1746

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ГРУНТОВ

Методические указания к лабораторной работе по механике грунтов

3

Федеральное агенство по образованию Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

( СибАДИ )

Кафедра инженерной геологии, оснований и фундаментов

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА

ФИЛЬТРАЦИИ ГРУНТОВ

Методические указания к лабораторной работе по механике грунтов

Составители Н.И.Барац, В.Н.Шестаков

Омск Издательство СибАДИ

2006

4

УДК

ББК

Рецензент канд. техн. наук, доц. А.Г. Малофеев

Работа одобрена научно-методическим советом по специальности 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы» в качестве методических указаний для студентов строительных специальностей.

Определение коэффициента фильтрации грунтов: Методические указания к лабораторной работе по механике грунтов / Н.И. Барац, В.Н. Шестаков. − Омск: Изд-во СибАДИ,2006. − 20 с.

Изложена методическая последовательность определения коэффициента фильтрации песка методами ГОСТ 25584-90 и глинистого грунта в компрессионном приборе полевой лаборатории ППЛ–9. Приведены примеры обработки опытных данных.

Ил.5. Табл. 7. Библиогр.: 4 назв.

©Составители Н.И.Барац, В.Н.Шестаков, 2006

5

Учебное издание

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ГРУНТОВ

Методические указания к лабораторной работе по механике грунтов

Составители Надежда Ивановна Барац, Владимир Николаевич Шестаков

Редактор Н.И.Косенкова

Дизайн, компьютерный набор, графическое оформление выполнила Е.А.Широватова

Лицензия ИД № 00064 от 16.08.99 Подписано к печати . .2006. Формат 60х90 1/16. Бумага писчая.

Гарнитура Times New Roman. Оперативный способ печати. Усл.п. л. 1.25, уч-изд.л. 1,75.

Тираж 250 экз. Заказ Цена договорная.

Издательство СибАДИ 644099, г. Омск, ул. П. Некрасова, 10 Отпечатано в ПЦ издательства СибАДИ 644099, г. Омск, ул. П. Некрасова, 10

6

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………..4

1.Основные положения…………………………………………………….…5

2.Определение коэффициента фильтрации песчаного грунта

вприборе Союздорнии……………………………………………………6

3.Определение коэффициента фильтрации песчаного грунта

вприборе ПКФ-3 Союздорнии………………………………………….11

4.Определение коэффициента фильтрации глинистого грунта

вкомпрессионном приборе полевой лаборатории ПЛЛ-9…………...16

5.Вопросы для защиты лабораторной работы……………………………..18

Библиографический список…….……………………………………………19

7

Введение

Прочность грунтов принципиальным образом определяется их влажностью: с повышением влажности прочность снижается.

Для регулирования влажности грунтовых оснований инженерных сооружений используют дренирующие слои, противофильтрационные заве-

сы и т.д. 1, 2 .

Движение воды в грунте, когда его поровое пространство полностью заполнено водой, и в ненасыщенном состоянии различаются.

Процесс движения свободной (гравитационной) воды в двухфазной системе (твердая и жидкая фазы) называют фильтрацией. Характеризуют этот процесс коэффициентом фильтрации Kф, м/сут.

Процесс движения воды в трехфазной системе (твердая, жидкая и газообразная фазы) носит диффузионный характер. Его называют влагопроводностью и характеризуют коэффициентом влагопроводности Kв, см2/ч.

Целью лабораторной работы является приобретение студентами практических навыков по определению коэффициента фильтрации грунтов в соответствии с нормативными документами.

Выполнив и оформив лабораторную работу, студент должен её защитить, ответив на вопросы преподавателя (см. п.5).

8

1. Основные положения

Способность грунтов пропускать через себя воду под действием гидростатического напора называется фильтрацией.

Согласно закону Дарси при ламинарном движении воды в полностью водонасыщенном грунте количество воды, фильтрующейся через него в единицу времени, пропорционально площади А, разности напоров воды H, под действием которой происходит фильтрация, и обратно пропорционально длине пути фильтрации L:

т.е. скорость фильтрации зависит линейно от гидравлического градиента. Из линейного закона фильтрации (2) следует: коэффициент фильтрации Kф представляет собой скорость фильтрации воды при градиенте напора

J=1. Измеряется Kф в м/сут.

