Определение коэффициента фильтрации песчаных грунтов

Коэффициент фильтрации К _f – это численная характеристика водопроницаемости (способности грунта фильтровать воду). Он представляет собой скорость фильтрации при напорном градиенте, равном единице, и выражается обычно в см/с или в м/сут.

Коэффициент фильтрациииспользуется при подсчете запасов подземных вод, определении притока воды в строительные котлованы и горные выработки, при расчёте утечек воды из водохранилищ, проектировании дренажных сооружений и фильтров, а так же в ряде других расчётов.

Теоретически К_ф можно вычислить, используя значение эффективного диаметра грунта: К_ф = 1000 ^. d²₁₀, м/сут.

      В лабораторных условиях этот показатель можно определить с помощью фильтрационного прибора СОЮЗДОРНИИ.

 

Необходимое оборудование и материалы

· прибор Союздорнии;

· трамбовка;

· весы лабораторные;

· термометр;

· секундомер.

 

 

Рис. 7. А – Фильтрационный прибор: 1– трубка; 2 – съемное дно; 3 – сетка;

4 – пьезометр; 5 – шкала; 6 – образец; 7 – поддон; 8 – стакан; 9 – линейка. 

Б – Трамбовка: 10 – ручка; 11 – штанга; 12 –­ груз; 13 – наковальня

 

 

Ход  работы

 

1. Заранее определяют максимальную плотность ρ_dmax и оптимальную влажность (W₀).

2. Сухой песок весом в 450 г доводят до оптимальной влажности и рассчитывают необходимую массу навески, г, для заполнения фильтрационной трубки по формуле 11:

 

.                                           (11)

 

3. Отмеренную навеску грунта делят на три и засыпают в трубку с уплотнением каждого слоя 40 ударами груза трамбовки. После заполнения рабочего объема трубки (по линейке), на поверхности грунта засыпают слой гравия (фракция 2 – 5 мм) толщиной 5 – 10 см.

4. Образец насыщают водой, поместив фильтрационный прибор в стакан, заполняя его водой до уровня 10 – 15 см выше слоя гравия. Долив воду в верхнюю часть трубки на 1/3 высоты, вынимают ее из стакана и устанавливают на поддон с водой (градиент напора равен единице).

5. Доливают воду в трубку до 5 мм по шкале пьезометра и включают секундомер, определяя время падения уровня воды по шкале пьезометра от
5 до 0.

6. Испытание повторяется не менее 4 раз. За расчетную величину (t) принимают среднеарифметическое значение отсчетов.

7. Коэффициент фильтрации песчаного грунта К_f10, м/сут, приведенный к условиям фильтрации при температуре 10 °С, вычисляют по формуле 12:

 

,                                       (12)

 

где h – высота образца грунта в трубке, см; S – наблюдаемое падение уровня воды в пьезометре, отсчи­танное от первоначального уровня, см; H₀ – начальный напор, см;

– безразмерный коэффициент, определяемый по таблице 16.

Т = (0,7 + 0,03 Т_ф) – поправка для приведения значения коэф­фициента фильтрации к условиям фильтрации воды при температуре 10 °С, где Т_ф – фактическая температура воды при испытании, °С;

864 – переводной коэффициент (из см/с в м/сут).

 

Таблица 16

Значения      и

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15	0,010 0,020 0,030 0,040 0,051 0,062 0,073 0,083 0,094 0,105 0,117 0,128 0,139 0,151 0,163	0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,40 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48	0,416 0,431 0,446 0,462 0,478 0,494 0,510 0,527 0,545 0,562 0,580 0,598 0,616 0,635 0,654	0,67 0,68 0,69 0,70 0,71 0,72 0,73 0,74 0,75 0,76 0,77 0,78 0,79 0,80 0,81	1,109 1,139 1,172 1,204 1,238 1,273 1,309 1,347 1,386 1,427 1,470 1,514 1,561 1,609 1,661

 

окончание таблицы 16

 

0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33	0,174 0,186 0,196 0,210 0,223 0,236 0,248 0,261 0,274 0,288 0,301 0,315 0,329 0,346 0,357 0,371 0,385 0,400	0,49 0,50 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,60 0,61 0,62 0,63 0,64 0,65 0,66	0,673 0,693 0,713 0,734 0,755 0,777 0,799 0,821 0,844 0,868 0,892 0,916 0,941 0,967 0,994 1,022 1,050 1,079	0,82 0,83 0,84 0,85 0,86 0,87 0,88 0,89 0,90 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99	1,715 1,771 1,833 1,897 1,966 2,040 2,120 2,207 2,303 2,408 2,526 2,659 2,813 2,996 3,219 3,507 3,912 4,605

 

Полученные данные заносят в таблицу 17.

Таблица 17

 

Краткое описание грунта …...................................................................................	№ опыта
	1	2	3	4
Температура воды, Т, ° С
Время фильтрации, t, с
Коэффициент фильтрации, K ф, см/с
Средний коэф. фильтрации, Кср, см/с
Средний коэф. фильтрации, Кср, м/сут

 

Вопросы для самоконтроля к лабораторным работам № 1 – 6

 

1. Что называется гранулометрическим составом грунта?

2. Как производится отбор пробы для определения физических характеристик песчаного грунта?

3. Что такое удельный вес грунта, удельный вес частиц грунта, удельный вес сухого грунта?

4. Что такое пористость и коэффициент пористости грунта? Как они определяются и где используются?

5. Что такое степень влажности грунта и для чего она определяется?

6. Что необходимо знать для определения расчетного или условного сопротивления грунта?

7. Что такое угол естественного откоса песчаного грунта, как он определяется и для чего используется?

8. Что такое удельный вес частиц грунта?

9. Как определяется плотность глинистого грунта?

10. Что такое влажность грунта и как она определяется?

11. Как определяется влажность на границе текучести?

12. Что такое граница раскатывания и как она определяется?

13. Что такое число пластичности и для чего оно определяется?

14. Для чего определяется показатель текучести?

15. Как определяется наименование и состояние глинистого грунта?

16. Как влияет влажность глинистого грунта на его расчетное сопротивление?

17. Что необходимо знать для определения расчетного сопротивления глинистого грунта?

18. Как определяется оптимальная влажность грунта?

19. Как определяется максимальная плотность грунта?

20. Как определяется коэффициент фильтрации?