Przegląd metod badań przepływu wody w gruntach. Edyta MALINOWSKA, Alojzy SZYMAŃSKI, Wojciech SAS

Podobne dokumenty
Wprowadzenie. Edyta MALINOWSKA

ANALIZA WPŁYWU RODZAJU OBCIĄŻENIA NA ODKSZTAŁCALNOŚĆ PODŁOŻA SŁABONOŚNEGO

Wprowadzenie. Małgorzata K. WDOWSKA, Mirosław J. LIPIŃSKI

Wpływ niepełnego nasycenia na charakterystyki przepuszczalności gruntów spoistych Influence of not full saturation on permeability of cohesive soils

Katedra Geoinżynierii SGGW w Warszawie Departament of Geotechnical Engineering WULS SGGW

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

Konsolidacja podłoŝa gruntowego

Egzamin z MGIF, I termin, 2006 Imię i nazwisko

Katedra Geoinżynierii SGGW w Warszawie Departament of Geotechnical Engineering WULS SGGW

Zakres wiadomości na II sprawdzian z mechaniki gruntów:

WYKORZYSTANIE KONSOLIDOMETRU UPC DO BADAŃ NIENASYCONYCH GRUNTÓW SPOISTYCH

Wprowadzenie. Marzena LENDO, Zdzisław SKUTNIK

Wskaźnik zmian przepuszczalności gruntów słabonośnych

Badania wpływu ciśnienia ssania na wytrzymałość i sztywność gruntu spoistego i niespoistego

Wprowadzenie. Edyta MALINOWSKA, Przemysław DOMAŃSKI

Parametry odkształceniowe i filtracyjne kredy jeziornej z obszaru Mazur Strain and filtration parameters of lacustrine chalk from Mazury District

Zadanie 2. Zadanie 4: Zadanie 5:

BADANIE PARAMETRÓW WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH PIASKU ŚREDNIEGO W APARACIE TRÓJOSIOWEGO ŚCISKANIA Z KONTROLOWANYM CIŚNIENIEM SSANIA

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 4 OKREŚLENIE WSPÓŁCZYNNIKA STRAT LOEKALNYCH

WPŁYW WYBRANYCH CZYNNIKÓW NA PRZEWODNOŚĆ HYDRAULICZNĄ POPIOŁU LOTNEGO

Data wykonania ćwiczenia Data oddania sprawozdania Ilość pkt/ocena... Nazwisko Imię:

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Załącznik 10. Tytuł: Wyniki badań w aparacie trójosiowego ściskania

Analiza sztywności gruntów spoistych przy wykorzystaniu kolumny rezonansowej

Badania charakterystyk odkształceniowych gruntów słabonośnych Laboratory investigations of deformation characteristics in soft soils

SZACOWANIE WSPÓŁCZYNNIKA FILTRACJI MATERIAŁÓW ZIARNISTYCH

PRÓBNE OBCIĄśANIE GRUNTU ZA POMOCĄ PRESJOMETRU

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Laboratorium InŜynierii i Aparatury Przemysłu SpoŜywczego

Katedra Inżynierii Wodnej i Rekultywacji Środowiska SGGW Department of Hydraulic Engineering and Environmental Recultivation WULS

prędkości przy przepływie przez kanał

Zmiana współczynnika filtracji układu piasek. The change in permeability coefficient in medium sand-nonwoven geotextile K 500 system

Pomiar pompy wirowej

Podstawowe narzędzia do pomiaru prędkości przepływu metodami ciśnieniowymi

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

NAPRĘśENIE PIERWOTNE W PODŁOśU GRUNTOWYM

gruntów Ściśliwość Wytrzymałość na ścinanie

PROFIL PRĘDKOŚCI W RURZE PROSTOLINIOWEJ

Dobór parametrów odkształceniowych i wytrzymałościowych gruntów organicznych do projektowania posadowienia budowli

