Pamiętaj: Wyniki kalkulatorów mają charakter informacyjny i zależą od podanych danych oraz przyjętych założeń. W sprawach finansowych, podatkowych, prawnych lub zdrowotnych zweryfikuj wynik w aktualnym źródle lub u odpowiedniego specjalisty. Pamiętaj: Wyniki kalkulatorów mają charakter informacyjny i zależą od podanych danych oraz przyjętych założeń. W sprawach finansowych, podatkowych, prawnych lub zdrowotnych zweryfikuj wynik w aktualnym źródle lub u odpowiedniego specjalisty.
Przejdź do treści

Gradient hydrauliczny krytyczny - kalkulator i, icr i icr/i

Oblicz rzeczywisty gradient hydrauliczny i, idealizowany gradient krytyczny icr oraz stosunek icr/i dla przepływu wody ku górze przez grunt nasycony.

Dane do obliczeń

Kalkulator dotyczy prostego modelu jednowymiarowej filtracji ku górze. Wybierz sposób wyznaczenia gradientu krytycznego odpowiadający danym z zadania.
Dane z Gs i wskaźnika porowatości
Wartość bezwymiarowa.
Np. 0,65, nie 65%.
kN/m³
m
m
Ważne: porównanie i z icr jest prostą kontrolą stanu krytycznego przy filtracji ku górze. Nie jest pełną analizą piping, erozji wewnętrznej, stateczności dna wykopu ani projektu odwodnienia.

Wynik

Interpretacja:
Uzupełnij dane.
Kryterium dotyczy idealizowanej filtracji ku górze przez grunt nasycony.
Stosunek icr / i
—
Uzupełnij dane.
Gradient rzeczywisty i
—
Gradient krytyczny icr
—
Wykorzystanie i / icr
—
Ciężar objętościowy pozorny γ′
—

Zostań w temacie i policz dalej

Gradient krytyczny jest bezpośrednio związany z filtracją ku górze i redukcją naprężenia efektywnego.

Jak obliczyć gradient hydrauliczny i?

Gradient hydrauliczny jest stosunkiem różnicy wysokości hydraulicznej Δh do długości drogi filtracji L:

i = Δh / L

Jest wielkością bezwymiarową. W tej stronie interesuje nas przede wszystkim przepływ skierowany ku górze, ponieważ siła filtracji działa wtedy przeciwnie do ciężaru gruntu.

Gradient krytyczny z Gs i e

Dla prostego modelu gruntu nasyconego krytyczny gradient można zapisać przez gęstość względną ziaren Gs i wskaźnik porowatości e:

icr = (Gs - 1) / (1 + e)

Ta sama zależność wynika z ilorazu pozornego ciężaru objętościowego gruntu γ′ i ciężaru objętościowego wody γw:

icr = γ′ / γw = (γsat - γw) / γw

Gdy przepływ jest skierowany ku górze i i zbliża się do icr, w idealizowanym modelu naprężenie efektywne może dążyć do zera.

Ciekawostka

Dla wielu gruntów mineralnych o Gs około 2,65 i typowych wskaźnikach porowatości gradient krytyczny wychodzi w pobliżu 1. To nie oznacza jednak, że „i = 1” jest uniwersalną granicą dla każdego gruntu i każdej geometrii.

Co oznacza icr/i?

Kalkulator pokazuje prosty stosunek icr/i. Im bardziej rzeczywisty gradient zbliża się do wartości krytycznej, tym stosunek zbliża się do 1.

icr / i

Nie traktuj tej wartości jako automatycznego współczynnika bezpieczeństwa wymaganego przez normę lub specyfikację.

Kurzawka a piping to nie to samo

Osiągnięcie idealizowanego gradientu krytycznego opisuje stan związany z zanikiem efektywnego ciężaru gruntu przy przepływie ku górze.

Ograniczenie: rzeczywista erozja wewnętrzna i piping zależą także od geometrii przepływu, uziarnienia, filtrów, spękań, niejednorodności i warunków brzegowych. Ten kalkulator nie zastępuje takiej analizy.

Wskazówka od KalkulatorXXL

W zadaniu najpierw ustal kierunek filtracji. Kryterium i ≈ icr jest szczególnie ważne dla przepływu ku górze. Samo porównanie wartości bez określenia kierunku może prowadzić do błędnej interpretacji.

Zadania z gradientu hydraulicznego krytycznego

Najpierw wykonaj obliczenie samodzielnie, a potem odsłoń rozwiązanie.

1

Gs, e i przepływ ku górze

Dla gruntu nasyconego przyjmij Gs = 2,65, e = 0,65, Δh = 1,20 m i L = 2,00 m. Oblicz i, icr i icr/i.

2

Dane z ciężarów objętościowych

Grunt nasycony ma γsat = 19,5 kN/m³, a γw = 9,81 kN/m³. Dla Δh = 1,50 m i L = 1,80 m wyznacz i, icr i icr/i.

Dla studentów: schemat rozwiązania zadania

KrokCo zrobićKontrola
1Ustal, czy przepływ jest skierowany ku górze.Kierunek ma znaczenie dla interpretacji stanu krytycznego.
2Policz i = Δh/L.i jest bezwymiarowe.
3Wyznacz icr z Gs i e albo z γ′/γw.Gs > 1, e ≥ 0, γsat > γw.
4Porównaj i z icr.i/icr = 100% oznacza osiągnięcie wartości krytycznej modelu.
5Opcjonalnie zapisz icr/i.Nie utożsamiaj go automatycznie z wymaganym współczynnikiem normowym.
6Dopisz ograniczenia.To nie jest pełna analiza piping ani erozji wewnętrznej.

Skąd bierze się zależność z Gs i e?

Dla gruntu nasyconego ciężar objętościowy można zapisać przez Gs, e i γw. Po odjęciu wyporu wody otrzymuje się ciężar pozorny γ′. Gdy siła filtracji działająca ku górze równoważy ten ciężar, otrzymujemy prostą zależność icr = (Gs - 1)/(1 + e).

W praktyce parametry Gs, e i ciężary objętościowe powinny pochodzić z danych dla analizowanego gruntu, a nie z przypadkowych wartości typowych.

FAQ - gradient hydrauliczny krytyczny i stan kurzawkowy

W prostym modelu gruntu nasyconego można użyć icr = (Gs - 1)/(1 + e). Równoważnie icr = γ′/γw, gdzie γ′ = γsat - γw.

Gradient i jest ilorazem różnicy wysokości hydraulicznej Δh i długości drogi filtracji L: i = Δh/L.

Dla idealizowanego przepływu ku górze przez grunt nasycony oznacza to osiągnięcie stanu, w którym siła filtracji równoważy pozorny ciężar gruntu i naprężenie efektywne może dążyć do zera.

Nie. Dla wielu gruntów mineralnych wynik bywa w pobliżu 1, ale dokładna wartość zależy od Gs i e albo od γsat i γw.

To prosty stosunek gradientu krytycznego do rzeczywistego. Nie należy automatycznie utożsamiać go z wymaganym przez normę lub projekt współczynnikiem bezpieczeństwa.

Nie. Piping i erozja wewnętrzna zależą od większej liczby czynników, m.in. geometrii przepływu, filtrów, uziarnienia i niejednorodności. Kalkulator pokazuje tylko prostą kontrolę gradientu krytycznego.

Tak. Stan krytyczny opisany tym prostym kryterium jest szczególnie istotny przy przepływie wody skierowanym ku górze, gdy siła filtracji zmniejsza naprężenie efektywne.

Tak. Jeśli znasz γsat i γw, kalkulator użyje γ′ = γsat - γw oraz icr = γ′/γw.

Kalkulator pokaże, że w idealizowanym modelu osiągnięto lub przekroczono gradient krytyczny. Nie oznacza to jednak pełnej diagnozy zachowania rzeczywistego gruntu.

Tak. Obsługuje typowe zadania z Δh/L oraz wyznaczaniem icr z Gs i e albo z ciężarów objętościowych. Ma też dwa rozwiązane przykłady krok po kroku.

Ostatnia aktualizacja: 06.10.2026