Контекстная справка

Przepływ wody

Program umożliwia wykonanie analizy stanu ustalonego lub nieustalonego (przejściowego) przepływu wody w masywie gruntowym. Analiza stanu nieustalonego (przejściowego) pozwala na monitorowanie rozwoju ciśnień porowych oraz stopnia nasycenia w czasie. Czas, po którym nie powstają dalsze zmiany dystrybucji ciśnień porowych określa czas niezbędny do osiągnięcia warunków stanu ustalonego. Wartość ta zależy zarówno od parametrów hydraulicznych gruntów (współczynnika filtracji), parametrów modeli opisujących krzywą retencji (wpływ stopnia nasycenia lub zawartości wody na ujemne zwierciadło wody lub ssanie) oraz rodzaju analizowanego zagadnienia (np. przepływ ograniczony/nieograniczony). W przypadku analizy przepływu ustalonego poszczególne etapy obliczeń są od siebie niezależne. W analizie stanu nieustalonego wyniki otrzymujemy podobnie jak w standardowych analizach naprężeń. Poszczególne etapy obliczeń (etapy konstrukcji) są więc zależne od siebie. Pierwszy etap konstrukcji pozostaje niezależny i służy do ustalenia warunków początkowych, to znaczy przypisania początkowych ciśnień porowych oraz stopnia nasycenia na początku analiz zależnych od czasu zarówno w gruntach w pełni nasyconych (dodatnie ciśnienia porowe) oraz w gruntach częściowo nasyconych (ujemne ciśnienia porowe - ssanie). Kolejne definiowane etapy wymagają wprowadzenia czasu trwania danego etapu, wraz z historią obciążeń (historia czasowa hydraulicznych warunków brzegowych). Aktualna wersja programu pozwala na wprowadzenie jednorazowo całego obciążenia na początku wykonywania obliczeń, lub na założenie, że obciążenie wzrasta liniowo z czasem podczas obliczeń etapowych.

W obydwu przypadkach (stan ustalony/nieustalony) program opisuje ogólnie przepływ w nienasyconym lub częściowo nasyconym masywie gruntowym. Przepływ w pełni nasyconym masywie gruntowym występuje jedynie poniżej zwierciadła wody gruntowej. Powyżej ZWG (przepływ w częściowo nasyconym masywie) przepływ jest określany z wykorzystaniem odpowiedniego modelu materiałowego. Do analizy zagadnień przepływu nieograniczonegoprogram wprowadza trzy modele materiałowe: model Log-liniowy, model Gardnera oraz model van Genuchtena. W przypadku prowadzenia analizy przepływu nieustalonego zaleca się stosowanie modelu van Genuchtena, ze względu na fakt, że model ten jest w stanie wiarygodnie reprezentować parametry retencji gruntu. Ponieważ wybór modelu materiałowego wpływa na ustalanie warunków początkowych (wartość początkowa stopnia nasycenia) dlatego program nie zezwala na zmiany modeli materiałowych w kolejnych fazach obliczeń. Z tego samego względu zmiany geometrii w odniesieniu do pierwszej fazy nie są dopuszczane.

Przy wykonywaniu obliczeń przepływu nieustalonego w pierwszej kolejności należy w piwerszej fazie budowy zdefiniować początkowe wartości ciśnień porowych/zwierciadła wody w czasie t = 0, w szczególności powyżej zwierciadła wody gruntowej w gruntach nienasyconych lub częściowo nasyconych (w strefie ssania). Program oferuje trzy możliwości wprowadzenia ssania, tj. poprzez przeprowadzenie analizy stanu lub przy założeniu dystrybucji równowagi zapisanej w postaci p = -γ_wz, gdzie z mierzone jest od bieżącego poziomu zwierciadła wody gruntowej, lub też początkowe wartości ssania mogą być bezpośrednio definiowane przez użytkownika. Przy rozwiązywaniu obszarów praktycznych zaleca się nie definiować wartości ujemnych parcia wody h_p mniejszych niż -10m (p > -100kPawz), w szczególności w przypadku gruntów gruboziarnistych. Przykładowo, dla piasków krzywa retencji jest prawie płaska dla wartości h_p <-1m, a w przypadku znacznych zmian zwierciadła wody praktycznie nie zachodzą zmiany wartości stopnia nasycenia. Dotyczy to również współczynnika przepuszczalności względnej K_r, który służy do redukcji w pełni nasyconej przepuszczalności w strefach nienasyconych lub częściowo nasyconych. Formułowanie ogólnych zaleceń ustalania minimalnych wartości ujemnego zwierciadła wody jest jednak bardzo trudne, ponieważ dla gruntów drobnoziarnistych może ono osiągać wartość rzędu kilkuset, a dla iłów nawet do tysiąca metrów.

Następnym krokiem jest zdefiniowanie warunków brzegowych, w punkcie lub wzdłuż linii brzegowej, na początku nowej fazy obliczeniowej.

W obrębie masywu gruntowego można także definiować elementy belkowe i elementy kontaktowe. Wyniki obliczeń przedstawiane są w postaci rozkładów ciśnienia porowego i zwierciadła wody gruntowej, ssania, prędkości i kierunków przepływu oraz danych dotyczących całkowitego dopływu/odpływu do/z elementu gruntowego. W przypadku przepływu nieustalonego istnieje także możliwość wydruku rozkładu stopnia nasycenia masywu gruntowego.