Ćwiczenie laboratoryjne Parcie wody na stopę fundamentu

WPŁYW KSZTAŁTU POCZĄTKOWEGO CZĄSTEK NA SKURCZ SUSZARNICZY W CZASIE SUSZENIA MIKROFALOWEGO PRZY OBNIśONYM CIŚNIENIU

MASA WŁAŚCIWA NASION ZBÓś W FUNKCJI WILGOTNOŚCI. Wstęp. Materiał i metody

Wyniki badań laboratoryjnych wybranych parametrów geotechnicznych dla gruntów spoistych z tematu:

Department of Hydraulic Engineering and Environmental Racultivation WAU 3 Katedra Kształtowania Środowiska

Ćw. 4. BADANIE I OCENA WPŁYWU ODDZIAŁYWANIA WYBRANYCH CZYNNIKÓW NA ROZKŁAD CIŚNIEŃ W ŁOśYSKU HYDRODYNAMICZNYMM

WYKONANIE OZNACZENIA EDOMETRYCZNYCH MODUŁÓW ŚCIŚLIWOŚCI PIERWOTNEJ I WTÓRNEJ

PROGNOZA OSIADANIA PRZYPORY CHRONI CEJ STABILNOÚÃ SK ADOWISKA POPIO ÓW ELEKTROWNI POMORZANY

ŚCIŚLIWOŚĆ NASYCONEGO POPIOŁU LOTNEGO

Katedra Silników Spalinowych i Pojazdów ATH ZAKŁAD TERMODYNAMIKI. Badanie wentylatora - 1 -

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Katedra Geoinżynierii SGGW w Warszawie Department of Geotechnical Engineering WULS SGGW

ANALIZA ROZKŁADU CIŚNIEŃ I PRĘDKOŚCI W PRZEWODZIE O ZMIENNYM PRZEKROJU

Urządzenie i sposób pomiaru skuteczności filtracji powietrza.

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTRUKCJA Z LABORATORIUM W ZAKŁADZIE BIOFIZYKI. Ćwiczenie 5 POMIAR WZGLĘDNEJ LEPKOŚCI CIECZY PRZY UŻYCIU

Badania zmian współczynnika filtracji w zależności od wskaźnika porowatości w gruntach słabonośnych

Obciążenia, warunki środowiskowe. Modele, pomiary. Tomasz Marcinkowski

ZMIANY SPOSOBU WZMANIANIA GRUNTÓW SŁABYCH NA OSTROWIE GRABOWSKIM W OPARCIU O BADANIA KONSOLIDACJI TORFÓW

Wojskowa Akademia Techniczna Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu

WYZNACZENIE WSPÓŁCZYNNIKA OPORU LINIOWEGO PRZEPŁYWU LAMINARNEGO

Laboratorium Centrum Wodne, Katedra Geoinżynierii SGGW w Warszawie Water Center Laboratory, Department of Geotechnical Engineering WULS-SGGW

Nazwa Tel. Opiekun. Laboratorium Gruntów Nienasyconych dr Emilia Wójcik. dr Emilia Wójcik mgr Marek Wróbel. Sekretariat Laboratorium

INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ BADANIE PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

G E O T E C H N I C S

Straty energii podczas przepływu wody przez rurociąg

THE INVESTIGATIONS OF THE COEFFICIENT OF PERMEABILITY OF FAINTLY-PERMEABLE SOILS

WPŁYW ZAKŁÓCEŃ PROCESU WZBOGACANIA WĘGLA W OSADZARCE NA ZMIANY GĘSTOŚCI ROZDZIAŁU BADANIA LABORATORYJNE

Rozkłady prędkości przepływu wody w korytach z roślinnością wodną Distributions of water velocities in open-channels with aquatic vegetation

UWARUNKOWANIA DOBORU METODY OKREŚLANIA WSPÓŁCZYNNIKA FILTRACJI W GRUNTACH SPOISTYCH

METODY BADAŃ WŁAŚCIWOŚCI FILTRACYJNYCH GEOSYNTETYKÓW

ROZKŁAD NAPRĘśEŃ POD FUNDAMENTEM W KOLEJNYCH FAZACH REALIZACJI INWESTYCJI. σ ρ [kpa]

Zarys geotechniki. Zenon Wiłun. Spis treści: Przedmowa/10 Do Czytelnika/12

WPŁYW CZASU SKŁADOWANIA POPIOŁÓW NA ICH WŁAŚCIWOŚCI FILTRACYJNE

P R Z E D S IĘBIORSTWO G E O L O G I C Z N E

PĘCZNIENIE A ODPRĘŻENIE NIENASYCONYCH IŁÓW WARSZAWSKICH

- Celem pracy jest określenie, czy istnieje zależność pomiędzy nośnością pali fundamentowych, a temperaturą ośrodka gruntowego.

Wykorzystanie metody funkcji transformacyjnych do analizy nośności i osiadań pali CFA

Wody gruntowe i zjawiska towarzyszące.

ANALIZA BELKI DREWNIANEJ W POŻARZE

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia III. Pomiar natężenia przepływu za pomocą sondy poboru ciśnienia

WŁAŚCIWOŚCI PIASKÓW HYDROFOBIZOWANYCH EMULSJAMI ALKOKSYSILANOWYMI USTALONE W BADANIACH WSTĘPNYCH

Mechanika gruntów - opis przedmiotu

Fundamentem nazywamy tę część konstrukcji budowlanej lub inżynierskiej, która wsparta jest bezpośrednio na gruncie i znajduje się najczęściej poniżej

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA Wydział Mechaniczny Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu LABORATORIUM TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ

XX Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Kraków - Ustroń września 2000 r. MAKROWIRY W KORYCIE O ZŁOŻONYM PRZEKROJU POPRZECZNYM

ANALIZA ROZKŁADU OPORÓW NA POBOCZNICĘ I PODSTAWĘ KOLUMNY BETONOWEJ NA PODSTAWIE WYNIKÓW PRÓBNEGO OBCIĄśENIA STATYCZNEGO

1. ZADANIA Z CECH FIZYCZNYCH GRUNTÓW

Wykonanie warstwy odsączającej z piasku

Zadanie 1. Zadanie 2.

MOśLIWOŚCI WYKORZYSTANIA ŚCINARKI OBROTOWEJ DO WYZNACZANIA SPÓJNOŚCI GLEBY

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2014/2015

APARATURA BADAWCZA I DYDAKTYCZNA. Słowa kluczowe: badania hydrauliczne, podobieństwo, skala modelu, hydrant

OPORY PRZEPŁYWU PRZEWODÓW WENTYLACYJNYCH

Wytrzymałość gruntów organicznych ściśliwych i podmokłych.

OPTYMALIZACJA PARAMETRÓW PRACY PNEUMATYCZNEGO SEPARATORA KASKADOWEGO

CHARAKTERYSTYKA ROZKŁADU CIŚNIENIA POROWEGO W BADANIACH KONSOLIDACJI PAST GRUNTOWYCH Z PÓŁNOCNOPOLSKICH GLIN ZWAŁOWYCH

ANALIZA ZACHOWANIA SIĘ PODŁOŻA ORGANICZNEGO OBCIĄŻONEGO ETAPOWO BUDOWANYM NASYPEM

Pomiar natęŝeń przepływu gazów metodą zwęŝkową

WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK SIŁOWNIKÓW UDAROWYCH Z NASTAWIANĄ OBJĘTOŚCIĄ KOMORY

ciąg podciśnienie wywołane róŝnicą ciśnień hydrostatycznych zamkniętego słupa gazu oraz otaczającego powietrza atmosferycznego

Transkrypt:

