Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Общие сведения о фильтрации

Под фильтрацией понимается движение жидкости (газа) в пористой или трещиноватой (скальной) среде. Пространство, занятое потоком в таких породах, называют областью фильтрации. По характеру движения фильтрационный поток может быть неустано- вившимся и установившимся. В дальнейшем будет изучаться только установившийся режим фильтрационного потока. Такой поток в основании сооружения, как правило, будет неравномерным.

Фильтрационный поток в пористых средах возникает при наличии разности энергии в двух смежных сечениях. Такая разность может быть результатом температурного перепада, электрического потенциала и неодинакового давления воды. В гидротехнических сооружениях причиной фильтрации в основании служит разность уровней в бьефах. В водоподпорных сооружениях возможны два вида фильтрационного потока — безнапорный и напорный. Характер их определяется положением уровня грунтовых вод. Если он расположен ниже подошвы сооружения, то возникает безнапорный поток, а если совпадает с дном нижнего бьефа или будет выше его, появляется напорный поток. В разделе рассмотрены только напорный поток и силовое воздействие его на флютбет сооружения.

Водоподпорные сооружения возводят как на нескальных, так и на скальных основаниях. Теоретические положения напорной фильтрации разработаны только для нескальных грунтов. Скальные основания изучены еще недостаточно полно.

Важнейшая характеристика нескальных оснований — водопроницаемость, то есть способность пропускать через себя воду. Показателем водопроницаемости грунтов служит коэффициент фильтрации Кф, изменяющийся с изменением температуры, давления и зависящий от методики его определения. В фильтрационных расчетах обычно его принимают постоянным, как осредненное значение. Все грунты являются водопроницаемыми, но степень водопроницаемости у них различна. Обычно водопроницаемость грунтов оценивают не по абсолютному значению Кф, а сравнением со смежным (контактируемый) слоем. Грунт считается водонепроницаемым, если Кф одного слоя меньше Кф другого в 100 раз и более. По водопроницаемости грунты разделяют на однородно-изотропные и однородно-анизотропные.

Однородно-изотропными называют грунты, коэффициент фильтрации которых не зависит ни от координат точки в области фильтрации, ни от направления фильтрации. Это условие для любых точек, например А и В, запишется так:


Графически это можно изобразить в виде эпюры коэффициентов фильтрации (скоростей), вершины которых расположены по окружности (рис. 2.1,а).



Однородно-анизотропными называют такие грунты, коэффициенты фильтрации которых в любых точках (А и В) зависят от направления фильтрации, но одинаковы для параллельных направлений во всех точках области фильтрации (рис. 2.1,6). Это условие

Графически это изобразится в виде эпюры коэффициентов фильтрации (скоростей), вершины которых расположены по эллипсу. Обычно максимальное значение коэффициента фильтрации соответствует горизонтальному направлению, а минимальное - вертикальному, или наоборот (рис. 2.1, в). В общем случае расположение осей эллипса может быть любое.

В неоднородных анизотропных грунтах коэффициент фильтрации является функцией координат точки и направления.

Гранулометрический состав грунтов. Грунты в естественном состоянии имеют частицы различной крупности. В фильтрационных расчетах используют суммарные (интегральные) кривые гранулометрического состава грунтов, в которых частицы распределены по фракциям и выражены в процентах от массы взятого образца. В расчетах берут ординаты с кривой гранулометрического состава, используя характерные диаметры частиц грунта и определяя показатели: коэффициент неоднородности


Гидротехнические сооружения/Н.П. Розанов, Я.В. Бочкарев, В.С. Лапшенков и др.; Под ред. Н.П. Розанова. — М.: Агропромиздат, 1985. — 432 с.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики