Лабораторная работа 6 Определение водопроницаемости песчаного грунта в фильтрационном приборе кф-1

Водопроницаемостью называют способность грунтов пропускать

(фильтровать) через свои поры воду.

Водопроницаемость характеризуется коэффициентом фильтрации К_f, представляющим собой скорость фильтрации воды при напорном градиенте, равном единице.

Если пропускать воду через образец грунта площадью A и толщиной l при напоре Н, то за время t профильтруется вода в объеме , где i - гидравлический градиент:

.

Отсюда коэффициент фильтрации, см/с

.

Коэффициент фильтрации зависит от гранулометрического состава и плотности песка, температуры воды и некоторых других факторов. В настоящей работе опыт проводится с песком, уложенным в стальной цилиндр (из лабораторной работы 5). Вода для фильтрации подается из мерного сосуда Мариотта 4 (рис.3), который автоматически поддерживает постоянный уровень воды, практически совпадающий с поверхностью песка. Поэтому напор Н равен пути фильтрации

, т.е.

.

Таким образом,

.

Необходимое оборудование

Цилиндр с песком (из лабораторной работы 5);

фаянсовый поддон;

пластмассовая крышка и латунная сетка;

мерный сосуд Мариотта;

колба с водой;

часы с секундной стрелкой.

Ход работы

1. Песок, поставленный в сосуд с водой в лабораторной работе 5, увлажняют до его водонасыщения (изменения цвета).

2. Цилиндр с песком переносят в фаянсовый поддон, который наполняет

ся водой до нижней сетки цилиндра.

Рис.3. Прибор для определения коэффициента фильтрации КФ-1

3. На грунт кладется латунная сетка, сверху надевается крышка 3.

4. Мерный сосуд 4 заполняется водой, наливают воду на латунную сетку, зажимают отверстие сосуда пальцем, быстро поворачивают его вверх дном и вставляют в крышку прибора так, чтобы стекло касалось латунной сетки.

5. С появлением пузырьков воздуха в мерном сосуде надо одновременно взять отсчет по его шкале и заметить время по секундной стрелке часов. Это время принять за Т=0. Второй отсчет по часам взять, когда уровень воды совпадет с делением шкалы 90. Результаты записать в табл. 8.

6. Не перекладывая песок, повторить опыт (см. п.п. 4,5).

Таблица 8

Результаты определения коэффициента фильтрации

Номер опыта	Объем профильтровавшейся воды Q, см3	Продолжительность фильтрации t, с	Площадь прибора A, см2	Коэффициент фильтрации Kfi, см/с	Средний коэффициент фильтрации Кf, см/с

Коэффициент фильтрации вычисляется с точностью до двух значащих цифр после запятой.

Лабораторная работа 7 Определение характеристик сопротивления грунта сдвигу

Cопротивление сдвигу определяется в условиях предельного равновесия грунта и равняется наименьшему касательному напряжению , при котором грунт, находящийся под нормальным давлением , разрушается (сдвигается).В песчаных (несвязных) грунтах сопротивление сдвигу обусловлено силами внутреннего трения между частицами грунта.Сопротивление сдвигу связных грунтов складывается из двух частей: сил внутреннего трения и сил сцепления. Только преодолев эти силы, можно вызвать сдвиг одной части грунта по другой. Зависимость между сопротивлением сдвигу и нормальным давлением устанавливается экспериментально.

Предельное сопротивление грунтов сдвигу есть функция первой степени от нормального давления (закон Кулона):

для песчаных грунтов ;

для глинистых ,

где - сопротивление сдвигу, МПа;

- нормальное напряжение по площадкам сдвига, МПа;

- угол внутреннего трения, град.;

- удельное сцепление, МПа.

В результате эксперимента получают прочностные характеристики грунтов и . Эти характеристики используются при определении расчетного давления на грунт, оценке устойчивости сооружений и земляных откосов, определений бокового давления грунта на ограждающие конструкции и решении многих других задач.

Различают быстрый сдвиг, когда за время испытания плотность и влажность грунта практически не изменяются (закрытая система), и медленный, когда вода свободно выдавливается из пор грунта (открытая система).

В лаборатории опыт проводится по открытой системе в сдвижном приборе типа ГГП-30 (рис.4). Нормальная (вертикальная) нагрузка Р передается на цилиндрический образец грунта I, находящийся в приборе, через рычаг 2 посредством гирь 3, а горизонтальная (сдвигающая) сила G – через рычаг 4. Отношение плеч обоих рычагов 1:10. В ходе эксперимента сдвигающая сила постепенно (ступенями) увеличивается до тех пор, пока ее величина не превзойдет прочность образца на сдвиг.

В данной работе необходимо найти величины предельной сдвигающей силы G_пред при вертикальных давлениях 0,1; 0,2 и 0,3 МПа.