Edyta MALINOWSKA, Alojzy SZYMAŃSKI, Wojciech SAS Katedra GeoinŜynierii SGGW Department of Geotechnical Engineering WAU Wyznaczanie charakterystyk przepływu wody w gruntach organicznych metodą flow-pump Determination of water flow characteristics in organic soils by the flow-pump technique Słowa kluczowe: przepływ wody, grunt organiczny, metoda flow-pump, konsolidacja Key words: water flow, organic soil, flow- -pump technique, consolidation Przegląd metod badań przepływu wody w gruntach Metody wyznaczania parametrów przepływu stosowane w geotechnice moŝna podzielić na trzy grupy: metody TABELA 1. Laboratoryjne metody wyznaczania parametrów przepływu TABLE 1. Laboratory methods of flow parameters determination Metody pośrednie Indirect methods I. Badania ilościowe mikrostruktury gruntu SEM a) wykorzystanie mikroskopu elektronowego II. Konsolidacja próbki według prawa Terzaghiego a) edometr b) konsolidometr c) komora Rowe a I. Badania ze stałym ciśnieniem wody a) aparat Wysokińskiego i Łukasika b) aparat Wiłuna c) specjalnie przystosowana komora trójosiowa wykorzystujące wzory empiryczne oraz badania terenowe i laboratoryjne gruntu. Z kolei wśród badań laboratoryjnych stosowane są dwie techniki, tj. pośrednie i bezpośrednie metody pomiaru parametrów przepływu (tab. 1). Znaczące róŝnice między przepływem wody w gruntach niespoistych i spoistych organicznych wymagają stosowania innych metod i innej aparatury badawczej. Metody bezpośrednie Direct methods II. Badania ze zmiennym ciśnieniem wody a) rurka Kamieńskiego b) specjalnie przystosowany edometr c) aparat Remy ego d) zmodyfikowany aparat Wiłuna III. Badania ze stałym wymuszonym przepływem a) system Trautwein b) aparat Olsena c) system kontrolno- -pomiarowy z zastosowaniem flow- -pump 114 E. Malinowska, A. Szymański, W. Sas

Bezpośrednie badania laboratoryjne przepływu wody w gruntach sprowadzają się do metod stało- i zmiennogradientowych. JednakŜe w ostatnich latach coraz częściej znajduje zastosowanie trzecia metoda stałego, wymuszonego przepływu. W metodzie stałogradientowej zadaje się wartość stałą naporu hydraulicznego na dolną powierzchnię próbki. RóŜnica ciśnień przechodząca przez próbkę zmniejsza się w czasie aŝ do osiągnięcia stanu równowagi natęŝenia (rys. 1). W metodzie zmiennogradientowej gradient hydrauliczny zmniejsza się wraz z upływem czasu, zbliŝając się asymptotycznie do określonego poziomu (rys. 2). Świadczy to o tym, Ŝe siła przepływu wody maleje w czasie trwania doświadczenia. W metodzie badania ze stałym wymuszonym przepływem wymusza się stałą prędkość przepływającej przez próbkę wody (rys. 3). Dla danego badania mierzy się napór hydrauliczny ( H) na wlocie i na wylocie próbki, aŝ do osiągnięcia momentu, gdy przepływ stanie się ustalony i wówczas moŝna obliczyć współczynnik filtracji ze wzoru: Q l Q k = = F t h F t i [cm/s] Q [m 3 /s] H [mh 2 O] RYSUNEK 1. Charakterystyka zmian zaleŝności przepływu i gradientu w czasie w metodzie stałogradientowej FIGURE 1. Relationship between discharge capacity and hydraulic gradient in constant-gradient methods i [-] Q [m 3 /s] RYSUNEK 2. Charakterystyka zmian zaleŝności gradientu i przepływu w czasie w metodzie zmiennogradientowej FIGURE 2. Relationship between discharge capacity and hydraulic gradient in nonconstant-gradient methods Wyznaczanie charakterystyk przepływu wody w gruntach organicznych... 115

