Naprężenia w gruncie nawodnionym przy braku przepływu

Naprężenia w gruncie nawodnionym przy braku przepływu wody.

Zgodnie z koncepcją Terzaghiego naprężenie całkowite σ w gruncie nawodnionym (całkowicie nasyconym wodą) można przedstawić jako sumę naprężenia efektywnego σ′ (działającego między ziarnami gruntu) i ciśnienia wody w porach u.

\sigma=\sigma'+u

Naprężenie efektywne jest istotnym wielkością w mechanice gruntów, używaną m.in. do obliczania wytrzymałości gruntu i osiadań. Ciśnienie wody porowej uwzględnia się zasadniczo dla gruntu położonego poniżej zwierciadła wód gruntowych. Powyżej zwierciadła wód gruntowych przyjmuje się σ′ = σ. W szczególnych przypadkach uwzględnia się ujemne wartości ciśnienia porowego w strefie kapilarnej, gdzie pory są całkowicie (lub prawie całkowicie) wypełnione wodą.
W przypadku braku przepływu rozkład ciśnienia wody porowej jest hydrostatyczny

u=\gamma _{w}+z_{w}

gdzie
γ_w – ciężar objętościowy wody,
z_w – zagłębienie poniżej zwierciadła wód gruntowych.

W zależności od położenia zwierciadła wody względem powierzchni terenu, można wyróżnić następujące przypadki:
Jeżeli zwierciadło znajduje się na powierzchni gruntu, to naprężenie efektywne w punkcie A wynosi.

Jeżeli zwierciadło znajduje się powyżej poziomu terenu, to obliczając naprężenie całkowite musimy uwzględnić ciężar warstwy wody na powierzchni terenu, zatem naprężenie efektywne w punkcie A wynosi.

\sigma _{z}^{'}=(\gamma _{sr}*z_{w}+\gamma_{w} *h_{w})-\gamma _{w*}(z+h_{w})=\gamma '*z

Zauważmy, że gdy cały profil gruntowy znajduje się pod wodą, naprężenia efektywne nie zależą od położenia zwierciadła wody ponad poziomem terenu.
Z powyższych wzorów wynika również, że w przypadku hydrostatycznego rozkładu ciśnienia naprężenia efektywne można obliczać na dwa sposoby:
 – obliczając osobno wartości naprężenia całkowitego i ciśnienia wody,
 – przyjmując dla warstwy gruntu poniżej zwierciadła wody ciężar właściwy γ′,
Pierwszy sposób jest bardziej ogólny, gdyż można go używać również w przypadku, gdy rozkład ciśnienia wody jest inny niż hydrostatyczny.

Ten i poprzedni poradnik, w którym omówiliśmy naprężenia w gruncie nienawodnionym zamykają temat naprężeń pierwotnych. W kolejnym materiale pozostaniemy w temacie naprężeń w gruncie, ale tym razem zostaną one wywołane obciążeniem zewnętrznym, dlatego już teraz zapraszam do poradnika o nazwie naprężenia w gruncie od obciążeń zewnętrznych.