Kako vrsta zemljišta smanjuje pritisak u bušotinama ispod uobičajenog pravila od 1 bara na 10 metara dubine

Objašnjenja

U geotehničkom i hidrogeološkom inženjeringu, jedno od osnovnih polazišta kod procene hidrostatičkog pritiska jeste pravilo da pritisak raste približno 1 bar na svakih 10 metara dubine. Ovo pravilo potiče iz jednostavne fizikalne relacije između gustine fluida, gravitacije i dubine. Međutim, u praksi, posebno u bušotinama bušenim kroz različite vrste zemljišta, često se susrećemo sa odstupanjima od ovog pravila. Ta odstupanja su posledica specifičnih osobina tla koje direktno utiču na ponašanje fluida u podzemlju.

Vrsta zemljišta ima presudni uticaj na raspodelu pritiska u bušotinama. U zavisnosti od poroznosti, propustljivosti, zasićenosti vodom i kohezivnosti, tlo može značajno umanjiti očekivani porast pritiska sa dubinom. Na primer, u glinovitim slojevima, gde je propustljivost mala, voda se zadržava i ne prenosi pritisak efikasno, dok u šljunkovitim slojevima voda slobodno cirkuliše, što daje rezultate bliže teorijskom modelu.

U nastavku teksta detaljno ćemo objasniti kako vrste zemljišta, njihove fizičke i mehaničke karakteristike, kao i prisustvo podzemnih voda, mogu dovesti do smanjenog pritiska u bušotinama u poređenju sa očekivanim.

Implikacije

Razumevanje uticaja vrste zemljišta na pritisak u bušotinama ima brojne praktične implikacije. Prvo, ono omogućava tačniju procenu stabilnosti bušotine. U zonama gde tlo smanjuje pritisak, postoji manji rizik od izbijanja vode pod pritiskom tokom bušenja. Međutim, to ne znači da je teren manje komplikovan. Naprotiv, takve situacije često zahtevaju dodatne analize i pažljivo planiranje bušenja.

U geotehničkim istraživanjima, nepravilnosti u pritisku mogu ukazivati na prisustvo ležišta sa niskom propustljivošću, kao što su glineni horizonti, ali i na pojave kao što su izolovani akviferi pod pritiskom. Ovo je posebno važno kod projektovanja temelja, šipova i drugih podzemnih struktura.

U hidrogeologiji, smanjen pritisak može ukazivati na to da se voda ne kreće slobodno kroz slojeve tla, što otežava eksploataciju podzemnih voda. Time se direktno utiče na izdašnost bunara, izbor pumpi i projektovanje sistema za vodosnabdevanje.

Kao posledica svega navedenog, pogrešno tumačenje pritiska može dovesti do netačne klasifikacije zemljišta, lošeg projektovanja bušotine ili čak do kolapsa konstrukcije.

Zašto je ovo važno za vas

Bilo da ste investitor, izvođač radova, inženjer ili vlasnik objekta koji planira bušenje bunara, razumevanje odnosa između vrste zemljišta i pritiska u bušotinama može vam uštedeti vreme, novac i izbeći probleme.

Na primer, ukoliko planirate bušenje bunara za vodosnabdevanje na terenu sa pretežno glinovitim slojevima, očekivani pritisak na dubini od 30 metara neće biti 3 bara, kako teorija nalaže. Možda će biti znatno manji zbog slabe propustljivosti tla. Ako se ne uzme u obzir ova razlika, može doći do pogrešnog izbora opreme, lošeg projektovanja bunara ili čak do neuspeha u pronalaženju vode.

U građevinskoj industriji, pogrešna interpretacija pritiska može dovesti do nepredviđenih problema pri iskopavanju temelja, izgradnji podzemnih garaža ili tunela. Pravilno razumevanje odnosa između tla i pritiska omogućava da se rizici svedu na minimum, a projekti izvedu efikasno i bezbedno.

U oblasti zaštite životne sredine, poznavanje ponašanja fluida u različitim vrstama zemljišta je ključno za otkrivanje i kontrolu zagađenja podzemnih voda. Tlo koje usporava pritisak istovremeno može usporiti i širenje zagađivača, što menja pristup remedijaciji.

Kako se to primenjuje na terenu

Na terenu, precizno merenje pritiska zahteva odgovarajuću opremu i metodu. Najčešće se koristi piezometar – uređaj koji meri nivo podzemne vode i pritisak u konkretnom sloju tla. Pomoću piezometara moguće je ustanoviti da li se pritisak povećava linearno sa dubinom ili postoje odstupanja.

U glinovitim slojevima, piezometar često pokazuje manji rast pritiska sa dubinom. To je zbog niske propustljivosti glina (koeficijent propustljivosti često manji od 10⁻⁹ m/s) i velike kohezivnosti. Voda u takvim slojevima ne može da se kreće slobodno, pa se i pritisak ne prenosi na očekivani način.

U peskovitim i šljunkovitim terenima, gde su koeficijenti propustljivosti znatno viši (od 10⁻⁴ do 10⁻² m/s), pritisak raste gotovo proporcionalno sa dubinom. U tim slučajevima, primena pravila 1 bar na svakih 10 metara dubine daje tačne rezultate.

Primer iz prakse: Na lokaciji u Šumadiji, tokom hidrogeološkog istraživanja za bunar dubine 40 metara, piezometarska merenja su pokazala da je pritisak na 30 metara dubine svega 1,8 bara, umesto očekivanih 3 bara. Daljom analizom utvrđeno je da se radi o pretežno glinovitom sloju sa povremenim peskovitim umetnutim slojevima, što je usporavalo prenos pritiska.

U takvim slučajevima, inženjeri koriste koncept « efektivnog pritiska » (engl. effective stress), koji predstavlja razliku između ukupnog pritiska i pritiska vode u porama. U glinama, usled male propustljivosti, pore vode trpe mali pritisak, pa efektivni pritisak ostaje visok. To znači da tlo deluje čvršće nego što bi se očekivalo samo na osnovu dubine.

Još jedan važan aspekt je prisustvo « zarobljene » vode u slojevima sa niskom propustljivošću. U takvim slučajevima, voda može biti pod pritiskom, ali taj pritisak se ne prenosi dalje vertikalno, što stvara anomalije u piezometarskim očitavanjima. Inženjeri i geolozi koriste višeslojna merenja i bušenja sa različitim dubinama kako bi precizno identifikovali ove pojave.

Za izvođače radova, tumačenje rezultata merenja pritiska u skladu sa vrstom zemljišta omogućava bolje planiranje bušenja. Na primer, ako se zna da određeni sloj smanjuje pritisak, može se koristiti slabija oprema bez rizika od proboja vode ili kolapsa bušotine. Takođe, može se preciznije odrediti dubina na kojoj treba postaviti filterski deo bunara.

U urbanim sredinama, gde je tlo često heterogeno zbog nasipanja ili istorijskih intervencija, pritisak se može značajno razlikovati od očekivanog. Zbog toga se preporučuju detaljna geotehnička ispitivanja pre bilo kakvih radova u podzemlju.

Na kraju, tačno razumevanje odnosa između vrste zemljišta i pritiska u bušotinama doprinosi sigurnijem, efikasnijem i ekonomičnijem izvođenju radova. To znanje je rezultat višegodišnjeg terenskog iskustva, laboratorijskih ispitivanja i teorijskih modela koji se u praksi moraju primenjivati pažljivo i kontekstualno.

Za sve dodatne informacije i pomoć, obratite se bunar.rs na broj telefona 064 669 4209.