Q [m 3 /s] H [mh 2 O] RYSUNEK 3. Charakterystyka zmian zaleŝności przepływu i gradientu w czasie w metodzie stałego, wymuszonego przepływu FIGURE 3. Relationship between discharge capacity and hydraulic gradient in constant-flow methods Ze względu na to, Ŝe wyniki badań przedstawione w niniejszym artykule zostały uzyskane za pomocą metody ze stałym wymuszonym przepływem, opis metodyki jest ograniczony do badań techniką flow-pump. Metodyka badań przepływu z wykorzystaniem metody flow-pump Z uwagi na fakt, Ŝe włóknista struktura gruntów organicznych, szczególnie torfów, moŝe zostać uszkodzona przy zadawaniu zbyt duŝego napręŝenia lub ciśnienia wody w porach, nie wszystkie metody badania charakterystyk przepływu wody mogą być zastosowane w tych gruntach. Stąd teŝ, mając na uwadze zachowanie nienaruszonej struktury gruntów organicznych, badania zostały wykonane w udoskonalonym aparacie Olsena, techniką flow-pump (rys. 4). Metoda ta polega na zadawaniu stałego przepływu wody przez próbkę gruntu. Aparat, wykorzystujący technikę flow-pump składa się z pompki infuzyjnej o ruchu posuwisto-zwrotnym (2), przewodów wysokociśnieniowych o małym przekroju poprzecznym z zaworami (10), czujnika róŝnicowego ciśnienia (3), panelu sterującego (4) z systemem rejestrującym (5) oraz system zapisu z komputerem stacjonarnym (6), a takŝe komory trójosiowej (1) z czujnikami: ciśnienia w komorze (11), ciśnienia wody w porach (12) oraz czujnikiem przemieszczeń (7), co jest przedstawione na rysunku 4. Pompka składa się ze stalowej komory w kształcie strzykawki, gdzie wewnętrzna średnica tłoka ma średnicę 10 mm, a długość 180 mm; całkowita objętość komory tłocznej wynosi 14,14 cm 3. Pompka podłączona jest z jednej strony do obsługującego ją panelu sterującego, a z drugiej do komory aparatu trójosiowego. Przepływ cieczy z komory tłocznej do aparatu trójosiowego odbywa się poprzez małośrednicowe przewody. Dolna podstawa próbki połączona jest z jednym końcem czujnika róŝnicowego ciśnienia, natomiast górna podstawa połączona jest z drugim końcem tego czujnika (3). W panelu sterującym moŝliwe jest ustawienie prędkości przepływu cieczy w zakresie od 0,001 do 80 cm 3 /h. Urządzenie to moŝe zarówno tłoczyć, jak i zasysać wodę w podanych 116 E. Malinowska, A. Szymański, W. Sas

CIŚNIENIE WYRÓWNAWCZE 4 CIŚNIENIE W KOMORZE 9 5 6 BIURETA PRÓBKA F OPRÓśNIANIE NASĄCZANIE KONSOLIDACJA NASĄCZANIE 2 11 8 10 12 3 RYSUNEK 4. Schemat stanowiska do badania przepływu techniką flow-pump FIGURE 4. Scheme of system for permeability test by flow-pump technique granicach prędkości. System sterujący (5) kontroluje czas w sekundach od początku badania oraz wartości całkowitego przepływu, z dokładnością do 0,001 cm 3. Na wyświetlaczu cyfrowym moŝliwy jest takŝe odczyt róŝnicy ciśnień na obu końcach próbki, podawany w kilopaskalach. Czujnik róŝnicowy ciśnienia (3) model DP 15-52 umoŝliwia pomiar ciśnienia w zakresie od 0 do 150 kpa z dokładnością do 0,1 kpa. Panel sterujący wyposaŝony jest takŝe w dwa wyjścia z sygnałem elektrycznym pochodzącym z dwóch końców próbki. Za pomocą tych wyjść moŝliwe jest połączenie z komputerem stacjonarnym, przez co istnieje ciągła rejestracja i zapis wyników pomiaru poprzez program GeoSys 2000. Wyniki są zbierane i zapisywane w postaci cyfrowej, następnie są przenoszone do arkusza kalkulacyjnego Microsoft Excel. Pierwszym etapem badania przepływu metodą stałego wymuszonego przepływu jest wybór prędkości pracy pompki, czyli prędkości przepływu wody tłoczonej z pompki do próbki gruntu. Wybór ten jest uzaleŝniony od wstępnego oszacowania wodoprzepuszczalności badanego gruntu. Niemniej jednak badanie powinno być rozpoczęte od moŝliwie najmniejszych wartości tak, aby została zachowana pewna prawidłowość wyniku. Pompka (2) podłączona jest z jednej strony do obsługującego ją panelu sterującego (5), a z drugiej, za pomocą przewodu, z dolną podstawą próbki (8), znajdującą się w komorze trójosiowego ściskania (1). TakŜe za pomocą tego połączenia do pompki zadawane jest ciśnienie wyrównawcze, jakie było podawane do próbki podczas konsolidacji. Ciśnienie wody zarówno tłoczonej od dołu próbki, jak i wychodzącej od góry próbki jest mierzone przez róŝnicowy czujnik (3), będący głównym elementem aparatu VRDM 397/50 LWC (rys. 5). Wyznaczanie charakterystyk przepływu wody w gruntach organicznych... 117

