Лабораторная работа № 8 определение водопроницаемости песчаных грунтов

1 Цель работы

Настоящая лабораторная работа посвящена приобретению навыков, необходимых для исследования водопроницаемости песчаных грунтов. Кроме того, задачей данной лабораторной работы является ознакомле­ние с методами определения водопроницаемости и их критической оценки с целью выбора наиболее целесообразного способа исследова­ний. В результате выполнения настоящей работы исполнитель должен:

1. Уяснить сущность метода определения коэффициента фильтрации.

2. Изучить устройство приборов, применяемых для определения коэффициента фильтрации.

3. Освоить приёмы работы при проведении исследований с целью определения количественной оценки водопроницаемости песчаных грун­тов.

2 Основные теоретические положения

Свойство грунтов пропускать через себя жидкость, газы и их смеси при наличии перепада давления называется проницаемостью. При гидрогеологических и инженерно-геологических исследованиях обычно приходится изучать водопроницаемость грунтов, под которой понимают способность последних пропускать воду. Степень водопроницаемости у разных грунтов различна и зависит от размеров и формы имеющихся в них пор. В песках, обладающих порами крупных размеров, просачивание или фильтрация воды происходит легче и быст­рее, чем в пылевато-глинистых грунтах, которые имеют большое количество пор очень малого поперечного сечения. Движение воды в порах под действием перепада давления или фильтрации в полностью водо-насыщенных грунтах при ламинарном режиме течения подчиняется линейному закону фильтрации – закону Дарси.

Объём воды, протекающей параллельными струйками через водопроницаемое тело площадью поперечного сечения , см , за время t, с, по закону Дарси определяется по формуле

,

где - коэффициент фильтрации, см/с (м/сут);

I – гидравлический градиент, характеризующий потерю напора на единицу фильтрационного пути.

Объём воды , протекающей в 1 с через поперечное сечение площадью 1 см , называется скоростью фильтрации. Скорость фильтрации при I = 1 является коэффициентом фильт­рации.

Коэффициент фильтрации К является эмпирический показате­лем и представляет собой линейное соотношение между скоростью фильтрации v (средняя скорость течения воды, отнесенная к попе­речному сечению фильтрующего грунта) и гидравлическим градиентом. Его величина зависит от геометрии порового пространства, структу­ры грунта, его гранулометрического состава, пористости и давления на грунт, а также гидродинамических свойств фильтрующейся жидкости (вязкости, плотности).

Водопроницаемость песчаных и крупнообломочных грунтов существенным образом зависит от степени однородности их гранулометрического состава, наличия примеси глинистых частиц или органических веществ. Во всех случаях в неоднородных по составу грунтах размер пор значительно меньше, чем в однородных и, следовательно, их водопроницаемость существенно ниже.

Размер пор грунта зависит не только от диаметра и формы частиц, но и от плотности их упаковке. Поэтому водопроницаемость рыхлых грунтов значительно выше, чем плотных. Влияние изменения по­ристости на водопроницаемость возрастает по мере увеличения дис­персности грунта. Величина водопроницаемости грунтов изменяется при колебаниях температуры. Это обусловлено тем, что вязкость во­ды существенно зависит от последней. Температурная поправка на изменение вязкости воды может существенно изменить коэффициент фильтрации (при снижении температуры от 20 до 1С его величина уменьшается почти в два раза). Поэтому в практике лабораторных работ принято приводить результаты определения коэффициента фильт­рации, полученных при разных температурах к стандартной температуре 10С. Значение коэффициента фильтрации используется при оценке водопритока воды в котлованы, а также при расчете затуха­ния осадок фундаментов во времени.