Pomoc online

Wpływ wody

Woda gruntowa może być przypisana do przekroju płaszczyzny zbocza za pomocą jednej z pięciu opisanych poniżej opcji:

1) Zwierciadło wody gruntowej

Zwierciadło wody gruntowej określane jest jako wielobok, który może być dowolnie zakrzywiony, umieszczony całkowicie w gruncie lub wprowadzony częściowo nad powierzchnią gruntu.

Obecność wody gruntowej zmienia wartość ciśnienia porowego w masywie gruntowym oraz redukuje jego nośność na ścinanie. Ciśnienie porowe jest rozważane jako ciśnienie hydrostatyczne, tzn. ciężar właściwy wody przemnażany jest przez zredukowaną wysokość zwierciadła wody gruntowej:

Siła wypadkowa ciśnienia porowego w pewnym przekroju bloku stosowana w obliczeniach: 

Pod zwierciadłem wody gruntowej, analiza jest kontynuowana przez wykorzystanie ciężaru jednostkowego gruntu nasyconego γ_sat i wyporu; nad zwierciadłem wody gruntowej, analiza zakłada wprowadzony ciężar objętościowy gruntu γ. Siły tnące wzdłuż powierzchni poślizgu wyznaczane są z:

W przypadku naprężeń całkowitych (wybieranych w ramce "Grunty") w obliczeniach uwzględniane są parametry całkowite a ciśnienie porowe jest równe zero.

2) Zwierciadło wody gruntowej z ssaniem

Istnieje możliwość wprowadzenia zwierciadła ssania nad wprowadzonym zwierciadłem wody gruntowej. Ujemna wartość ciśnienia porowego U jest wówczas zakładana w obszarze rozdzielonym przez te dwa zwierciadła. Ssanie zwiększa ujemne ciśnienie hydrostatyczne od zwierciadła wody gruntowej do zwierciadła ssania.

3) Gwałtowne obniżenie zwierciadła wody gruntowej

W programie istnieje możliwość wprowadzenia początkowego zwierciadła wody, powyżej zdefiniowanego poziomu zwierciadła wody gruntowej (ZWG). Takie początkowe zwierciadło poziomu wody symuluje stan sprzed gwałtownego obniżenia zwierciadła.

Analiza gwałtownego obniżenie zwierciadła wody gruntowej

Najpierw wyznaczane jest początkowe ciśnienie porowe u₀:

Wysokość  h₀ zwykle jest odległością od punktu P wyznaczanego ciśnienia porowego, do początkowego poziomu zwierciadła wody - ma to zastosowanie, w przypadku gdy początkowe zwierciadło znajduje się poniżej powierzchni terenu. W przypadku, gdy początkowe zwierciadło wody jest powyżej terenu, stosowana jest wysokość h₀ od punktu P, do poziomu powierzchni terenu (profil 1 na rysunku). Innym przypadkiem jest sytuacja, gdy zarówno początkowe zwierciadło wody, jak i zwierciadło wód gruntowych znajdują się powyżej terenu - wtedy wysokość h₀ jest odległością od poziomu zwierciadła wód gruntowych, do punktu P (profil 2 na rysunku).    

Drugim krokiem jest wyliczenie zmiany ciśnienia porowego na obszarze między poziomem początkowym i zwierciadłem wody gruntowej (ZWG):

Tak jak przy uprzednich wyliczeniach ciśnienia, istnieją trzy możliwości uzyskania wysokości h_d. Jeśli obydwa poziomy zwierciadła wody znajdują się poniżej terenu,  h_d jest odległością między zwierciadłem początkowym i zwierciadłem wody gruntowej (ZWG). W przypadku, gdy początkowe zwierciadło wody jest ponad terenem, h_d jest mierzone od poziomu zwierciadła wody gruntowej do poziomu terenu (profil 1 na rysunku). Ostatnim przypadkiem jest sytuacja, gdy obydwa poziomy zwierciadeł wody znajdują się ponad terenem - wtedy wysokość h_d jest zerowa (profil 2 na rysunku).

Trzecim krokiem jest wyliczenie ostatecznej wartości ciśnienia porowego u. Zmiana Δu ciśnienia porowego jest mnożona przez współczynnik X redukcji początkowego ciśnienia porowego, który wymagany jest dla wszystkich gruntów (okno dialogowe "Grunty"). Stosowany jest współczynnik B dla gruntu w obszarze punktu P  (NIE dla gruntu między zwierciadłem początkowym i zwierciadłem wody gruntowej). W przypadku gruntów przepuszczalnych X = 1, w innych przypadkach X = 0. Ostateczne ciśnienie porowe obliczane jest jako:

4) Współczynnik ciśnienia porowego R_u

Współczynnik ciśnienia porowego R_u reprezentuje stosunek pomiędzy ciśnieniem porowym a parciem geostatycznym w gruncie. W obszarze, gdzie wartość R_u jest dodatnia, uwzględniana jest zdefiniowana wartość ciężaru gruntu nawodnionego γ_sat; w przeciwnym razie uwzględnia się ciężar objętościowy gruntu γ.

Wartości R_u są wprowadzane za pomocą izolinii łączących punkty o tej samej wartości R_u. Zakłada się liniową interpolację w celu uzyskania wartości pośrednich. Ciśnienie porowe wyznacza się jako naprężenie geostatyczne pomniejszone współczynnikiem R_u:

5) Wartości ciśnienia porowego

Wodę gruntową można wprowadzić bezpośrednio poprzez zdefiniowanie wartości ciśnienia porowego w płaskim przekroju masywu gruntowego. W obszarze, gdzie wartość u jest dodatnia, uwzględniana jest zdefiniowana wartość ciężaru gruntu nawodnionego γ_sat; w przeciwnym razie uwzględnia się ciężar objętościowy gruntu γ.

Wartości ciśnienia porowego są wprowadzane za pomocą izolinii łączących punkty o tej samej wartości ciśnienia porowego. Zakłada się liniową interpolację w celu uzyskania wartości pośrednich. Wartości ciśnienia porowego są wówczas wyprowadzane z wartości ciśnienia porowego uzyskanego z określonych punktów w przekroju zbocza.

6) Analiza przepływu wody

Ostatnia opcja to analiza ciśnień porowych w module "Stateczność zbocza - Przepływ wody". Opcja ta jest dostępna wyłącznie dla użytkowników, którzy mają wykupiony moduł "Stateczność zbocza - Przepływ wody".