RYSUNEK 5. Schemat aparatu VRDM 397/50 LWC FIGURE 5. Scheme of apparatus for permeability test by flow-pump, type VRDM 397/50 LWC Podczas badania woda ze stałą wymuszoną prędkością (2) podawana jest poprzez czujnik róŝnicowy (3) do dołu próbki. W związku z tym napór hydrauliczny na dolną powierzchnię próbki stopniowo rośnie, a w trakcie badania mierzona jest róŝnica ciśnień wody w porach na górze i na dole próbki. Ciśnienie wody w porach przewyŝsza w końcu siły oddziaływania międzycząsteczkowego i następuje przepływ. W czasie jednego badania przez próbkę przepuszcza się wodę o kilku róŝnych wydatkach (Q) i dla kaŝdego rejestruje się wyniki pomiarów. Podczas badania rejestrowany jest czas i wielkość ciśnienia róŝnicowego ( H) aŝ do momentu ustabilizowania się tej wartości. Zakres przeprowadzonych badań Badania charakterystyk przepływu przeprowadzono na próbkach gruntu organicznego pobranych ze skarpy ursynowskiej na terenie Kampusu SGGW. Sytuację geologiczną Skarpy Ursynowskiej, która jest fragmentem Skarpy Warszawskiej dokumentuje przekrój geologiczny przez osady czwartorzędowe (rys. 6). Badanie kaŝdej próbki poprzedzono oznaczeniem jej właściwości fizycznych, podanymi w tabeli 2. Badania charakterystyk przepływu zostały wykonane techniką stałego, wymuszonego przepływu wody przez próbkę torfu, przy całkowitym nasączeniu gruntu. RYSUNEK 6. Przekrój geologiczny przez osady czwartorzędowe skarpy ursynowskiej (Wiencław 1998) FIGURE 6. Geological section of quaternary sediments of Ursynów Slope (Wiencław 1998) 118 E. Malinowska, A. Szymański, W. Sas

