BS-Theorie: Wasserdruck-Was ist ein Potential
In der Untergrundhydraulik setzt sich das Potential (Bezeichnung h) zusammen aus:
Ortshöhe des betrachteten Punktes in m (Bezeichnung y) und
dem Wasserdruck des betrachteten Punktes in m (Bezeichnung u).
Wenn p den Wasserdruck in kN/m² an einem Punkt kennzeichnet, dann ergibt sich der Wasserdruck u (Dimension m) aus u = p/γw (mit γw = Wichte des Wassers ≅ 10,0 kN/m³).
h = p/γw + y
h = Potential [m]
p = Wasserdruck [kN/m²]
y = Ortshöhe [m]
Ein Beispiel:
In diesem Beispiel werden zwei gut durchlässige Schichten von einer gering durchlässigen Schicht (Ton) getrennt. Im Baugrubenbereich wird der Grundwasserspiegel auf OK Sohle gehalten. Unterhalb des Tons steht das Grundwasser im Kies gespannt an. Es steigt bis auf 3,5 m unter OK Wandkopf an, was in der Abbildung durch die beiden Standrohrspiegel auf der rechten Seite gekennzeichnet ist. Am Fußpunkt des rechten Standrohrspiegels herrscht ein größerer Wasserdruck als am Fußpunkt des linken Standrohrspiegels. Dennoch herrscht an beiden Fußpunkten das gleiche Potential von 3,5 m unter OK Wandkopf. Da sich das Potential aus Ortshöhe und Wasserdruck [m] zusammensetzt, gleicht der linke Standrohrspiegel den geringeren Wasserdruck durch die größere Ortshöhe aus.
Falls Sie ein solches System über den Stromröhrenansatz berechnen wollen, wäre es ausreichend, an nur einem (beliebigen) Punkt in der Kiesschicht ein Potential von 3,5 m unter Wandkopf anzugeben. Das Potential über dem Ton ist durch die beiden Grundwasserspiegel links und rechts von der Wand definiert. Diese Randbedingung wird vom Programm automatisch eingesetzt. Zusammen mit den Durchlässigkeiten berechnet das Programm die sich aus diesen Randbedingungen ergebenden Potentiale entlang der Stromröhre. Aus den berechneten Potentialen h kann nun der Wasserdruck p und ebenfalls der Gradient i bestimmt werden. Es gilt mit obiger Formel für p:
p = γw · (h - y)
Für den Gradient i gilt:
i = Δh / ΔL
Δh = Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten
ΔL = Abstand der beiden Punkte
Mit dem Stromröhrenansatz kann nun auch die entlastende Wirkung des aufwärts gerichteten hydraulischen Gradienten auf den Erdwiderstand exakt berücksichtigt werden.