Водопроницаемость грунтов

Водопроницаемость - одно из важнейших свойств грунтов, определяющих пригодность их для тела плотины, противофильтрационных устройств, дренажей и других конструктивных элементов. Фильтрация воды возможна через любой конструктивный элемент грунтовой плотины, равно как и в ее основании и берегах.

Как из­вестно, скорость фильтрации жидкости через грунт, являющийся пористой средой, в общем случае определяется уравнением

                 (13.12)

 где - коэффициент фильтрации; I - градиент; величина т оп­ределяет режим фильтрационного потока и может изменяться в диапазоне  в зависимости от крупности зерен d(или размеров пор) грунта и градиентов фильтрации I.
При т = 1 фильтрационный поток ламинарный, а формула (13.12) переходит в уравнение Дарси

                    (13.13)

Такой режим фильтрации будет в мелкозернистых грунтах: глинис­тых, песчаных, песчано-гравелистых при любых градиентах филь­трации I.

При т = 2 фильтрационный поток - турбулентный:

                  (13.14);

 Это область квадратичной фильтрации (гидравлические сопротив­ления пропорциональны квадрату скорости фильтрации), наблюда­ющейся  в   части   крупнозернистых   грунтов   ()   при; достаточно больших градиентах . Для переходной области; фильтрации .

Примерные значения коэффициентов фильтрации естественных грунтов в формуле (13.13) приведены в табл. 13.2.

Таблица   13.2

Для песчаных грунтов установлена зависимость коэффициентов фильтрации от величины при

В  числителе даны значения при  = 15-16,5 кН/м³,  а  в знамена­теле-при  =18 кН/м³.
Коэффициент фильтрации намытых несвязных грунтов по М. П. Павчичу будет, см/с:

       (13. 15)

 где форма частиц учитывается коэффициентом  для песча­ных и гравийных грунтов, для щебенистых грун­тов; v - коэффициент кинематической вязкости воды (0,015 см²/с при +15°С); - крупность частиц, см, меньше которых содер­жится в грунте 17% по весу; п - пористость.

Выше приведены ориентировочные средние значения коэффици­ентов фильтрации грунтов, реальные их значения определяются специальными лабораторными и натурными исследованиями, про­водимыми применительно к конкретным объектам. Заметим, что в процессе возведения как насыпных, так и намывных плотин грун­ты в их теле могут приобретать сложную структуру и, как следст­вие, анизотропность фильтрационных характеристик. Тогда коэф­фициент фильтрации в горизонтальном направлении вдоль слоев может в несколько раз и даже на один-два порядка оказаться больше, чем в вертикальном направлении (по нормали к слоям). Это в особенности свойственно грунтам с большим коэффициентом неоднородности .