Значения множителя а в зависимости от величины падения уровня

Падение уровня (число делений)	А	Падение уровня (число делений)	А	Падение уровня (число делений)	А
1	0,040:Т	6	0,274:Т	12	0,654:Т
2	0,083:Т	77	0,329:Т	15	0,916:Т
3	0,126:Т	8	0,385:Т	18	0,273:Т
4	0,174:Т	9	0,446:Т	20	1,609:Т
5	0,223:Т	10	0,510:Т

Значения коэффициента м в зависимости от температуры при опыте

Температура воды, С0	М	Температура воды, С0	М	Температура воды, С0	М	Температура воды, С0	М
5	50 f	13	40 f	21	32 f	29	27
6	49 f	14	38 f	22	32 f	30	27
7	47 f	15	38f	23	31f	31	26
8	46f	16	37f	24	30f	32	26f
9	44f	17	36f	25	30f	33	25f
10	43f	18	35f	26	29f	34	25f
11	42f	19	34f	27	29f	35	25f
12	41f	20	33f	28	28f

Зная площадь сечения пьезометров, можно составить таблицу множителей М для каждого пьезометра.

ПРИМЕР: Опыт проведен в приборе с h₀=25 cм и ценой деления шкалы пьезометров, равной 1 см. В левом пьезометре с площадью сечения f=0,0920 см² при температуре воды 16⁰ С получены следующие данные (восходящий поток):

Падение уровня	1 замер	2 замер	3 замер
6 делений	160 сек	159 сек	163 сек
10 делений	301 сек	300 сек	305 сек
15 делений	570 сек	574сек	571 сек

Примем для расчета множителя А среднее время, те.

Для 6 делений сек

Для 10 делений сек

Для 15 делений сек

Для табл.11 при 6 делениях А=0,274:161=0,0017

При 10 делениях А=0,510:302=0,0017

При 15 делениях А=0,916:572=0,0016

Среднее деление множителя А =

По табл.12 находим, что для температуры 16⁰С множитель М=37

Отсюда

Или приближенно 0,058 м/сут.

Аналогично производим расчет для правого пьезометра (исходящий поток) с площадью сечения f=0,870 cм², температура воды при опыте 18⁰С

Падение уровня	1 замер	2 замер	3 замер	среднее
6 делений	171сек	174 сек	168 сек	171
10 делений	298 сек	301 сек	301 сек	300
15 делений	608 сек	611сек	619 сек	610

По табл.11 при 6 делениях А=0,274:171=0,0016

При10 делениях А=0,510:300=0,0017

При 15 делениях А=0,916:610=0,0015

Откуда Аср=0,0016

По табл. 12 значение множителя М при температуре 18⁰С и f=0.870 cм² равно М=

Отсюда К₁₀=АМ= или м/сут.

При работе с кольцом высотой 4 см вычисленный множитель М удваивается.

Данные расчета заносят в журнал (табл.13)

Таблица 13

Результаты испытаний

	Восходящий поток				Нисходящий поток
	1 замер	2 замер	3 замер	А	1 замер	2 замер	3 замер	А
Падение уровня S 6 делений	160 сек	159 сек	163 сек	0,0017	171сек	174 сек	168 сек	0,0016
10 делений	301 сек	300 сек	305 сек	0,0017	298 сек	301 сек	301 сек	0,0017
15 делений	570 сек	574сек	571 сек	0,0016	608 сек	611сек	619 сек	0,0015
Среднее значение, А	0,0017				0,0016
Температура воды	16				18
Множитель М	34,0				30,5
Коэффициент фильтрации при температуре 100С К10=АМ м/сут	0,058				0,049

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ В ТРУБКЕ СПЕЦГЕО

Прибор, называемый СПЕЦГЕО (рис.15) состоит из основной трубки 1, нижней крышки 2 с сеткой3, верхней крышкой 4 и стеклянного мерного цилиндра 5. мерный цилиндр снабжен с ценой деления 1 см³.

Ход определения

1. Заполнить трубку 1 испытуемым грунтом (если требуется определить коэффициент фильтрации в образце с ненарушенной структурой, то трубку надо вдавить в грунт).

2. Заполнение трубки песком производить (по 2 см) под водой для избежания сортировки песка, а также удаления защемленного воздуха.

3. Заполнить мерный цилиндр водой, перевернуть его над трубкой и укрепить в верхней крышке так, чтобы горлышко его отстояло от поверхности в трубке приблизительно на 0,5-1,00 мм.

В таком виде мерный цилиндр будет автоматически поддерживать над образцом постоянный уровень воды. Как только вследствие просачивания воды через образец этот уровень понизится, в мерный цилиндр прорвется пузырек воздуха и соответствующее количество воды из него выйдет. Этим достигается постоянство градиента, численное значение которого равно единице, так как в данном случае напор равен длине пути фильтрации.

