Влияние движения воды на склоны и откосы — важный фактор расчёта. Принято учитывать так называемую гидродинамическую силу, которая, применительно к расчётам устойчивости, является сдвигающей:

Гидродинамическая сила $D$ определяется так:

где:

• $I$ — средний уклон отрезка кривой депрессии, отсекаемого кривой возможного смещения;
• $ω$ — площадь фильтрационного потока, ограниченная сверху отрезком кривой депрессии и снизу кривой смещения;
• $γ_w$ — удельный вес воды; принимается как 10 кН/м³.

Этот один из тех случаев, когда надёжность аналитических (инженерных) методик подвергается сомнению. Приведённый способ расчёта весьма упрощённый и не учитывает всех влияющих факторов, в особенности время, т. е. является стационарным.

Кривая депрессии потока подземных вод представляет собой положение уровня сво­бодной поверхности грунтовых вод или пьезометрической поверх­ности напорных вод. Для её построения необходимо иметь дан­ные об уровнях воды H1 и Н2 в двух сечениях (скважинах), на­ходящихся на расстоянии L одна ****от другой. Есть разные варианты аналитических расчётов положения кривой депрессии — по Г. Н. Каменскому, по В. И. Давидовичу и Н. Н. Биндеману и др. Также распространены таблицы с величинами уклонов для разных грунтов. Такие таблицы чаще встречаются в дорожной практике.

Пример таблицы с уклонами депрессионных кривых

Но наиболее удобным вариантом расчёта, учитывая реальную сложную геологию объектов, различия в проницаемости грунтов и необходимости решения фильтрационной задачи во времени, является численное моделирование методом конечных элементов в PLAXIS.

Рассмотрим на простых примерах основные положения фильтрационных расчётов. Здесь не приводятся совместные расчёты, то есть расчёты влияния фильтрационных сил на напряжённо-деформированное состояние (далее — НДС) грунтов и сооружений.

Содержание

Исходные данные

Для расчёта достаточно задать коэффициенты фильтрации, поэтому можно использовать линейно-упругую модель (Linear elastic или LE). Расчёт ведётся в нулевой фазе с типом расчёта Flow only (Только фильтрация), это означает, что напряжения и деформации не рассчитываются:

Исходные данные: