Hydrogeologie ve stavebnictví

Hlavní činnosti a úkoly hydrogeologie ve stavebnictví jsou dány druhem staveb, jejich velikostí, stupněm průniku do zvodněných vrstev a předpokládaným ovlivněním hydrogeologických (kapacitních, hydraulických i hydrochemických) poměrů jak na staveništi, tak i v jeho širším okolí. Z nejčastějších úkolů to jsou :

1) odvodňování stavebních jam - tj. trvalé nebo dočasné snížení hladiny, resp. piezometrické úrovně, na stanovenou výškovou úroveň,

2) vytváření hydraulických barier - znemožňujících přítokům podzemních vod do stavebních jam (milánské stěny, larzenové stěny),

3) posouzení vlivu podzemní vody - vliv na základy staveb (např. agresivita vody), vliv na geotechnické vlastnosti podzákladí, vliv proudění na stabilitu zeminového prostředí (sufóze = odnos jemných částic zeminy v důsledku překročení kritické rychlosti proudění),

Odvodňování se dosahuje zpravidla čerpáním na studnách (vrtech), účinněji pak soustavou vzájemně se ovlivňujících studní, tj. tehdy, jestliže se jejich depresní kotliny vzájemně překrývají (jev tzv. interference studní). Výsledná snížení jednotlivých interferujících vrtů se pak v daném místě sčítají - tzn. s = Ss_i . Je to jedna ze základních metod odvodňování stavebních jam, lomů, ražby tunelů atd.

Dále se dosahuje snížení vodní hladiny otevřenými díly (zářezy, rýhy, rigoly) nebo zakrytými díly (drenážní trubky, štěrková drenáž apod.). Při hlouběji zaklesnutých hladinách podzemních vod a u zvodní s napjatou hladinou se snižuje hladina či piezometrická úroveň pomocí čerpání vod z vrtů, čerpání ze soustavy odvodňovacích jehel (speciální úzkoprofilové zarážené nebo vrtané trubky) nebo odvodňováním pomocí speciálně ražených odvodňovacích štol v podloží či ve vlastním zvodněném kolektoru.

odvodňovaci

štola

galerie,

„kolektor“

V některých případech je z hlediska bezpečnosti stavby důležité snížení tlaku podzemních vod v napjatých zvodních tak, aby nedošlo k porušení vytvořených hydraulických bariér, k protržení dna stavební jámy při tenké ochranné izolační vrstvě na jejím dně apod. Místy zvýšených přítoků vod do stavebních jam v horninovém prostředí bývají zejména hydraulicky aktivní zlomová pásma, mezivrstevní spáry a některé puklinové systémy. Velmi nepříznivé jsou zvodněné, nezpevněné jemnozrnné písky, které mohou při proudění vody sufózí „ztekucovat“ a vytvářet velmi nebezpečné bahnotoky, tzv. kuřavky. Nebezpečné jsou i výrony plynů uvolňované z podzemních vod (zejména CO₂).

K poznání hydrogeologických poměrů ložiska slouží hydrogeologický průzkum, který musí předcházet stavebním pracím (viz vyhl. ČGÚ 121/1989 Sb.). Průzkumem se musí ověřit rozsah zvodněného systému (kolektory, izolátory a poloizolátory), jejich hydraulické vlastnosti, mocnosti zvodnění a tlaky zvodní, stupeň a rozsah zásahu do struktury při odvodńování, ovlivnění okolních studní a jímacích zařízení, způsoby likvidace čerpaných vod, kvalita podzemních vod aj. Výsledkem průzkumu je i návrh systému odvodňovacích objektů, umístění čerpacích stanic, dimenze čerpadel, objemy jímek apod.

Orientačně se vypočítávají přítoky do velkých stavebních jam ze vzorce tzv. velké studny

systémy s volnou hladinou : systémy s napjatou hladinou :

kde r_o .. fiktivní poloměr „velké studny“; ; S .. plocha stavební jámy; m .. mocnost.