Величина этого коэффициента для различных грунтов изменяется в широких пределах (табл.1) и является количественной характеристикой степени его водопроницаемости (табл.2).

Коэффициент фильтрации грунтов зависит от физических свойств грунта и физико-химических свойств воды.

Так как вязкость воды снижается с повышением ее температуры, то полученное в испытаниях значение Kф при фактической температуре воды Тф приводит к температуре 10 0С путем его деления на поправку:

Расчетное значение коэффициента фильтрации K10фp следует принимать равным нормативному Kф10n , которое рассчитывается как среднеарифмети-

9

Таблица 1

Ориентировочные значения коэффициентов фильтрации грунтов

Таблица 2

Подразделения грунтов по степени водопроницаемости (извлечение из прил. 5 ГОСТ 25100. Грунты. Классификация)

2. Определение коэффициента фильтрации песчаных грунтов в приборе Союздорнии

Согласно ГОСТ 25584 3 этот метод распространяется на песчаные грунты, применяемые в дорожном и аэродромном строительстве для устройства дренирующих и морозозащитных слоев дорожной и аэродромной одежд.

Коэффициент фильтрации определяют на образцах нарушенного сложения при максимальной плотности и оптимальной влажности, значения которых предварительно устанавливают по ГОСТ 22733 [4].

Необходимое оборудование и приборы:

Фильтрационный прибор Союздорнии ( рис.1 ); трамбовка с массой падающего груза ( рис.2 ); весы; термометр с погрешностью измерения не более 0,5 0С по ГОСТ 28498; секундомер; эксикатор по ГОСТ 23932; сито с отверстиями диаметром 5 мм; цилиндр мерный вместимостью 100 мл;

10

чашка фарфоровая; емкость для воды вместимостью 8…10 л; линейка металлическая длиной 300 мм; нож из нержавеющей стали с прямым лезвием.

Подготовка к испытанию Песок и воду, предназначенные для определения коэффициента фильт-

рации, выдерживают в лаборатории до выравнивания их температуры с температурой воздуха.

Просеивают через сито с отверстиями 5 мм предварительно высушенный до воздушно - сухого состояния песчаный грунт и определяют его гигроскопическую влажность.

11

Отбирают в фарфоровую чашку пробу грунта способом квартования массой не менее 450 г и увлажняют с помощью мерного цилиндра отобранную пробу до оптимальной влажности и выдерживают её в эксикаторе с водой не менее 2 ч. Пески крупные и средней крупности допускается не выдерживать в эксикаторе.

Необходимый для увлажнения объём воды Q, см3, определяют по формуле

где m − масса пробы грунта, г; W0 − оптимальная влажность грунта, доли ед.; Wg − гигроскопическая влажность грунта, доли ед.; w − плотность воды, принимаемая равной 1 г/см3.

Из подготовленной пробы влажного грунта отбирают навеску массой m1 для помещения в фильтрационную трубку прибора 3 и навеску для контрольного определения фактической влажности грунта.

Массу навески m1, г, вычисляют по формуле

Фильтрационную трубку прибора заполняют песком в следующем порядке:

съёмное перфорированное дно с латунной сеткой, покрытой кружком марли, смоченной водой, крепят к трубке и ставят её на жесткое массивное основание;

навеску влажного грунта массой m1 делят на три порции и последовательно укладывают их в трубку, уплотняя каждую из них при помощи трамбовки, производя по 40 ударов груза с высоты 30 см. Перед укладкой каждой порции поверхность предыдущей уплотненной порции взрыхляют ножом на глубину 1…2 мм;

измеряют линейкой расстояние от верхнего края трубки до поверхности уплотненного грунта. Измерения проводят не менее чем в трех точках. В расчет принимают среднее значение. При высоте образца грунта в трубке более 100 мм проводят дополнительное уплотнение,

которое заканчивают при высоте образца (100 1) мм.

Укладывают на поверхность грунта слой гравия (фракция 2…5 мм) толщиной 5…10 мм.

Устанавливают трубку с грунтом на подставку 7 и вместе с ней помещают в стакан, который постепенно наполняют водой до верха.

Помещают стакан с трубкой в ёмкость для воды и заполняют ее до уровня выше слоя гравия на 10…15 мм.

12