Если после установки цилиндра в него прорываются крупные пузырьки воздуха, это свидетельствует о том, что горлышко цилиндра находится на слишком большом расстоянии поверхности грунта. В этом случае необходимо вдавить мерный цилиндр немного глубже и добиться чтобы в нем через воду поднимались только легкие пузырьки воздуха следующие один за другим на одинаковом расстоянии.

4. По достижении указанного режима заметить по шкале уровень воды в мерном цилиндре, пустить секундомер и через определенное время (50-100 сек. Для среднезернистых грунтов, 250-500 с для глинистых песков) заметить уровень второй.

5. подсчитать коэффициент фильтрации по формуле:

(38)

где: Q-объем воды, профильтровавшейся за время Т, см³;

Т-время фильтрации, С;

F- площадь поперечного сечения трубки,см².

6. Повторить опыт несколько раз, данные наблюдений занести в таблицу (табл.14) и вычислить по ним среднее значение коэффициента фильтрации.

Рис. 15. Труба СПЕЦГЕО для определения коэффициента фильтрации

Если на мерном цилиндре нанесена вторая шкала, деления которой показывают отношение объема к площади поперечного сечения трубки, то по этой шкале коэффициента фильтрации определяется непосредственно отсчетом за время Т=100сек.

Например, если начальный уровень воды в цилиндре был на делении 1,5 а через 100сек опустился до деления 2,7, то коэффициент фильтрации

Необходимое оборудование: трубка СПЕЦГЕО, секундомер, стеклянная батарейная банка.

Таблица 14

Журнал определения коэффициента фильтрации в трубке СПЕЦГЕО

Площадь поперечного сечения трубки F ……28cм²

Краткое описание грунта	Время фильтрации в сек.	Объем профильтровав шейся воды в см3	Коэффициент фильтрации см/сек.	Средний коэффициент фильтрации, см/сек.	Температура воды в град.
	Т	Q	K	Kср.	t
Мелкозернистый песок	170 282 286	10 15 20	0.0021 0.0019 0.0025	0.0022	17

ОПРЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ В ПРИБОРЕ КФ-ОМ

Прибор (рис.16) предназначен для определения коэффициента фильтрации песчаных грунтов, нарушенного и ненарушенного сложения при постоянных гидравлических градиентах от 0,1 до 1.

Прибор состоит из фильтрационной трубки и специального винтового телескопического приспособления, позволяющего насыщать грунт и регулировать напор воды, и корпуса 10 с крышкой 9. Фильтрационная трубка состоит из основного металлического цилиндра. 7.(внутренним диаметром 56,5 и высотой 100мм) с заостренным краем, подонна 1, который надевается на нижнюю часть цилиндра , и латунной сетки 2, вставляемой в поддон. На верхней части цилиндра устанавливается муфта 5 с латунной сеткой 6 и мерным стеклянным баллонном 4, на одной стороне которого нанесена шкала. Телескопическое приспособление состоит из подставки 11, винта 5 и планки 3. На планке нанесены деления напорного градиента от 0 до 1 с ценно деления 0,02.

ХОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Из корпуса прибора извлекают фильтрационную трубку. Снимают с нее муфту с латунной сеткой 6 и мерным баллоном.

2. При испытании песчаных грунтов нарушенного сложения рекомендуется коэффициент фильтрации грунтов определять дважды: при рыхлом и плотном сложении. В первом случае грунт просто насыпают в металлический цилиндр до необходимой высоты, во втором –наполнение осуществляют слоями 2-1 см с легкой трамбовкой. В обоих случаях определяют объемную массу скелета грунта. При опытах с тонкозернистыми песками на дно трубки засыпают буферный слой песка фракции 0,05-0,25 мм высотой 2-3 мм.

При определении коэффициента фильтрации грунтов ненарушенного сложения с цилиндра 7 снимают поддон с латунной сеткой 6 и в вертикальном положении задавливают цилиндр непосредственно в грунт.

3. После заполнения цилиндра грунтом в корпус наливают воду и вращением винта 8 поднимают подставку 11 до совмещения отметки 1 напорного градиента на планке с верхним краем крышки 9.

4. На подставку 11 устанавливают фильтрационную трубку с испытуемым грунтом. Вращением винта 8, медленно погружают фильтрационную трубку с грунтом в воду до отметки i=0,8. В таком положении прибор оставляет до появления в верхнем торце цилиндра влаги, о чем судят по изменившемуся цвету грунта.

5. Помещают на грунт латунную сетку 6, надевают на цилиндр муфту 5 и вращением винта 8 опускают фильтрационную трубку в крайнее нижнее положение.

