Propusnost tla
Propusnost tla opisuje kojom brzinom voda teče, odnosno procjeđuje kroz neko tlo, a izražava se koeficijentom propusnosti (k), koji mjeri brzinu protoka vode pod određenim hidrauličkim gradijentom. Na propusnost tla utječu čimbenici kao što su svojstva tekućine, temperatura, veličina čestica tla, koeficijent pora te sastav tla. Prema Darcyjevom zakonu, brzina protoka vode kroz tlo proporcionalna je razlici tlaka između dviju točaka u tlu.
Čimbenici koji utječu na propusnost tla
Postoji niz čimbenika koji utječu na vodopropusnost tla, a prvenstveno je određena strukturom i rasporedom njegovih čestica. Među te čimbenike ubrajaju se:
- Veličinu čestica: Čestice većeg promjera (poput pijeska i šljunka) omogućuju brže kretanje vode u odnosu na čestice manjeg promjera (poput gline i praha).
- Koeficijent pora: Koeficijent pora, koji se temelji na volumenu praznog prostora unutar tla, određuje količinu prostora kroz koji voda može teći. Veći broj pora omogućuje bolju povezanost šupljina unutar tla, što povećava njegovu propusnost.
- Razinu saturacije: Voda kroz potpuno saturirana tla teče drukčijim režimom nego kroz djelomično saturirana tla.
- Zbijenost: Tlo veće zbijenosti i gustoće ima manji volumen pora, što ograničava kretanje vode.
Propusnost tla igra ključnu ulogu u geotehničkom inženjerstvu, osobito u projektiranju i stabilizaciji zemljanih konstrukcija poput nasipa i brana. Kada se tlo optereti, povećava se pritisak u porama i smanjuje kontakt među česticama, što dovodi do smanjenja efektivnog naprezanja, a time i do smanjenja čvrstoće tla. Brzina disipacije tlaka u porama ovisi o propusnosti tla; tla s niskom propusnošću konsolidiraju se sporije, što može uzrokovati značajno dugoročno slijeganje i strukturna oštećenja nakon izgradnje.
Ispitivanje propusnosti tla
Propusnost se obično ispituje u laboratorijima i na terenu.
Laboratorijska ispitivanja uključuju:
- Ispitivanje s opadajućim pritiskom: Tijekom ovog ispitivanja, diferencijalni tlak u uzorku postupno opada kako voda prodire u tlo, što rezultira kontinuiranim smanjenjem tlaka tijekom vremena. Ova je metoda posebno prikladna za sitnozrnata tla.
- Ispitivanje s konstantnim pritiskom: Kod ovog ispitivanja, tlak na uzorku ostaje konstantan tijekom cijelog postupka. Postupak je primjenjiv na šljuncima, pijescima i nekim glinama.
Terenska ispitivanja uključuju:
- Metoda procjeđivanja: Jednostavan test u kojem se rupa u tlu ispuni vodom, a zatim mjeri brzina opadanja razine vode
- Metoda crpljenja: Ovim ispitivanjem dobivaju se precizniji podaci analizom kretanja vode u bušotinama
Terenski testovi često pružaju pouzdanije podatke od laboratorijskih jer uzimaju u obzir stvarne varijacije u tlu, poput pukotina i slojeva. Uzorci uzeti u laboratorijskim uvjetima obično su premali da bi vjerno prikazali prirodnu varijabilnost tla.
Formula propusnosti
Propusnost se određuje pomoću Darcyjevog zakona:

Gdje:
- q = brzina protoka (m³/s)
- k = koeficijent propusnosti (m/s)
- A = površina poprečnog presjeka (m²)
- Δh = razlika hidrauličke visine između dvije mjerne točke (m)
- ΔL = udaljenost između mjernih točaka hidrauličke visine (m)
- Δh / ΔL = hidraulički gradijent
Propusnost različitih tipova tla
Koeficijent propusnosti (k) omogućuje klasifikaciju tla prema njihovoj propusnosti, što pomaže u procjeni vodopropusnih svojstava određene vrste tla. Vrijednosti koeficijenta propusnosti izražavaju se u metrima po sekundi (m/s), a u priloženoj tablici prikazani su rasponi propusnosti, od najveće do najniže.

Važnost propusnosti tla u građevini
Propusnost tla ključan je faktor u projektiranju temelja, nasipa, zemljanih brana i sustava odvodnje. Visokopropusna tla, poput pijeska i šljunka, omogućuju brzo procjeđivanje vode, čime se smanjuju ukupna slijeganja tla. Ipak, preveliko procjeđivanje predstavlja izazov prilikom projektiranja temelja, jer može uzrokovati ispiranje čestica tla i postupno narušiti stabilnost konstrukcije. Također, prisutnost krupnozrnatih tala u građevnim jamama može dovesti do pojačanog dotoka vode, otežavajući učinkovitu drenažu i brtvljenje iskopa.
S druge strane, tla s niskom propusnošću i slabom nosivošću nameću drugačije izazove. Povećanjem opterećenja raste tlak u porama temeljnog tla, što smanjuje efektivno naprezanje i, posljedično, nosivost tla. Ovaj problem je posebno izražen prilikom izgradnje nasipa i zemljanih brana, koji se, u odnosu na betonske konstrukcije, grade znatno većom brzinom. Ako se na sitnozrnato tlo niske propusnosti nanesu značajna naprezanja u kratkom vremenskom razmaku, prije nego što dođe do odgovarajuće konsolidacije, nagli porast pornog tlaka može uzrokovati potpuni gubitak čvrstoće tla. Stoga, brzina izgradnje nasipa i zemljanih brana mora biti usklađena s brzinom disipacije tlaka u porama, koja ovisi o propusnosti tla.
Pročitajte više: Ispitivanje upojnosti na terenu
