6. Лабораторная работа № 6 определение коэффициента фильтрации песчаных грунтов
Коэффициент фильтрации Кf - 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 фильтрации используется при подсчёте 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 Кф можно вычислить, используя значение эффективного диаметра грунта: Кф = 1000 . d210 , м / сут.
В лабораторных условиях этот показатель можно определить с помощью фильтрационного прибора СОЮЗДОРНИИ.
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.
Необходимое оборудование и материалы
прибор Союздорнии;
трамбовка;
весы лабораторные;
термометр;
секундомер;
Ход работы
1. Заранее определяют максимальную плотность ρdmax 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–х раз. За расчетную величину (t) принимают среднеарифметическое значение отсчетов.
7. Коэффициент фильтрации песчаного грунта Кf10 , 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 15.
Т = (0,7 + 0,03 Тф) – поправка для приведения значения коэффициента фильтрации к условиям фильтрации воды при температуре 10°С, где Тф – фактическая температура воды при испытании, °С;
864 – переводной коэффициент (из см/с в м/сут).
Таблица 15
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 0,16 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 |
0,010 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 0,174 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 |
0,34 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 0,49 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 |
0,416 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 0,673 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 |
0,67 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 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 |
1,109 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 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 16.
Таблица 16
Краткое описание грунта …................................................................................... |
№ опыта |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Температура воды, Т, оС |
|
|
|
|
Время фильтрации, t, сек. |
|
|
|
|
Коэффициент фильтрации, Kф, см/с |
|
|
|
|
Средний коэф. фильтрации, Кср, см/с |
|
|
|
|