Bez nadpisu

1
VODA A VODNÍ REŽIM V ZEMINÁCH PODLOŽÍ
Rozhodujícím faktorem ovlivnujícím množství vody
v zeminách je zrnitost a mineralogické
složení. Okolo zrn je silové pole, je schopno
vázat molekuly vody,vytvárí se vodní obal (voda
vázaná). Voda volná - nepodléhá elektrickým
silám - kapilární - gravitacní - vodní pára
2
Kapilární voda vystupuje v dusledku povrchového
napetí vody nad hladinu podzemní nebo gravitacní
vody, vytvárí novou hladinu, pod níž rozeznáváme
pásma 1. pásmo nad úrovní gravitacní vody, v
nemž jsou póry souvisle vyplneny vodou (S1) 2.
pásmo, v nemž jsou póry cástecne vyplneny vodou
a cástecne vzduchem- tzv. voda funikulární 2.
Voda nad úrovní funikulární vody, vyplnuje jen
kouty mezi zrny - tzv. voda pendulární
3
Gravitacní voda vyplnuje souvisle prostor póru
pod hladinou podzemní vody Vodní páry vznikají
v místech, kde zeminy nejsou zcela
nasycené, pohybují se z míst teplejších do míst
chladnejších- je to jediná forma vody schopná
pohybu i pri nízkých vlhkostech
Hladina pendulární vody
Suché provzdušnené pásmo, voda jen v rozích póru
Hladina funikulární vody
Vlhké provzdušnené pásmo- v pórech vzduch, vodní
pára a kapilární voda
Hladina kapilární vody
Kapilární voda- póry zcela vyplneny vodou,
stupen saturace roven 1
Hladina podzemní vody
Gravitacní- volná voda
4
Vodní režim a jeho klasifikace
Vodní režim - cyklus zmen vlhkosti zeminy v
prubehu roku, je
výsledkem pohybu vody v zeminách,
podstatne ovlivnuje návrh konstrukce
vozovky
Zdroje prístupu vody do podloží vozovky
- vnejší - vnitrní
Vnejší- dostává se do podloží trhlinami ve
vozovce, špatne udržovanou príkopou
apod.
5
Vnitrní zdroj podzemní voda se dostává do
podloží - kapilárním vzlínáním - vodními
parami - pusobením teplotního gradientu
Rozhodující je prísun vody do oblasti
promrzání, mezi hlavní faktory z tohoto pohledu
patrí - vzdálenost hladiny podzemní vody od
úrovne nulové izotermy(rozhodující
parametr),cím je hladina podzemní vody blíže k
nulové izoterme, tím je horší vliv mrazu na
stav vozovky - kapilární vzlínavost(závisí na
zrnitosti zeminy) - teplotní gradient a jeho
velikost
6
Výška kapilární hladiny
hk výška kapilárního vzlínání s- povrchové
napetí vody r- polomer kapiláry gv - merná tíha
vody
Kapilární výška závisí na druhu zeminy, cím bude
zemina jemnozrnejší, tím bude kapilární výška
vetší.Rozhodující je obsah zrn o prumeru menším
než 0.02 mm (urcení z grafu na základe
granulometrického složení).
7
Teplotní gradient vodní páry se pohybují z míst
s vyšší teplotou do míst s nižší teplotou, v
zimním období se voda pohybuje v podloží vozovky
smerem k povrchu. Pro úcely navrhování vozovky
se vodní režim v podloží charakterizuje tremi
zpusoby - difúzní(príznivý) -
pendulární(nepríznivý) - kapilární (velmi
nepríznivý)
8
Urcující faktory hodnocení vodního režimu pri
navrhování vozovek - úroven hladiny podzemní
vody hpv - výška kapilárního vzlínání pri 100
saturaci hs - hloubka promrzání vozovky a podloží
hpr
1. Difúzní (príznivý) hpv gt hpr2 hs 2.
Pendulární (nepríznivý) hprhslt hpvlthpr2hs 3.
Kapilární (velmi nepríznivý).hpvlthprhs
9
hpr
hpv
hpv
hpv
hs
hs
kapilární
pendulární
hs
difúzní
10
V prípade , že je urcení hladiny podzemní vody
nejisté, lze urcit typ vodního režimu podle císla
konzistence zeminy v podloží vozovky
difúzní režim - Icgt1 pendulární -
1gtIcgt0.7 kapilární - Iclt0.7
V prípade, že je násyp budován z ruzných typu
zemin, je treba uvažovat výšku kapilárního
vzlínání pro zeminu s nejvetším obsahem jemných
cástic.
11
Vodní režim se zpravidla urcuje na konci
vlhkých období roku (zacátek jara, konec podzimu)
, sleduje se hladina podzemní vody v sondách
, dále se stanovuje vlhkost podloží z hloubky
5-10 cm pod nejspodnejší vrstvou vozovky.
