GEOTECHNIKA Odvodňovanie stavebných jám

1. GEOTECHNIKAOdvodňovanie stavebnýchjám

2. Podzemná voda Podzemná voda – gravitačná voda (voľne sa pohybuje vplyvom gravitačných síl) Hladiny podzemnej vody:

3. Podzemná voda Hladiny podzemnej vody: voľná – hladina vody v sonde je totožná s hladinou v okolitom prostredí napätá - hladina vody v sonde vystúpi až do výšky udávajúcej polohu tlakovej čiary artézska - podzemná voda sa nachádza v pórovitom prostredí pod tlakom (strieka)

4. Prúdenie vody v zemine Laminárne – dráhy vodných častíc sú rovnobežné, vzniká v jemnozrnnomprostredí (v hrubozrnných zeminách, len ak Re < 10), Turbulentné – pohyb vody je vírivý, vzniká v hrubozrnných zeminách, najmä pri vyšších rýchlostiach (Re > 300), Pri hodnotách 10 < Re < 300, môže byť pohyb vody v zemine laminárny aj turbulentný, tzv. prechodová oblasť

5. Darcyho filtračný zákon - definuje rýchlosť prúdenia vody v zeminách ako hodnotu priamo závislú od priepustnosti a hydraulického sklonu: v = k . i (m.s-1) v - fiktívna rýchlosť prúdenia vody v zeminách (m.s-1), pričom vskut = v/n, k – súčiniteľ filtrácie (priepustnosti) (m.s-1), i – hydraulický sklon, (sklon tlakovej čiary).

6. Priepustnosť zemín -charakterizuje schopnosť zeminy prepúšťať vodu pri vzniku hydraulického sklonu, Súčiniteľ priepustnosti(kf) – je číselné vyjadrenie priepustnosti, ktoré závisí hlavne od pórovitosti a granulometrickéhozloženia zeminy, Spôsoby určenia kf: -výpočtom podľa empirických vzťahov : Hanzen: k = 116 . d102 Terzaghi k = 200. d102 . e2 Jaky k = 100. dstr2 -pomocou typových kriviek zrnitosti, -z výsledkov laboratórnych skúšok (pomocou priepustomerov), -z výsledkov poľných skúšok (čerpacia skúška – hydraulicky úplná studňa)

7.  pomocou typových kriviek zrnitosti 1-nepriepustné 2-veľmi málo priepustné 3-málo priepustné 4-priepustné

8.  z výsledkov laboratórných skúšok (pomocou priepustomerov) So stálym spádom – vhodný pre priepustnejšie zeminy S premenlivým spádom – vhodný pre menej priepustné zeminy

9.  z výsledkov poľných skúšok (čerpacia skúška – hydraulicky úplná studňa) k = ––––––––– ln R/r Q π (H2 –h2)

10. Orientačné hodnoty súčiniteľa filtrácie

11. Využitie Výpočet prítokov do stavebných diel: a - stavebná jama – priestorové prúdenie (je to hĺbený výkop pod úrovňou okolitého terénu pre základy stavebných objektov, ktorých šírka a dĺžka sú väčšie 2m) b - stavebná ryha – rovinné prúdenie ( je to hĺbený výkop pod úrovňou okolitého terénu so zvislými alebo šikmými stenami so šírkou max. 2m a hĺbkou max.16m. Najväčším rozmerom je dĺžka.

12. Stavebná jama • vyhĺbený priestor potrebný na zhotovenie základov a podzemných častí objektov, • z hľadiska konštrukčného usporiadania môže byť: • 1- svahovaná

13. Stavebná jama a jej usporiadanie z hľadiska konštrukčného usporiadania môže byť: 2- pažená

14. Stavebná jama a jej usporiadanie z hľadiska konštrukčného usporiadania môže byť: 3- tesnená

15. Stavebná jama a jej usporiadanie • pôdorysný tvar je daný • tvarom zakladanej konštr. • zväčšuje sa o pracovnú • plochu (0,3 - 1,6 m), • dno stavebnej jamy je • nad základovou škárou tak, • aby sa ponechala • ochranná vrstva (0,2 - 1,0 m), • ktorá sa odoberá tesne • pred kladením ochranných betónových vrstiev.

16. Sklony svahov stavebnej jamy • závisia od : vlastností zemín, hĺbky základovej jamy, prítomnosti podzemnej vody, povrchového zaťaženia, predpokladané trvanie otvorenia jamy.

17. Plytké stavebné jamy (do hĺbky 6 - 8 m) – netreba preukazovať stabilitu svahu, t.j. sklony pomocou tabuliek, diagramov (podľa , c,  (Bishop))

18. - sklony svahu pomocou diagramov (podľa , c,  (Bishop))

19. Hlboké stavebné jamy(viac ako 6 – 8 m) • sklony svahov musia byť navrhnuté výpočtom podľa stability svahu v hrubozrnných a stability svahu v jemnozrnných zeminách (Pettersonova metóda) svahy sú po každých 5 až 7 m prerušované lavičkami, ktoré musia byť široké najmenej 0,5 m.

