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Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau -1--1- Projektübersicht Grundwasserströmung und Potentialtheorie.

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Präsentation zum Thema: "Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau -1--1- Projektübersicht Grundwasserströmung und Potentialtheorie."—  Präsentation transkript:

1 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau Projektübersicht Grundwasserströmung und Potentialtheorie

2 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau Projektübersicht Sand Ton Sand Tonschicht nach oben gerichtet 1 2 A B Grundwasserströmung & Potentialtheorie ll

3 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau Freier Grundwasserspiegel (Stauwasser, Schichtenwasser) Gespanntes Grundwasser: Standrohrspiegelhöhe oberhalb Schichtoberkante; wenn Standrohrspiegelhöhe oberhalb der Geländeoberfläche = artesisch gespanntes Grundwasser 1 2 Grundwasserströmung & Potentialtheorie

4 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau Strömung nach oben Wichte wird kleiner Grundwasserströmung & Potentialtheorie

5 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau Symbolik nach DIN 4023 GW-Niveau Anstieg des GW auf 366,7 m NN; 10 h nach dem Anbohren GW angebohrt bei +355, m NN NN +355,7 NN +366,7 ( ; 10 h) Grundwasserströmung & Potentialtheorie

6 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau Für geotechnische Berechnungen: Bemessungswasserstand Grundwassermessstellen (Pegel) NN +110, Ruhewasserstand in einem ausgebauten Bohrloch Grundwasserströmung & Potentialtheorie

7 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau Laminare Strömung A = Durchflussquerschnitt k = Durchlässigkeitsbeiwert [m/sec] Ferner gilt: v = Fliessgeschwindigkeit durch A Gesetz von Darcy v ist ein integraler Wert, unabhängig vom Kornaufbau Grundwasserströmung & Potentialtheorie

8 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau A v wirklicher Fliessweg des Wassers v W …. wahre Geschwindigkeit des Wassers n …. Anteil des Poren Gesamtvolumen Porenvolumen Grundwasserströmung & Potentialtheorie

9 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau Ebener Fall A P = Porenfläche Filtergeschwindigkeit Porenanteil Grundwasserströmung & Potentialtheorie

10 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau -10- H3H3 H1H1 H2H2 A d B h = 0 Mergel (Mg) S, g´ fS, g Gesucht: wirksame Wichte des Mergels Grundwasserströmung & Potentialtheorie

11 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau -11- Projektübersicht Länge, auf der abgebaut wird OK (A) UK (B) Strömung von unten nach oben Wenn, dann liegt hydraulischer Grundbruch vor. Das Korngerüst ist gewichtslos, es gerät in Schwebe. Die Festigkeit geht verloren. Grundwasserströmung & Potentialtheorie

12 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau -12- Nachweis Gewicht Boden unter Auftrieb res. Strömungskraft hydraulisches Fenster Bindige Zwischenlage Für homogenen Aufbau Grundwasserströmung & Potentialtheorie

13 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau -13- Strömung durch geschichtetes Material Gesucht: Abbau der Potenzialdifferenz in den 3 Schichten b Gk1Gk1 Sk2Sk2 Uk3Uk3 Grundwasserströmung & Potentialtheorie

14 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau -14- Abbau der Potenzialdifferenz in den 3 Schichten Kontinuitätsbedingung Drei Gleichungen für die drei Unbekannten i 1, i 2, i 3 Grundwasserströmung & Potentialtheorie

15 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau -15- Annahme: d 1 = d 2 = d 3 Grundwasserströmung & Potentialtheorie

16 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau dimensionale Strömung des Grundwassers Spundwand h = ? Q = ? u = ? dx dz Grundwasserströmung & Potentialtheorie

17 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau -17- Kontinuitätsbedingung oder auch Kombiniert mit dem Gesetz von Darcy, folgt die Differentialgleichung der Grundwasserströmung Grundwasserströmung & Potentialtheorie

18 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau -18- k x = Durchlässigkeitsbeiwert in x - Richtung folgt: mit k x = k z also Isotropie Laplace- DGL der Grundwasserströmung Grundwasserströmung & Potentialtheorie

19 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau -19- Randstromlinien (RSL): undurchlässige Ränder Randpotentiallinien (RPL): Linien auf denen gilt: Potential = const. = h Grundwasserströmung & Potentialtheorie

20 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau -20- Lösung der DGL  Potentiallinien mit h = const.  Stromlinien in Richtung von v  Potentiallinien und Stromlinien stehen senkrecht aufeinander und bilden krummlinige Quadrate. Insgesamt n Potentialsprünge von Potentiallinie i zu i+1 wird abgebaut (n gleiche Potentialsprünge) Grundwasserströmung & Potentialtheorie

21 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau -21- Punkt P: Energiehöhe 4 Potentialsprünge bereits zurückgelegt Grundwasserströmung & Potentialtheorie

22 Universität der Bundeswehr München Institut für Bodenmechanik und Grundbau -22- Durch eine Stromröhre fließende Wassermenge allgemein gilt: m … Anzahl der Stromröhren (Gesamtmenge) Formfaktor b l Grundwasserströmung & Potentialtheorie


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