Wodoprzepuszczalność gruntów
Wodoprzepuszczalność gruntów – czym jest i dlaczego ma znaczenie przy budowie tarasu?
Definicja: Wodoprzepuszczalność gruntów to zdolność podłoża do przepuszczania wody przez jego pory i szczeliny pod wpływem różnicy ciśnień lub spadku hydraulicznego. Zależy ona od uziarnienia, porowatości, składu mineralnego, zagęszczenia gruntu oraz lepkości wody.
W praktyce wodoprzepuszczalność określa, jak łatwo woda przemieszcza się w gruncie. Parametr ten jest niezwykle istotny przy projektowaniu fundamentów, drenaży, nasypów czy systemów ochrony przed wilgocią, ponieważ wpływa na stabilność konstrukcji oraz ryzyko gromadzenia się wody w podłożu.
Na przepuszczalność gruntu oddziałuje wiele czynników. Ważne są między innymi: strukturę i wielkość ziaren, rozkład i wielkość porów, mineralny skład cząstek drobnych, stopień zagęszczenia oraz właściwości fizyczne wody, takie jak lepkość, która zmienia się wraz z temperaturą. Im drobniejsze ziarna i mniej połączone pory, tym trudniejszy przepływ wody przez podłoże.
Im drobniejsze ziarna gruntu i mniejsze pory między nimi, tym trudniejszy staje się przepływ wody przez podłoże.
Filtracja wody w gruncie
Ruch wody w ośrodku gruntowym, wywołany różnicą ciśnień hydraulicznych pomiędzy poszczególnymi strefami podłoża, nazywany jest filtracją. Zjawisko to występuje naturalnie w warunkach gruntowo-wodnych, ale może być również efektem działalności człowieka, np. odwodnień wykopów czy pracy drenaży.
Podstawowym parametrem opisującym intensywność filtracji jest współczynnik filtracji (k). Wartość ta określa, jak łatwo woda może przemieszczać się przez dany grunt. Im wyższy współczynnik filtracji, tym większa wodoprzepuszczalność podłoża.
Wzór na prędkość wody w gruncie
Przemieszczanie się wody w gruncie, wywołane różnicą ciśnień pomiędzy różnymi punktami podłoża, nazywa się filtracją. Szybkość przepływu zależy od współczynnika filtracji (k) oraz spadku hydraulicznego między dwoma punktami.
i = ΔH / l
- v – prędkość przepływu wody [m/s]
- k – współczynnik filtracji gruntu [m/s]
- i – spadek hydrauliczny, ΔH – różnica ciśnień, l – odległość między przekrojami
Ten wzór pozwala określić, jak szybko woda przepływa przez grunt. Im większe wartości współczynnika filtracji i spadku hydraulicznego, tym szybszy przepływ wody, co jest istotne przy projektowaniu drenaży, fundamentów czy izolacji przeciwwodnych.
Współczynnik filtracji jest wprost proporcjonalny do rzeczywistej prędkości przepływu wody w porach gruntu i stanowi podstawę do klasyfikacji gruntów pod względem ich przepuszczalności.
Znajomość współczynnika filtracji pozwala ocenić, czy grunt będzie sprzyjał gromadzeniu wody, czy też umożliwi jej szybkie odprowadzenie.
Klasyfikacja gruntów według wodoprzepuszczalności
Na podstawie wartości współczynnika filtracji grunty można podzielić na kilka kategorii – od praktycznie nieprzepuszczalnych po nadzwyczaj dobrze przepuszczalne. Poniżej przedstawiono uproszczone zestawienie takich kategorii.
| Współczynnik filtracji k [m/s] | Kategoria wodoprzepuszczalności | Przykładowe grunty |
|---|---|---|
| < 5 × 10-10 | praktycznie nieprzepuszczalne | lite skały niespękane |
| 5 × 10-10 – 5 × 10-8 | bardzo słabo przepuszczalne | gliny pylaste, gliny piaszczyste |
| 5 × 10-8 – 5 × 10-6 | słabo przepuszczalne | pyły, pyły piaszczyste |
| 5 × 10-6 – 5 × 10-4 | dobrze przepuszczalne | piaski drobne, piaski pylaste |
| 5 × 10-4 – 5 × 10-2 | bardzo dobrze przepuszczalne | piaski średnie |
| > 5 × 10-2 | nadzwyczaj dobrze przepuszczalne | żwiry, pospółki, piaski grube |
Znaczenie wodoprzepuszczalności w praktyce
Ocena wodoprzepuszczalności gruntów jest niezbędna przy projektowaniu fundamentów, drenaży, izolacji przeciwwodnych oraz konstrukcji ziemnych. Pozwala ona przewidzieć zachowanie wody w podłożu i ograniczyć ryzyko zawilgocenia lub podmywania obiektów budowlanych.