12. Полевые методы по определению фильтрационных свойств грунтов.

Проницаемость - свойство (способность) грунта пропускать жидкость или газ под действием перепада давления или напора.

Водопроницаемость - проницаемость грунта для воды.

Фильтрация жидкости - движение жидкости в пористой среде.

Скорость фильтрации - расход жидкости, протекающей через единицу площади поперечного сечения грунта, включающей площадь сечения порового пространства и площадь сечения скелета грунта.

Коэффициент водопроницаемости (фильтрации) - скорость фильтрации воды при градиенте напора, равном единице.

Методы по определению фильтрационных свойств:

• Метод откачки воды из скважин;

• Метод налива воды в шурфы;

• Метод нагнетания воды в скважины;

• Метод измерения расхода воды в скважине (расходометрия);

• Метод нагнетания воздуха в скважины;

• С помощью прибора Нестерова.

Прибор Нестерова.

Прибор состоит из двух колец и мерной колбы. Оба кольца заглубляются в грунт. Большее кольцо применяют, чтобы отсечь воду из малого кольца. Затем над маленьким кольцом размещается колба с водой. Снизу колбы располагаются две трубки (спуск воды и перепуск воздуха). Трубка перепуска воздуха начинает пропускать воздух в колбу, когда вода снижается ниже ее уровня, вследствие чего из колбы вытесняется вода. Замеряется количество воды, вытекшей из колбы за определенное время. Исходя из этого определяется коэффициент фильтрации грунтов.

13. Полевые методы определения модуля деформации в полевых условиях.

• Штамповые испытания.

По данным испытаний строят график зависимости осадки штампа от давления S = f(р). На графике проводят осредняющую прямую методом наименьших квадратов или графическим методом.

Модуль деформации грунта Е, МПа, вычисляют для линейного участка графика по формуле:

,

Где v - коэффициент Пуассона;

К_p - коэффициент, принимаемый в зависимости от заглубления штампа

К₁ - коэффициент, принимаемый равным 0,79 для жесткого круглого штампа;

Dp - приращение давления на штамп (5.5.1), МПа, равное p_n - p₀;

DS - приращение осадки штампа, соответствующее Dp, см, определяемое по осредняющей прямой.

По результатам испытаний просадочных грунтов следует определять:

- модуль деформации грунта природной влажности Е и относительную просадочность e_sl при заданном давлении р_з - при испытании по схеме «одной кривой»;

- модуль деформации грунта природной влажности Е и в водонасыщенном состоянии Е_sat, (после замачивания), начальное просадочное давление р_sl и относительную просадочность e_sl при различных давлениях - при испытании по схеме «двух кривых».

• Прессиометрические испытания.

Цель испытаний

Испытания проводятся для определения модуля деформации, а также ориентировочных значений удельного сцепления и угла внутреннего трения песчаных и глинистых пород.

Условия применения

В соответствии с ГОСТ 20276-74 метод применяется для испытания песчаных и глинистых пород в буровых скважинах. Возможно использование метода и для испытания скальных пород – известняков, мергелей, доломитов средней крепости и др.

Сущность метода

Прессиометрические испытания производятся путем обжатия стенок буровой скважины эластичной камерой с замером возникающих при этом деформаций породы.

Преимущества и недостатки метода

При производстве испытаний прессиометром отпадает необходимость в трудоемких работах по бурению скважин большого диаметра и монтаже громоздкого оборудования. В связи с этим затраты времени и труда по сравнению со штамповыми испытаниями сокращаются почти в 10 раз. В несколько раз сокращается и стоимость опыта.

В то же время прессиометрические испытания имеют недостатки:

- модуль деформации определяется в направлении, перпендикулярном к обычному направлению действия нагрузки, что недопустимо при породах с анизотропными свойствами.

Обработка результатов

По данным испытаний строят график зависимости перемещения стенки скважины от давления Dr = f(р).

На графике проводят осредняющую прямую методом наименьших квадратов или графическим методом. За начальные значения р₀ и Dr₀ (первая точка, включаемая в осреднение) принимают значения р и Dr, соответствующие моменту полного обжатия неровностей стенок скважины - началу линейного участка графика.

За конечные значения р_n и Dr_n (предел пропорциональности) принимают значения Dр и Dr, соответствующие точке, ограничивающей линейный участок графика.

Модуль деформации грунта Е, МПа, вычисляют для линейного участка графика Dr = f(p) по формуле

Где К_r - корректирующий коэффициент;

r₀ - радиус скважины, равный r_pr + D_r0;

r_pr - радиус прессиометра, см;

Dr₀ - приращение радиуса прессиометра, соответствующее p₀, см;

Dр - приращение давления на стенку скважины между двумя точками, взятыми на осредняющей прямой, МПа;

Dr - приращение перемещения стенки скважины (по радиусу), соответствующее Dр, см.

• Испытания дилатометром.