15.Виды воды в грунтах и их свойства.

Вода в пылевато-глинистых грунтах в значительной степени предопределяет свойства грунта, которые зависят в первую очередь от ее относительного содержания. Наличие между частицами пылевато-глинистого грунта связанной воды определяет ее пластичность. При этом, чем толще пленка воды, тем меньше прочность грунта, и наоборот. Изменение толщины пленок воды приводит к изменению его состояния от почти жидкого до твердого. Увлажнение пылевато-глинистого грунта приводит к увеличению толщины пленок воды между частицами и сопровождается увеличением объемов грунта.

Виды воды:

1.Связная:

А)прочно связная

Б)рыхло связная

2.Свободная

16. Закон ламинарной фильтрации Дарси

Коэффициент фильтрации. Дарси в 1854 г было установлено, что скорость фильтрации (или расход воды, протекающей в единицу времени через единицу площади сечения грунта) прямо пропорциональна разности напоров и обратно пропорциональна длине пути фильтрации.

В песчаных и тем более пылевато-глинистых грунтах при обычных значениях градиента напора скорость фильтрации относительно невелика и движение воды имеет параллельно-струйчатый, т. е. ламинарный, характер.

И только в крупнообломочных или сильно трещиноватых скальных грунтах при очень больших градиентах напора возникают завихрения в движущемся потоке воды (турбулентность).

Поэтому уравнение часто называют законом ламинарной фильтрации Дарси: скорость движения воды в грунте обратно пропорциональна гидравлическому градиенту.

Коэффициент пропорциональности к называется коэффициентом фильтрации и является основной фильтрационной характеристикой грунта. Он численно равен скорости фильтрации воды в грунте при градиенте напора и имеет размерность см/с. Коэффициент фильтрации грунта всегда определяется экспериментально и очень сильно зависит от гранулометрического и минерального состава грунта, а также его плотности.

17. Лабораторное определение коэффициента фильтрации грунтов

Определение коэффициента фильтрации грунтов в лабораторных условиях в принципе может производиться по многим хорошо разработанным и широко известным в технической литературе методикам, а именно: в трубке и в приборе Г.Н. Каменского; в приборе Г. Тиме; в трубке Спецгео; в приборе П.В. конструкции Д.И. Знаменского и В.Н. Хрусталева (для глинистых грунтов); в фильтрометре Н.Н. Веригина и по другим методикам.

В целях инъекционного закрепления грунтом лабораторное определение коэффициента фильтрации рекомендуется производить по методике НИИОСП, которая представляет собой усовершенствованную методику в трубке Г.Н. Каменского.

Методика распространяется на все без исключения, пригодные для инъекционного закрепления грунты нарушенного и естественного сложения, включая рыхлые - от крупнообломочных грунтов до пылеватых песков, и просадочные лессовые грунты; не исключаются и все другие глинистые грунты, неспособные к инъекционному закреплению.

Определение основано на измерении падения уровня воды в измерительной трубке при фильтрации из нее воды с переменным (убывающим) напором, согласно Дарси, для случая, когда диаметры образца грунта и измерительной трубки не совпадают.

От трубки Г.Н. Каменского данный прибор отличается наличием сменных измерительных трубок разного сечения и применением грунтоноса оригинальной конструкции. Набор измерительных точно тарированных трубок диаметром 126, 25, 11 и 5 мм, включая и трубку Каменского диаметром 56 мм, обеспечивает их подбором возможность кратковременного, практически одновременного определения коэффициента фильтрации грунтов независимо от его величины в диапазоне трех порядков величин, охватывающем все пригодные для инъекционного закрепления нескальные грунты.

Прибор-грунтонос в комплекте той же лабораторной установки, подключенный вместо трубки Г.Н. Каменского, предназначается для определения водопроницаемости просадочных лессовых грунтов и других глинистых грунтов. Обжатие грунтового образца давлением, создаваемым лабораторным компрессором, надежно гарантирует от пристенной фильтрации.

В комплект прибора входят лабораторный компрессор, обеспечивающий давление до 0,3 МПа и стеклянная бутыль с тубусом на 5 - 10 л для подачи воды в прибор. Для проведения опыта еще требуются секундомер, термометр, трамбовка для укладки рыхлых грунтов, технические лабораторные весы и все необходимое для определения влажности грунтов. Коэффициент фильтрации песчаных и крупнообломочных грунтов определяют при двух состояниях по плотности, минимальной и максимальной, с соответствующими определениями пористости, просадочные, лессовые и другие глинистые грунты испытываются в состоянии монолитов цилиндрической формы с сохранением их естественной структуры и влажности. Определение коэффициента фильтрации песчаных и крупнообломочных грунтов осуществляется на образцах воздушно-сухого состояния. Перед опытом на фильтрацию определяют необходимые для расчета пористости образца в загруженном состоянии величины плотности частиц и гигроскопической влажности, а также гранулометрический состав. Для просадочных лессовых грунтов определяют плотность, плотность частиц и естественную влажность.

Подготовка грунтов воздушно сухого состояния и определение указанных характеристик выполняются по соответствующим ГОСТам.

Определение пористости образца песчаных и крупнообломочных грунтов в загруженном состоянии осуществляют двухкратным взвешиванием (до и после загрузки в прибор пробы грунта, взятой в фарфоровой чашке в некотором избытке). По разности весов и объему грунта в приборе определяют плотность грунта в приборе, а затем расчетом его пористость.

Ход определения коэффициента фильтрации просадочных лессовых и других глинистых грунтов отличается от изложенного выше определения для рыхлых грунтов лишь немногим в составе предварительно определяемых характеристик и особенностью установки образца грунта в прибор-грунтонос .

Коэффициент фильтрации грунта см/с, по результатам измерений рассчитывают по формуле

где Т - измеренное время падения уровня, с, другие величины, см, показаны на рис. 1 данного приложения.

Умножением результата на коэффициент размерности 864 получают коэффициент фильтрации, м/сут.

Отличительными особенностями и достоинствами данной методики являются несложность и доступность укомплектования прибора, простота техники эксперимента, кратковременность определения независимо от величины водопроницаемости грунтов, охват возможностью испытания на водопроницаемость всех без исключения грунтов - нарушенной и ненарушенной структуры.