Presiuni interstițiale (Grilă și ru)¶

Fereastra Presiuni interstițiale stabilește de unde provine presiunea apei la baza fiecărei fâșii: din pânza freatică, dintr-un coeficient ru pe material sau dintr-o grilă de puncte u(x,y). Grila îți trebuie atunci când o pânză freatică desenată nu este suficientă: baraje, diguri, taluzuri cu infiltrație, citiri la piezometre.

Urmărește videoclipul

Această fereastră este prezentată în capitolul "Grilă și ru" al tutorialului video Infiltrație, presiuni interstițiale și golire rapidă.

Grupul Presiuni interstițiale din fila PÂNZĂ FREATICĂ are trei butoane:

Buton	Ce face
Grilă și ru	grila de presiuni interstițiale u(x,y), coeficientul ru pe material, corecția cos²θ a pânzei freatice (această pagină)
Infiltrație	infiltrație staționară cu elemente finite: rezultatul devine grila u(x,y) (Infiltrație)
Golire rapidă	verificare la golire rapidă în trei etape (Golire rapidă)

Presiunea interstițială din pânza freatică¶

Sub pânza freatică Slope calculează presiunea interstițială (u) la baza fiecărei fâșii pe verticală:

\[u = \gamma_w \, h\]

unde h este înălțimea pânzei freatice deasupra bazei fâșiei. Presiunea este nulă în materialele care nu sunt permeabile: este bifa Permeabilitate din Caracteristici geotehnice (aceeași cu coloana Presiuni interstițiale în stabilitate (permeabil) din fereastra Infiltrație). Cu Nr. pânze. freat = 0 taluzul este uscat.

Acolo unde pânza freatică este deasupra terenului, apa este liberă (un lac de acumulare, un lac, un râu): Slope o aplică ca încărcare a apei exterioare pe fâșiile submerse.

Pânza freatică desenată este sursa cea mai simplă de presiune interstițială. Dacă grila u(x,y) sau coeficientul ru sunt active, acestea au prioritate (vezi mai jos).

Pas cu pas¶

Fila PÂNZĂ FREATICĂ → grupul Presiuni interstițiale → Grilă și ru. Se deschide fereastra Presiuni interstițiale.
Sus, citește ordinea de prioritate (vezi mai jos): este regula pe care Slope o aplică fâșie cu fâșie.
Dacă pânza freatică este înclinată și vrei să ții cont de o infiltrație paralelă cu ea, bifează Nivelul apei: corecție pentru infiltrație înclinată.
În tabelul Coeficient ru pe material, scrie ru pentru materialele pe care vrei să le tratezi astfel (0 = neutilizat).
Pentru a folosi o grilă de puncte, bifează Folosește grila, alege în Valori introduse ca semnificația coloanei Valoare, apoi scrie punctele în tabel sau citește-le cu Importă din fișier....
Bifează Afișează punctele și izoliniile în desen ca să vezi grila în secțiune.
Apasă OK. Următorul calcul de stabilitate (F5) folosește noile presiuni.

De unde provine presiunea interstițială: ordinea de prioritate¶

Pentru fiecare fâșie presiunea interstițială la bază se obține, în această ordine:

din grila u(x,y), dacă este activă;
din coeficientul ru al materialului, dacă este mai mare decât zero: u = ru·σv;
altfel din pânza freatică sau din liniile piezometrice (u = γw·h pe verticală), cu corecția cos²θ dacă este activă.

Ca și pentru pânza freatică, în materialele impermeabile presiunea interstițială este nulă, oricare ar fi sursa. Bifa este coloana Permeabilitate din Caracteristici geotehnice, aceeași cu coloana Presiuni interstițiale în stabilitate (permeabil) din fereastra Infiltrație.

Corecția pentru infiltrație înclinată (cos²θ)¶

Cu Nivelul apei: corecție pentru infiltrație înclinată presiunea sub o pânză freatică înclinată nu mai este hidrostatică pe verticală, ci

\[u = \gamma_w \, h_w \cos^2\theta\]

unde hw este înălțimea pânzei freatice deasupra bazei fâșiei, iar θ este panta pânzei freatice în dreptul fâșiei. Este presiunea unei infiltrații paralele cu pânza freatică (linii echipotențiale perpendiculare pe ea). Folosește-o pentru taluzuri cu pânză freatică înclinată și infiltrație spre aval: reduce presiunea față de ipoteza hidrostatică. Se aplică numai pânzei freatice, nu și liniilor piezometrice. Cu grila din infiltrație nu este necesară: grila are prioritate și ține deja cont de direcția curgerii.

