Описание опытной установки
Схема экспериментальной установки представлена на рис. 3.1. Из сосуда Мариотта 1, в который наливается дистиллированная вода, жидкость через трубку 2 с зажимом 3 поступает в модель однородного водопроницаемого грунта 4. Модель представляет собой стеклянную трубу, заполненную стеклянными шариками одинакового диаметра. К модели подключены пьезометры 5…9, которые служат для измерения напора жидкости в пяти сечениях по длине модели. Расход фильтрующейся жидкости измеряется с помощью мензурки 11 и секундомера. Изменение расхода жидкости производится краником 10 и зажимом 3.
Рисунок 3.1- Схема экспериментальной установки
3. Порядок проведения работы и обработки опытных данных
Закрыть зажим 3.
Заполнить сосуд 1 дистиллированной водой.
Заполнить модель грунта водой, отпустив зажим 3, открыв краник 10.
Закрыть краник 10. заполнить пьезометры водой так, чтобы уровень в них был на 10-15 см ниже верха пьезометров.
Закрыть зажим 3 и проверить равенство уровней в пьезометрах. Если уровни отличаются друг от друга, вновь выполнив пункты 3…5.
Открыть краник 10. при помощи зажима 3 отрегулировать подачу воды из сосуда 1 таким образом, чтобы уровни воды в пьезометрах не изменялись.
Замерить расход профильтровавшейся жидкости с помощью мензурки и секундомера.
Измерить уровни в пьезометрах.
Для проведения второго и последующих опытов с помощью краника 10 и зажима 3 изменить расход воды, затем выполнить пункты 6, 7 и 8. измерения провести при 2-двух, трех различных расходах.
Перекрыть трубку 2 зажимом 3. закрыть краник 10.
Измерить расстояния между пьезометрами.
Измерит температуру воды.
Данные измерений занести в таблицу.
Расчетные формулы
Определить расход профильтровавшейся воды
где: V – объем воды в мензурке;
t – время замера.
Определить скорость фильтрации
где D – внутренний диаметр модели водопроницаемого грунта.
Рассчитать гидравлический уклон на участках между пьезометрами
где Н – высота уровня в пьезометре.
l - расстояние между пьезометрами.
Определить коэффициент фильтрации на участке между пьезометрами
Рассчитать среднее значение коэффициента фильтрации
Определить по формуле Пуазейля вязкость воды при температуре опыта
7.Определить коэффициент проницаемости грунта
Рассчитать число Рейнольдса
где m – коэффициент объемной пористости принять как для сферических частиц при плотной упаковки равным 0,259.
Определить режимы фильтрации/
В случае турбулентного режима коэффициент фильтрации определить по формуле:
Две неизвестные
величины (
и
)
определить по данным последующих опытов.
Данные вычислений занести в таблицу 1.
Таблица 1. – Результаты измерений и расчетов
№ п/п |
D= м; t= 0C; ν= м2/с |
||||||||||||
Объем V, м3 |
Время t, с |
Расход Q, м3/с |
Скорость фильтрации υ,м/с |
Показание пьезометра Н, м |
Разность уровней в пьезометрах Hi-Hi+1, м |
Расстояние между пьезометрами l, м |
Гидравлический уклон на участках между пьезометрами i |
Коэффициент фильтрации на участках ki, м/с |
Среднее значение коэффициента фильтрации k, м/с |
Коэффи-циент проница-емости с, м2 |
Число Рейнольдса Re |
Коэффициент α |
|
Опыт №1 |
|||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опыт №2 |
|||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опыт №3 |
|||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|