n
n
Odreujemo protok u polju a1b1c1d1:
q1=q2
-ukoliko se crta mrea s konstantnom
razlikom potencijala h
-
GRAEVINSKI FAKULTET SVEUILITA U RIJECI
- odnos b/l mora biti konstantan!
(obino iznosi 1; kvadratina mrea)
- ekvipotencijale i strujnice se sijeku pod pravim kutom u cijelom
podruju!!
ISPRAVNA MREA: