Grundwasserströmung und Potentialtheorie

Präsentation zum Thema: "Grundwasserströmung und Potentialtheorie"—  Präsentation transkript:

1 Grundwasserströmung und Potentialtheorie
Projektübersicht Grundwasserströmung und Potentialtheorie

2 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
Projektübersicht 2 Sand 1 Tonschicht A l Ton B nach oben gerichtet Sand

3 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
1 Freier Grundwasserspiegel (Stauwasser, Schichtenwasser) Gespanntes Grundwasser: Standrohrspiegelhöhe oberhalb Schichtoberkante; wenn Standrohrspiegelhöhe oberhalb der Geländeoberfläche = artesisch gespanntes Grundwasser 2

4 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
Strömung nach oben Wichte wird kleiner

5 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
Symbolik nach DIN 4023 Anstieg des GW auf 366,7 m NN; 10 h nach dem Anbohren NN +366,7 GW-Niveau ( ; 10 h) GW angebohrt bei +355, m NN NN +355,7

6 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
Für geotechnische Berechnungen: Bemessungswasserstand Grundwassermessstellen (Pegel) NN +110,1 Ruhewasserstand in einem ausgebauten Bohrloch

7 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
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

8 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
wirklicher Fliessweg des Wassers A v vW …. wahre Geschwindigkeit des Wassers n …. Anteil des Poren Porenvolumen Gesamtvolumen

9 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
Ebener Fall AP = Porenfläche Filtergeschwindigkeit Porenanteil

10 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
S, g´ H2 A Mergel (Mg) d h = 0 B fS, g Gesucht: wirksame Wichte des Mergels

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

12 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
Nachweis Gewicht Boden unter Auftrieb res. Strömungskraft Für homogenen Aufbau Bindige Zwischenlage hydraulisches Fenster

13 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
Strömung durch geschichtetes Material G k1 S k2 U k3 b Gesucht: Abbau der Potenzialdifferenz in den 3 Schichten

14 Abbau der Potenzialdifferenz in den 3 Schichten
Grundwasserströmung & Potentialtheorie Abbau der Potenzialdifferenz in den 3 Schichten Kontinuitätsbedingung Drei Gleichungen für die drei Unbekannten i1, i2, i3

15 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
Annahme: d1 = d2 = d3

16 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
2- dimensionale Strömung des Grundwassers dz Spundwand h = ? Q = ? u = ? dx

17 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
Kontinuitätsbedingung oder auch Kombiniert mit dem Gesetz von Darcy, folgt die Differentialgleichung der Grundwasserströmung

18 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
kx = Durchlässigkeitsbeiwert in x - Richtung mit kx = kz also Isotropie folgt: Laplace- DGL der Grundwasserströmung

19 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
Randstromlinien (RSL): undurchlässige Ränder Randpotentiallinien (RPL): Linien auf denen gilt: Potential = const. = h

20 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
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)

21 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
Punkt P: Energiehöhe 4 Potentialsprünge bereits zurückgelegt

22 Grundwasserströmung & Potentialtheorie
Durch eine Stromröhre fließende Wassermenge allgemein gilt: b l m … Anzahl der Stromröhren (Gesamtmenge) Formfaktor