12
Regulace vodního režimu
- otevrené odvodnovací zarízení (príkopy apod.) -
kryté odvodnovací zarízení (plošné a podélné
drenáže) - injekcní tesnící clony - nepropustné
membrány proti vzlínání kapil. vody - úprava
vlastností zemin
Plošné drenáže funkce - filtracní úcinek(brání
pronikání zeminy podloží do podkladních
vrstev - drenážní úcinek (odvádí vodu z povrchu
podloží) - prerušovací úcinek-omezení vzlínání
kapilární vody do vrstev vozovky Jako materiál
se využívá nenamrzavý materiál- obvykle
šterkopísek.
13
Podélné drenáže - plytké - hloubkové (lze je
použít pouze v zeminách, kde není vysoká
kapilární vzlínavost (napr. píscité hlíny))
Injekcní clony - cílem je zabránit pronikání vody
po uklonených nepropustných vrstvách pod vozovkou
Nepropustné membrány - vrstvy a fólie proti
vzlínání kapilární vody - mohou se navrhovat
pouze v té cásti podloží, která leží nad
hladinou podzemní vody a pod hloubkou promrzání
14
Chování zemin v podloží vozovek pri promrzání a
jejich klasifikace z hlediska promrzání
Tlaky vznikající rozpínáním ledu - voda v
pórech zeminy zvetšuje pri namrzání objem cca o
9 - z malých ledových krystalu vznikají vetší
ledové cocky - dusledkem muže být zdvih vozovky
Tlak ledových krystalu na okolní zeminu je
závislý na - systému, v nemž se krystal tvorí
(uzavrený, otevrený, cástecne uzavrený) -
teplote - rychlost poklesu teploty
15
Zemina tvorí cástecne otevrený systém nebo
otevrený systém s ruznou velikostí
póru. Jemnozrnejší zeminy(menší póry) - vetší
tlaky Nesoudržné zeminy- otevrený systém,nejmenší
tlaky
Vliv rychlosti poklesu teploty pozvolný pokles
- menší nebezpecí tvorby velkých tlaku, menší
nebezpecí trhání materiálu, prolomení vozovky,
podporuje však rust velkých ledových cocek
prudký pokles- podporuje trhavé úcinky ledu,
zamezuje hromadení vody v ledových cockách
16
Mechanismus tvorby ledových cocek v
podložních zeminách
- tvorí se v zeminách zpravidla v blízkosti
nulové izotermy - velikost ledových cocek se
pohybuje od milimetru do nekolika centimetru,
nekdy tvorí souvislou vrstvu s velkým množstvím
nahromadené vlhkosti - k tvorbe ledových cocek
dochází nejcasteji u zemin, které mají vetší
množství zrn menších než 0.125 mm, váží velké
množství vody - prumer zrna má duležitou úlohu
pri tvorbe cocek
17
Obsah vody
Ledová vrstva
Hloubka promrzání
Po zamrznutí
Hloubka
Pred mrazem
Zemina
Rozmístení ledových cocek a vody v soudržné zemine
18
- nejvetší ledové cocky vznikají u zemin slabe
nebo stredne soudržných (se zvetšujícím se
množstvím zrn menších než 0.125 mm se zvetšují
i povrchové síly pevných cástic, ty váží stále
vetší množství vody), zároven se snižuje
propustnost
Písek- velká propustnost, neváže ale vodu na
povrchu, netvorí se ledové cocky Jíl
- váže velké množství vody(až 40), vázaná
voda je ale prakticky nepohyblivá,
nedochází k rychlé tvorbe ledových
cocek
19
Vliv pórovitosti na velikost ledových cocek
20
KLASIFIKACE ZEMIN Z HLEDISKA NAMRZAVOSTI
Namrzavé zeminy V dusledku tvorby ledových cocek
zvetšují svuj objem
Nenamrzavé zeminy Pri pusobení vody a mrazu
nezvetšují svuj objem
KRITÉRIA PRO STANOVENÍ NAMRZAVOSTI ZEMIN
1) podle zrnitostního složení 2) podle
zrnitostního složení dalších faktoru
(propustnost, hladina podzemní vody) 3) kritéria
urcující stupen poškození na základe
klimatických faktoru (napr. indexu mrazu) 4)
kritéria urcující namrzavost podle namerených
zdvihu vozovky a hloubky promrzání
21
URCOVÁNÍ NAMRZAVOSTI ZEMIN
(NEPRÍMÁ METODA )
Nezohlednuje pórovitost,vlhkost,dobu pusobení
mrazu ani velikost tepelného spádu.
22
PRÍMÉ MERENÍ NAMRZAVOSTI V LABORATORI
- uskutecnuje se na vzorku zeminy, zhutní se
na požadovanou objemovou hmotnost - v chladící
skríni se modeluje pusobení mrazu na vzorek,
pritom je zabezpecen prísun kapilární vody -
urcujícím kritériem je zdvih vozovky, jehož
velikost je závislá na tvorbe ledových cocek
uvnitr vozovky - stupen namrzavosti
Dh - zdvih vzorku Im - index mrazu (soucet teplot
ve dnech s teplotou pod nulou)
23
b menší než 0.25 nenamrzavé
zeminy b v rozmezí 0.25-0.5 mírne namrzavé
a namrzavé b vetší než 0.5
nebezpecne namrzavé