TABELA 2. Właściwości fizyczne torfów warszawskich ze skarpy ursynowskiej TABLE 2. Phisical propreties of Warsaw peats Właściwości Properties Symbol Symbol Jednostka Unit Torf Peat Wilgotność / Water content w % 360 420 Gęstość właściwa Particle density ρ s g/cm 3 1,58 Gęstość objętościowa Bulk density ρ g/cm 3 0,95 1,40 Gęstość objętościowa szkieletu Dry density ρ d g/cm 3 0,20 0,33 Zawartość części organicznych Organic content I OM % 60 80 Stopień rozkładu Degree of humification R % 60,0 W czasie pomiaru utrzymywane było ciśnienie wyrównawcze, czyli zastosowano tzw. back pressure. Badania były wykonywane po uprzednim odpowietrzeniu systemu pomiarowego oraz z wykorzystaniem wody odpowietrzonej. W niniejszym artykule prezentowane są wyniki, obrazujące zmienność charakterystyk przepływu w zaleŝności od prędkości przepływu, gradientu hydraulicznego i napręŝenia konsolidującego. Wyniki badań Otrzymane z badań laboratoryjnych wyniki zestawiono w tabelach, a następnie stworzono graficzną postać zaleŝności prędkości przepływu od gradientu przy danym napręŝeniu konsolidującym. Większość gruntów organicznych nie ma znaczącej historii obciąŝenia. Dlatego napręŝenie efektywne in situ jest stosunkowo niskie ze względu na wysoki poziom wody gruntowej i niewielką gęstość gruntów organicznych. JednakŜe w celu efektywniejszej analizy zachowania się torfów pod obciąŝeniem niniejszy artykuł przedstawia zaleŝności prędkości przepływu wody w badanych torfach od gradientu hydraulicznego dla napręŝeń konsolidujących 20, 30, 60 kpa (rys. 7). Wyniki badań zostały wstępnie zweryfikowane statystycznie za pomocą programu Microsoft Excel. Analizując je tylko pod kątem najwyŝszego współczynnika korelacji, wybrano typ funkcji potęgowej i wielomianowej o R 2 w zakresie od 89 do 96%. Wnioski Wykonane w laboratorium GeoinŜynierii SGGW w Warszawie badania przepływu wody w wybranych gruntach organicznych pozwoliły zaobserwować silną zmienność tych charakterystyk w zaleŝności od zastosowanego obciąŝenia i prędkości przepływu. Na szczególną Wyznaczanie charakterystyk przepływu wody w gruntach organicznych... 119

a b c prędkość przepływu flow velocity, V [m/s] 8,E-07 6,E-07 4,E-07 2,E-07 0,E+00 3,E-07 σ' k =20 kpa 0 5 10 gradient hydrauliczny 15 hydraulic gradient, i [-] prędkość przepływu flow velocity, V [m/s] 8,E-07 6,E-07 4,E-07 2,E-07 σ' k =30 kpa 0,E+00 0 5 10 15 20 25 30 gradient hydrauliczny hydraulic gradient i [-] 3,E-07 prędkość przepływu flow velocity V, [cm/s]. 2,E-07 σ 'k =60 kpa 2,E-07 1,E-07 5,E-08 0,E+00 0 20 40 60 80 100 gradient hydrauliczny hydraulic gradient i, [-] RYSUNEK 7. ZaleŜność prędkości przepływu wody w torfie od gradientu hydraulicznego przy napręŝeniu konsolidującym: a 20 kpa, b 30 kpa, c 60 kpa FIGURE 7. Relationship between water flow velocity and hydraulic gradient for consolidation stress equal: a 20 kpa, b 30 kpa, c 60 kpa uwagę zasługuje fakt, iŝ wszystkie badania potwierdzają nieliniową zaleŝność prędkości przepływu od gradientu hydraulicznego w pewnym zakresie jego zmienności, tj. od 5 do 25. Podobne wnioski uzyskał m.in. Szymański (1982), który stwierdza, Ŝe w wyniku deformacji szkieletu gruntowego pod obciąŝeniem zmienia się porowatość gruntu, co powoduje znaczną zmianę cech fizyko-mechanicznych. Jak wykazały badania Mesri-Godlewskiego (1977), Tavenasa (1979), Szymańskiego (1982) w szczególności zmienia się współczynnik filtracji. Wyniki ich badań wskazują nieliniową zaleŝność współczynnika filtracji od odkształcenia i aktualnego napręŝenia efektywnego. Badania zostały przeprowadzone w zakresie zmian napręŝenia efektywnego od 10 do 200 kpa, co pozwoliło zaobserwować tzw. filtrację prelinnearną i postlinearną, podobną do zaobserwowanej przez Kannego i Herrmana (1987) oraz Macioszczyka i Szestakowa (2001) w gruntach spoistych (rys. 8). Wyniki badań przedstawione w formie graficznej (rys. 7) wskazują na konieczność uwzględnienia nieliniowej charakterystyki przepływu w opisie procesu konsolidacji gruntów organicznych. 120 E. Malinowska, A. Szymański, W. Sas

