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Filtrationskoeffizient

Die Fähigkeit der porösen Umgebung (d. h. Boden und Gestein), die Flüssigkeit mit bestimmten Eigenschaften (z. B. Grundwasser) zu durchdringen, wird als Durchlässigkeit bezeichnet. Wenn wir die Durchlässigkeit zu der Strömung beziehen, können wir ihre Ausmaß durch den Koeffizienten ausdrücken. Der Filtrationskoeffizient k repräsentiert die Steigung der linearen Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit vom hydraulischen Gradienten im Darcy-Gesetz:

wo:

-

Geschwindigkeit des durch die Poren fließenden Wassers

n

Porosität

Kr

relativer Filterkoeffizient

die hydraulische Leitfähigkeitsmatrix, deren Elemente die Filtrationskoeffizienten eines vollständig gesättigten Umgebung kx, ky sind, die im Allgemeinen in Richtung der einzelnen Achsen unterschiedlich sein können

Gradient der Gesamthöhe

Die Gesamthöhe an einem bestimmten Punkt des Strömungsbereichs wird als Summe aus Druckhöhe und vertikaler Koordinate definiert und bestimmt die Wasserhöhe im Piezometer an einem bestimmten Punkt:

wo:

γw

-

Gewicht der Flüssigkeit

Beispiele für die Werte der Filtrationskoeffizienten für verschiedene Böden (gemäß Myslivec).

Bodentypen

Filtrationskoeffizient k

[m/Tag]

Bewegung eines Wasserteilchens um 1 cm bei dem hydraulischen Gradienten i=1 in der Zeit

Feiner Sand

102 - 10

6 s - 10 Min

Toniger Sand

10-1 - 10-2

100 Min - 18 Stunden

lößiger Lehmboden

10-2 - 10-4

18 Stunden - 70 Tage

Lehm

10-4 - 10-5

70 Tage - 2 Jahre

Tonige Boden

10-5 - 10-6

2 Jahr - 20 Jahre

Ton

10-6 - 10-7

20 Jahre - 200 Jahre

Es gibt viele Möglichkeiten, den Wert des Filtrationskoeffizienten k zu bestimmen, und diese lassen sich allgemein in 4 Gruppen einteilen:

a) Labormessungen

Für den Bereich von k 104 - 10-6m/den/Tag werden verschiedene Typen verwendet.

b) Feldversuche

Pump- oder Einsickerungsversuche, Messung der Geschwindigkeiten der Filtrationsströmungen im Bereich von 106 - 1 m / Tag. k 106 - 1m/Tag.

c) Bestimmung mit empirischen Formeln

Geeignet für nicht kohäsionslose Böden im Bereich von k 106 - 10m/Tag, geben nur die Orientierungswerte z. B. gemäß Terzaghi:

wo:

k

-

Filtrationskoeffizient [cm/s]

d10

-

Durchmesser der aktiven Feststoffpartikel [cm]

e

-

Porenzahl [-]

d) Bestimmung durch der Berechnung aus dem Zeitverlauf der Konsolidation

Notwendige Kenntnis des cv-Konsolidierungskoeffizienten und der Konsolidierungskurve (semilogarithmische Abhängigkeit zwischen der Zeit und Verformung). Dies ist eine indirekte Bestimmung unter Verwendung der Beziehung:

wo:

e0

-

anfänliche Porenzahl

cv

-

Konsolidierungskoeffizient

ρw

-

Dichte von Wasser

g

-

Gravitation

av

-

Kompressibilitätskoeffizient

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