Filtracja przez zaporę ziemną: rodzaje i metody
- Szczegóły
Zapory ziemne są przegrodami doliny, które wykonuje się przy użyciu luźnych materiałów po pochodzeniu mineralnym. Przykładowo takimi materiałami jest glina, pospółka, żwir, piasek czy kamień. Nasyp tworzący przegrodę składa się z części nośnej (statycznej) oraz z uszczelnienia.
Głównym zadaniem części nośnej jest przeniesienie parcia poziomego i pionowego wody oraz przekazanie tego obciążenia na podłoże gruntowe lub skaliste. Zapora ziemna ma przekrój poprzeczny w kształcie trapezu, którego krawędź górna (pozioma) stanowi koronę, a krawędzie boczne - skarpę odpowietrzną i odwodną zapory.
Rodzaje zapór ziemnych
Możemy wyróżnić trzy główne typy zapór ziemnych. Są one uzależnione od technologii jaką wykonane są części nośne. Możemy wyróżnić zapory ziemne narzutowe, nasypowe oraz napławiane.
- Zapory nasypowe i narzutowe: Powstają przez mechaniczne lub ręczne układanie materiału ziemnego tworzącego korpus zapory.
- Zapory narzutowe: Wykonywane są z materiału gruboziarnistego (kamień, tłuczeń, gruby żwir).
- Zapory nasypowe: Z materiału drobnoziarnistego (drobny żwir, piasek, pospółka, glina).
- Zapory napławiane: Są zbudowane także z materiału drobnoziarnistego, lecz dostarczanego i układanego za pomocą transportu hydraulicznego.
Technologia wykonywania tego typu zapór prowadzi zwykle do takiej segregacji materiału, że najdrobniejsze frakcje pyłowo-piaskowe (ew. gliniaste) znajdują się po środku profilu zapory, a frakcje grubsze (żwirowo-piaskowe) przy jej skarpach.
Uszczelnienia zapór ziemnych
Jeżeli zaporę buduje się z materiału przepuszczalnego, to zwykle musi ona mieć odpowiednie uszczelnienie, wykonane z materiału wodoszczelnego. Zależnie od rodzaju materiału użytego do uszczelnienia zapory i sposobu jego ułożenia w korpusie rozróżnia się:
Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej
- Zapory z rdzeniem wodoszczelnym plastycznym (ił, glina).
- Zapory z rdzeniem wodoszczelnym sztywnym (beton, żelbet).
- Zapory z ekranem wodoszczelnym plastycznym.
- Zapory z ekranem wodoszczelnym sztywnym (beton, żelbet), stanowiącym jednocześnie okładzinę skarpy odwodnej.
Rdzenie i ekrany plastyczne powinny być obustronnie okryte materiałem ułożonym w postaci filtru odwrotnego. Ekrany sztywne (okładziny) powinny być układane na drenującej podsypce żwirowej.
Stateczność zapór ziemnych jest w dużej mierze uwarunkowana pochyleniem skarp. Z tego względu pochylenie to ustala się na podstawie obliczeń. W zaporach napławianych współczynnik pochylenia skarp daje się znacznie większy niż w zaporach nasypowych i przeważnie wynosi on nie mniej niż 3,5-5,0.
Uszczelnienia podłoża gruntowego
Zapory ziemne mogą być posadowione na podłożach o różnych właściwościach fizyko-mechanicznych. Jeżeli podłoże jest przepuszczalne, to konieczne jest wykonanie jego uszczelnienia w takim zakresie i w taki sposób, aby ciśnienie filtracyjne pod zaporą nie powodowało wymywania gruntu. Zależnie od warunków stosuje się następujące rodzaje uszczelnień podłoża gruntowego:
- Przesłony z zastrzyków - gdy podłoże zbudowane jest ze żwirów, rumoszów i spękanych skał.
- Ścianki szczelne stalowe lub żelbetowe (stosowane coraz rzadziej) - w gruntach piaskowych, pylastych, piaszczysto-gliniastych i organicznych ograniczonej miąższości.
- Fartuchy iłowe - gdy zapora budowana jest na gruntach słabo lub średnio przepuszczalnych (piaski gliniaste) o dużej miąższości.
- Przesłony betonowe i żelbetowe w przypadku podłoża skalnego.
- Przesłony iłowe i cementowo-iłowe - wykonywane w wąskoprzestrzennych wykopach pod osłoną zawiesiny tiksotropowej.
Uszczelnienie podłoża w każdym przypadku musi być związane z uszczelnieniem korpusu zapory.
Drenaże korpusu zapory
Duży wpływ na warunki przepływu filtracyjnego pod zaporą maja drenaże, które spełniają role elementu ujmującego i odprowadzającego przesiąkł wody. Rodzaje drenaży:
Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów
- Pryzma kamienna: Jest urządzeniem drogim i stosuje się gdy w dolnym stanowisku stale występuje woda powyżej zapory i gdy dół skarpy odpowietrznej narażony jest na silne falowanie.
- Drenaż płaski powierzchniowy: Jest to ubezpieczony filtr odwrotny, nie powoduje obniżenia linii depresji w zaporze (jest bardzo tani), stosuje się go często na niewielkich zaporach oraz na zaporach wyższych jako przedłużenie pryzmy kamiennej.
- Drenaże płaskie wewnętrzne - materacowe: Stosuje się w przypadku konieczności dalekiego odsunięcia linii depresji od skarpy napowietrznej (1/3 szerokości podstawy).
- Drenaże rurowe: Wykonuje się z sączków betonowych lub ceramicznych w obsypce z filtru odwrotnego.
Uszkodzenie zarówno drenażu, jak i obsypki następuje w wyniku zamarznięcia i deformacji gruntu.
Kształtowanie poziomu ułożenia drenaży w pobliżu fundamentu
Z uwagi na ochronę budynków przed zagrożeniem wodami podziemnymi poziom zwierciadła wody podziemnej powinien się znajdować na takiej głębokości, aby wysokość podnoszenia kapilarnego nie osiągnęła poziomu posadzek piwnicznych. W gruntach piaszczystych należy się liczyć ze wzniosem kapilarnym w granicach 0,3-1,0 m, a w gruntach gliniastych i pylastych 0,6 do 2,0 m.
Drenaże wykonywane dla celów odwodnienia terenów budowlanych powinny być zakładane poniżej głębokości przemarzania gruntu, wtedy system drenarski będzie funkcjonował pomimo zamarznięcia górnej warstwy gruntu.
Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru
tags: #filtracja #przez #zaporę #ziemną #rodzaje