V Liniowe prawo Darcy ego Filtracja postlinearna Filtracja liniowa lepkoplastyczna RYSUNEK 8. Graficzna ilustracja prawa filtracji (Macioszczyk i Szestakow 1983) FIGURE 8. Scheme of filtration law by Macioszczyk and Szestakow 1983 Literatura HANSBO S. 1997: Aspects of vertical drain design: Darcian or non-darcian flow. Geotechnique 47, 5. KANY M., HERRMANN R. 1987: Water motion in soils based on a diffusion theory of mixtures (part 2). Proc. of the 9th Europ. Conf. on Soil Mech. and Found. Eng., Dublin. MACIOSZCZYK T., SZESTAKOW W.M. 1983: Prawo filtracji, hydrauliczne charakterystyki strumienia, filtracja ustalona. Dynamika wód podziemnych metody obliczń. Wydaw. Geologiczne, Warszawa. MALINOWSKA E., HYB M. 2004: Wyznaczanie współczynnika filtracji na podstawie badań laboratoryjnych. Seminarium EU Geo- EnvNet GeoinŜynieria środowiska Transfer doświadczeń i Dyrektyw UE do nowo przyjętych państw. MESRI G., GODLEWSKI P.M. 1977: Time and stress compressibility interrelation. Journ. of the Geot. Eng. Div. 103; GT. 5: 417 430. OLSEN H.W. 1966: Deviatious from Darcy s law in saturated clays. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 29. SOBOLEWSKI M. 2002: Określanie charakterystyk przepływu wody w gruntach spoistych na podstawie badań in situ. Praca doktorska, SGGW Warszawa. SZYMAŃSKI A. 1982: Charakterystyki procesu odkształcenia pod obciąŝeniem wybranych rodzajów torfów. Praca doktorska SGGW- -AR, Warszawa. SZYMAŃSKI A. 1991: Czynniki warunkujące analizę odkształcenia gruntów organicznych obciąŝonych nasypem. Rozprawa habilitacyjna SGGW, Warszawa. SZYMAŃSKI A., SAS W. 2000: Modelowanie procesu odkształcenia gruntów organicznych. XII Krajowa Konferencja Mechaniki Gruntów i Fundamentowania. i TAVENAS F., MIEUSSENS C., BOURRGES F. 1979: Lateral displacements in clay fundations under embankments. Canadian Geotechnical Journal 16. WIENCŁAW E. 1998: Sytuacja geologiczna Skarpy Ursynowskiej. Przegląd Naukowy Wydz. Melior. i InŜ. Środow. 14: 51 64. Summary Filtracja prelinearna i i i Determination of water flow characteristics in organic soils by the flow-pump technique. In this paper, the results of permeability tests, which were done on organic soil, specifying of large strain and fiber structure are presented. In permeability tests the flow-pump technique was applicated. This technique is based on the constant discharge capacity of water flow in the soils sample instead of water pore pressure used in classical method of permeability coefficient evaluation. The results obtained in laboratory investigation indicated that the relationship between water flow velocity and hydraulic gradient is non-linear and change s for different consolidation stress. Authors address: Edyta Malinowska, Alojzy Szymański, Wojciech Sas Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego Katedra GeoinŜynierii ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa Poland e-mail: malinowskae@alpha.sggw.waw.pl szymanskia@alpha.sggw.waw.pl sas@alpha.sggw.waw.pl Wyznaczanie charakterystyk przepływu wody w gruntach organicznych... 121

Wyznaczanie charakterystyk przepływu wody w gruntach organicznych... 113