Coeficientul ru pe material¶

În tabelul Coeficient ru pe material dai fiecărui material o valoare ru între 0 și 1:

\[u = r_u \, \sigma_v\]

unde σv este efortul vertical total la baza fâșiei. ru = 0 înseamnă "neutilizat": pentru acel material se aplică pânza freatică. Este modul clasic de a reprezenta presiunile interstițiale din timpul construcției în rambleuri și în nucleele barajelor și este practic pentru verificări rapide.

Exemplu: în modelul Baraj din pământ, ru = 0,2 pe Corpul barajului dă o presiune interstițială egală cu 20 % din efortul vertical total în corpul barajului. Dacă grila este activă, grila are în continuare prioritate.

Grila de presiuni interstițiale u(x,y)¶

Cu Folosește grila presiunea se interpolează dintr-un set de puncte (x, y, valoare), de exemplu citite la piezometre sau calculate cu infiltrația.

Valori introduse ca dă semnificația coloanei Valoare:

Opțiune	Semnificație
Presiune interstițială u	presiunea în unitățile proiectului
Sarcină totală h (cotă piezometrică)	u = γw·(h − y)
Înălțime de presiune u/γw	metri de apă deasupra punctului

Importă din fișier¶

Importă din fișier... citește un fișier text cu trei numere pe rând (x, y, valoare), separate prin spațiu, tabulator, punct și virgulă sau virgulă. Rândurile care nu încep cu trei numere (antete, comentarii) sunt ignorate. Dacă antetul indică tipul de valoare, Slope îl propune în Valori introduse ca.

Exemplu: fișierul Basin - hydrostatic pore pressure grid.csv din dosarul Examples\Seepage and Pore Pressures al Slope (2535 de puncte pentru exemplul Basin.stax):

x;y;h
0;0;341
0;10;341
0;20;341
...

Antetul x;y;h indică faptul că valorile sunt sarcini totale (Sarcină totală h). Cu h = 341 peste tot, grila reproduce condiția hidrostatică a pânzei freatice: factorul de siguranță este același ca numai cu pânza freatică.

Golește șterge toate punctele. La grilele foarte mari tabelul arată numai primele puncte, dar calculul le folosește pe toate.

Cum se interpolează¶

interpolare liniară pe triunghiuri (triangulație Delaunay a punctelor): sunt necesare cel puțin 3 puncte necoliniare;
presiunile negative (sucțiune) sunt puse la zero;
în afara grilei se folosește valoarea de pe cea mai apropiată margine;
în fâșiile submerse (apă liberă deasupra terenului) grila înlocuiește presiunea hidrostatică a apei exterioare;
în materialele impermeabile presiunea rămâne nulă.

Dacă presiunea maximă a grilei corespunde unei înălțimi de apă mult mai mari decât extinderea pe verticală a grilei, Slope cere confirmare: de obicei a fost ales tipul de valoare greșit (de exemplu cote citite ca presiuni).

Cu Afișează punctele și izoliniile în desen punctele și izoliniile lui u sunt desenate în secțiune, numai în interiorul straturilor.

Grila din infiltrație

Butonul Folosește în calcul din fereastra Infiltrație completează grila cu nodurile rețelei (în modelul Baraj din pământ 1285 de puncte, ca sarcină totală h) și o activează. Dacă apoi modifici manual punctele în această fereastră, grila nu mai este grila infiltrației și rețeaua de curgere nu mai este desenată; permeabilitățile, condițiile la limită și datele golirii rapide rămân neschimbate.

Ce să folosești și când¶

Situație	Sursa recomandată
Taluz cu pânză freatică puțin înclinată, fără infiltrație semnificativă	Pânza freatică (linii piezometrice pentru acvifere sub presiune)
Pânză freatică înclinată cu infiltrație paralelă cu taluzul	Pânza freatică cu corecția cos²θ
Rambleuri și nuclee abia construite, verificări rapide	ru pe material
Citiri la piezometre în secțiune	Grila (puncte măsurate, ca sarcină totală sau presiune)
Baraje, diguri, rambleuri cu nucleu, taluzuri cu infiltrație	Grila din Infiltrație

Raportul de calcul¶

Raportul indică sursa presiunilor interstițiale folosită (grila cu numărul de puncte și regulile de interpolare, ru pe material, corecția cos²θ) și, dacă grila provine din infiltrație, rezumatul calculului de infiltrație.

Salvare¶

Grila, ru, corecția cos²θ, datele infiltrației și ale golirii rapide sunt salvate în fișierul proiectului (.stax). Fișierele versiunilor anterioare se deschid fără aceste date (valori implicite).

©Geostru