21. Prelomenie dna stavebnej jamy (jama s napätým horizontom podzemnej vody)

22. Odvodňovanie stavebných jám Povrchové – (pomocou rigolov), používa sa v horninách, v štrkovitých a v piesočnatých zeminách s hodnotami súčiniteľa filtrácie okolo 10-4 – 10-2 m.s-1 Hĺbkové – (studňami, čerpacími ihlami), používa sa v štrkovitých a piesočnatých zeminách so súčiniteľom filtrácie 5.10-5 – 5.10-2 m.s-1 Tab. Súčiniteľ filtrácie a vhodné odvodnenie

23. Povrchové odvodňovanie • pri výkope stavebnej jamy sa po jej obvode hĺbia rigoly, ktorými sa voda vedie do zbernej studne, odkiaľ sa čerpá (0,5 – 2 %), • pre výpočet množstva vody, ktoré bude pritekať do stavebnej jamy sa jama nahrádza fiktívnou kruhovou studňou, • jej polomer rs možno vypočítať z podmienky: • A – horizontálna plocha daná prienikom svahov jamy s nezníženou hladinou, H - hĺbka nezníženej hladiny, h – hĺbka vody pod dnom SJ, Rs – dosah zníženia vyp.podľa : Sichardt Kusakin s - zníženie hladiny v strede jamy s = (H - h) má byť približne 0,5 m pod dnom jamy

25. Výpočet celkového množstva vody • celkové množstvo vody Q, ktoré pritečie do SJ sa skladá z dvoch častí: Q = Q1+Q2 - Q1 časť pritekajúca zo svahov, - Q2 časť pritekajúca z dna, (pri hydraulicky dokonalej studni Q2 = 0)

26. Posúdenie odvodnenia - kapacita rigolu Qr> Q/2 (ak v jame jedna studňa) A- prietoková plocha, v - rýchlosť prúdenia vody, O- obvod rigolu (omočený obvod), i - sklon dna, n - súčiniteľ drsnosti ( pre štrkovité a piesočnaté zeminy je n = 0,025) -pritekajúca voda sa odvádza rigolmi, ktoré v priečnom reze majú tvar trojuholníka, alebo lichobežníka, dno rigolov sa navrhuje v sklone 0,5 - 2 % -jedna studňa sa navrhuje na 50 až 100 m dĺžky rigolu, priemer studne 1,0 až 1,5m

27. Hĺbkové odvodnenie - studňami • je možné robiť vŕtanými studňami, alebo čerpacími ihlami, • hĺbeniu stavebnej jamy predchádza znižovanie hladiny, v strede jamy je potrebné znížiť hladinu približne 0,5- 1,0 m pod dno (t.j. zemina sa ťaží v suchu),

30. Výpočet celkového množstva vody • celkové množstvo vody Q, ktoré pritečie do SJ: • Rs – polomer zníženia • (redukovaný pri nedokonalej studni), • rs- polomer fiktívnej kruhovej studne (redukovaný), • ĸRs príp. ĸrs – súčiniteľ, ktorý berie do úvahy hydraulickú nedokonalosť studní (určuje sa z grafu-podľa Hálka)

31. Určenie počtu studní n – počet studní Q – celkové množstvo vody, ktoré pritečie do studne, Qp – množstvo vody, ktoré možno odčerpať z jednej studne, ro – polomer studne (zárubnice), hz – hĺbka vody v priepustnej časti studne, vp – prípustná vtoková rýchlosť (výpočet podľa Sichardta) -optimálna vzdialenosť medzi studňami je daná 25-násobkom až 35-násobkom ich priemeru.

32. Posúdenie odvodnenia -systém odvodnenia je potrebné navrhnúť tak, aby bol splnená podmienka : n - počet vŕtaných studní, ro - polomer studne (redukovaný), r1,r2, rn - vzdialenosti vŕtaných studní od jednej z nich (redukované),

34. Hĺbkové odvodnenie - ihlami • používa sa v piesočnatých zeminách so súčiniteľom filtrácie 10-5 až 10-4 m.s-1, • stavebná jama sa hĺbi v suchu, po znížení hladiny, hladina sa znižuje cca 1 m pod dno v strede jamy, • čerpacia ihla sa skladá z koncovky a nadstavca, celková dĺžka je 6 až 8m, priemer 40-50mm, zahlbuje sa vplachovaním, • množstvo vody, ktoré pritečie do SJ sa počíta, ako pri odvodnení čerpacími studňami, • množstvo vody, ktoré je možné čerpať z jednej ihly: Qp = 0,0002 až 0,0005 m3.s-1 • vzdialenosť medzi ihlami: min.0,6 m a max.1,8 m • posúdenie odvodnenia – ako pri hĺbkovom odvodnení čerpacími studňami