Poren- und Kluftwasserhydraulik

Präsentation zum Thema: "Poren- und Kluftwasserhydraulik"—  Präsentation transkript:

1 Poren- und Kluftwasserhydraulik
Strömung in Klüften K1, K2, K3 Klüfte zi geometrische Höhe 1 Fallrichtung von K1 pi/ w Druckhöhe 1 Fallwinkel von K1 Einleitung

2 Trennflächen im Sandstein
Poren- und Kluftwasserhydraulik Trennflächen im Sandstein Einleitung

3 Durchlässigkeit einer Kluft
Poren- und Kluftwasserhydraulik Durchlässigkeit einer Kluft Boden Fels mit 1 Kluft q Durchfluss [m3/s] k Durchlässigkeits- beiwert [m/s] i Gradient [-] b Breite [m] v Geschwindigkeit [m/s]  kinematische Zähigkeit [m2/s] (Wasser, 10°C:  = 1,3 ∙10-6 m2/s) g Erdbeschleuni- gung [m/s2] qB = kf ∙ i ∙A qK = kk ∙ i ∙A = kf ∙ i ∙ d ∙ b vf = kf ∙ i (homogenisiert) (Kluft) vp  3 ∙ vf (Poren) (homogenisiert) Einleitung

4 Durchlässigkeit einer Kluftschar
Poren- und Kluftwasserhydraulik Durchlässigkeit einer Kluftschar Fels mit n Klüften Durchlässigkeitsbeiwert Kluft kF Kluft kF = 0  anisotrop Einleitung

5 Durchlässigkeit von Fels
Poren- und Kluftwasserhydraulik Durchlässigkeit von Fels kG Gesteinsdurchlässigkeit [m/s] Durchlässigkeitsbeiwert Kluft kF  anisotrop Einleitung

6 kF als Funktion der Spaltweite
Poren- und Kluftwasserhydraulik kF als Funktion der Spaltweite Gesteinsdurchlässigkeit Kalkstein: – 10-9 kG [m/s] Sandstein: – 10-8 Granit: – 10-10 Spaltweite 2ai [mm] 0,1 0,2 0,4 0,7 1,0 Durchlässigkeit von Fels bei einem Kluftabstand d=1m kF [m/s] 7∙10-7 6∙10-6 5∙10-5 2,5∙10-4 7∙10-4 Schluff Boden (zum Vergleich) Sand Kies Einleitung

7 Durchlässigkeitsmatrix einer Kluftschar
Poren- und Kluftwasserhydraulik Durchlässigkeitsmatrix einer Kluftschar n Normaleneinheitsvektor i Gradient in Komponente Kluft ip Komponente Kluft Einleitung

8 Beispiel für Fels mit 2 Kluftscharen
Poren- und Kluftwasserhydraulik Beispiel für Fels mit 2 Kluftscharen Normaleneinheitsvektor: n = nx, ny, nz nx = -cos∙sin ny = sin∙sin nz = -cos Kluftschar K1: n = 0,5, 0, 0,87 Kluftschar K2: n = 0, 1, 0 Einleitung

9 Durchlässigkeitsmatrizen
Poren- und Kluftwasserhydraulik Durchlässigkeitsmatrizen Durchlässigkeitsmatrix für K1 Durchlässigkeitsmatrix für K2 Durchlässigkeitsmatrix für den Fels Einleitung

10 Gradient und Geschwindigkeit
Poren- und Kluftwasserhydraulik Gradient und Geschwindigkeit gewählt Æ Æ = 70° Einleitung

11 Literatur Louis, C. (1967) Strömungsvorgänge in klüftigen Medien und ihre Wirkung auf die Standsicherheit von Bauwerken und Böschungen im Fels. Veröffentlichungen des Institutes für Bodenmechanik und Felsmechanik der Universität Fridericiana in Karlsruhe, Heft 30. Wittke, W. (1984) Felsmechanik – Grundlage für wirtschaftliches Bauen. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, Tokio. Wittke, W.; Rissler, P.; Semprich, S. (1972) Räumliche, laminare und turbulente Strömung in klüftigem Fels nach zwei verschiedenen Rechenmodellen. Proc. Symp. Durchströmung von klüftigem Fels. Deutsche Ges. für Erd- und Grundbau, Essen.