6. Заполняют мерный баллон водой, предварительно измерив ее температуру, зажимают его отверстие большим пальцем и, быстро опрокинув, вставляют в муфту фильтрационной трубки так, чтобы горлышко баллона соприкасалось с латунной сеткой.

В таком виде мерный баллон автоматически поддерживает над грунтом постоянный уровень воды 1-2 мм. Как только этот уровень вследствие просачивания воды через грунт понизится, в мерный баллон прорывается пузырек воздуха, и соответствующее количество воды вытекает из него. Этим достигается постоянство напорного градиента. Прорыв в мерный баллон крупных пузырьков воздуха свидетельствует о том, что горлышко его состоит на значительном расстоянии от поверхности грунта. В этом случае необходимо баллон опустить на 1-2 мм и добиться того, в него равномерно поднимались мелкие пузырьки воздуха.

7. Устанавливают планку на градиент i=6 и доливают воду в корпус 10 до верха края.

8. Отмечают по шкале уровень воды в мерном баллоне, пускают секундомер и по истечении определенного времени Т (500-100 с для крупно и среднезернистых грунтов, 250-600 с для глинистых песков) замечают второй уровень воды в мерном баллоне, что дает возможность определить расход воды Q, профильтровавшейся через грунт за время Т. Для получения средней величины коэффициента фильтрации повторяют замеры расходы воды при различных положениях ее уровня в мерном баллоне за время Т.

9. Опустив цилиндр с грунтом в крайнее нижнее положение, снимают мерный баллон, заполняют мерный баллон, заполняют его водой и вновь оставляют муфту.

10. Устанавливают планку на гидравлический градиент i=0.8. Далее поступают согласно пункту 8. Так производят определение для любого градиента.

11. По данным опыта рассчитывают коэффициент фильтрации

м/сут, (39)

Где: К₁₀ –коэффициент фильтрации при t=10⁰C;

Q-расход воды,мл;

F-площадь поперечного сечения цилиндра, см²;

Т-время,сек;

i-градиент;

t-температура фильтрующейся воды;

г-температурная поправка (0,7+0,03t⁰);

864-переводный коэффициент из см/сек в в/сут.

Для облегчения расчета коэффициента фильтрации составлена табл.15 расчетных данных для постоянного расхода воды из цилиндра с определенной площадью поперечного сечения при различной температуре и различных градиентах в интервале температур от 10 до 30 ⁰С.

Для нахождения по табл.15 коэффициента фильтрации К₁₀ нужно: а)замерить температуру воды, наливаемой в мерный баллон, б)определить время в секундах, в течение которого через грунт фильтруется 10мл воды, в) найти по таблице цифру К_1, соответствующую взятому напорному градиенту и замерной температуре воды, г) разделить найденную цифру на время фильтрации.

ПРИМЕР1

t⁰ воды=17⁰С; i=0.8; Т(время)=140сек

м/сутки

ПРИМЕР2:

t =23⁰C; i=0.6; Т(время)=140сек

м/сутки

Таблица 15

Расчетных данных и коэффициента фильтрации прибора

при F=25cм² и Q=10мл.

№ п/п	t0
		При i=0,6	При i=0,8	При i=1.0
1	10	576.0	432.0	345.6
2	11	559.2	419.3	335.5
3	12	543.3	407.5	325.9
4	13	528.4	396.3	317.0
5	14	514.3	384.8	308.6
6	15	500.9	375.6	300.4
7	16	488,1	366,1	292,9
8	17	476,0	359,8	285,6
9	18	464,5	348,3	278,6
10	29	453,4	340,1	272,
11	20	443,0	332,3	265,8
12	21	433,1	324,8	259,8
13	22	423,5	317,6	254,1
14	23	414,3	310,1	248,6
15	24	403,0	304,2	243,4
16	25	397,2	297,9	238,3
№	t0	При i=0.6	При i=0.8	При i=1.0
17	26	389,2	291,8	233,5
18	27	381,4	286,0	228,8
19	28	374,0	280,5	224,3
20	29	366,8	275,1	220,1
21	30	360,0	270,0	215,9

Для сравнения расчетных данных в таблице 16 приводятся значения коэффициентов фильтрации различных грунтов

Таблица 16

Наименование грунтов	Коэффициент фильтрации м/сутки
Средний и крупный гравий	43-9
Мелкий гравий и крупный песок	0,9-4,3
Средне-зернистый песок с примесью глины	0,09-0,9
Мелкий песок с примесью глины	0,05-0,09
Суглинки	0,009-0,000009
Глина пластичная	0,000000005

Рис.16 Прибор КФ-00М для определения коэффициента фильтрации песков