Визначення коефіцієнта фільтрації грунту

Водопроникність - здатність грунту пропускати крізь себе воду. Рух води по порах ґрунту обумовлено впливом гравітаційних сил і внешніхвоздействій. Чисельно водопроникність характеризується коефіцієнтом-те фільтрації грунту kФ. які представляють собою швидкість фільтрації води при гідравлічному ухилі (градієнті), що дорівнює одиниці.

Кількість води Q. протікає через поперечний переріз площею А протягом часу t при ламінарному (паралельно-струменевому) русі, за законом Дарсі одно:

де kФ - коефіцієнт водопроникності (фільтрації); J -гідравлічні ухил (градієнт), рівний відношенню втрати напору DН до довжини шляху фільтрації l:.

Отже, швидкість фільтрації

тобто при J = 1 коефіцієнт фільтрації чисельно дорівнює V. Тому величина kФ визначається в наступних одиницях: см / с, м / сут, см / рік і т.д, і при однакових умовах залежить, головним обра-зом, від пористості, тиску, гранулометричного і мінералоги-чеського складів.

Середні значення kФ для різних грунтів при тиску 0,1 ÷ 0,2 МПа представлені в табл. 12.

Середні значення коефіцієнт фільтрації для різних грунтів

10 -7 ÷ 10 -10

При kФ = 10 -6 см / с грунти практично вважаються водоупором.

Перехід від однієї одиниці вимірювання величини kФ до іншої: см / с = 864 м / сут; см / с = 3 * 10 7 см / рік = 3 * I0 5 м / рік.

Коефіцієнт фільтрації використовується в розрахунках при визначенні припливу грунтових вод в будівельні котловани, бурових свердловинах, витоків води з водосховищ, консолідації водонасичених грунтів (часу загасання осідання фундаментів), в раз-особистих фільтраційних розрахунках, при проектуванні дренажів, фільтрів і т.д.

Існує кілька методів визначення велічіниkФ, які можна об'єднати в три групи: польові, лабораторні та за емпіричними формулами. При лабораторних дослідженнях kФ для пісків і глин визначають за допомогою різних приладів. Дан-ва лабораторна робота виконується для пісків за допомогою прилади-ра КФ-01 (рис.4).

Визначення значень коефіцієнта фільтрації для пилувато-глинистих ґрунтів проводиться c допомогою одометра (компресійного приладу) за рекомендаціями [8].

Необхідне обладнання: прилад КФ-01, термометр, секундомір, глибока тарілка (піддон).

Методика визначення. 1. Заповнити фільтраційну трубку 4 грунтом 9 і надіти на неї муфту 2 і завзяте дно 5, попередню оплату-но поклавши на торцеві поверхні грунту латунні сітки 3 і 6 (рис. 4). Якщо випробовується грунт з природною структурою, трубка душить в моноліт грунту. Грунт з порушеною структурою засипається в трубку з послойниі трамбуванням до отримання необхідної пористості. При дослідах з тонкозернистим пісками на дно трубки насипають буферний шар піску з фракцій 0,5 ÷ 0,25 мм на висоту 2 ÷ 3 мм.

2. Вставити трубку упор-ним дном у зовнішній стакан 7 на кільцеву підставку, соеди-ненную зі шкалою напірного гра-діента 10. Гвинтом 9 встановити потрібний напірний градієнт, стежачи за суміщенням відповідного розподілу на шкалі 10 з верхом зовнішнього склянки. Заповнити зовнішній стакан водою і поставити на тарілку. 3. Протягом 3 ÷ 4 хв невеликими порціями обережно наливати воду на верхню сітку 3, поки вода не почне виливатися з зовнішнього склянки. Це покаже, що грунт знаходиться в стані повного водонасичення, а вода в його порах - гідравлічно неперервна. 4. Заповнити мірний балон водою і виміряти її температуру.Закрить отвір балона великим пальцем і, швидко опрокі-нув, вставити в муфту 2 до зіткнення з сіткою 3. В такому

Рис.4. Схематичний розріз приладу КФ-01 для визна-ділення коефіцієнта фільтрації піщаних грунтів: 1 - мірний балон; 2 - муфта; 3 і 6 - ла-тунние сітки; 4 - система фільтрації трубка; 5 - завзяте дно; 7 - зовнішній стакан; 8 - обра-зец грунту; 9 - гвинт для верти-кального переміщення фільтраційної трубки; 10 - шкала напірного градієнта; 11 - піддон

вигляді балон автоматично підтримує над грунтом постійний рівень води в 1 ÷ 2 мм. Коли останній внаслідок фільтрації знижується, в балон проривається бульбашка повітря і відповідну кількість води витікає з нього. Цим досягається сталість напірного градієнта. Якщо в балон прориваються великі бульбашки повітря, значить, шийку знаходиться на значній відстані від поверхні грунту. В цьому випадку балон слід опустити нижче і домогтися рівномірного просочування дрібних бульбашок повітря.

5. Досягнувши рівномірного появи дрібних бульбашок повітря в балоні, визначте час t. протягом якого профільтрується кількість води Q = 10 мл. Визначення зробити при двох різних положеннях рівня води в балоні.

6. Змінити напірний градієнт, долити воду в зовнішній стакан і повторити операції, описані в п.5, а при необхідності - і в п.4.

7. Вилити воду з мірного балона. Дані занести в журнал (табл. 14) і визначити значення k1 по табл. 13 або за формулою

де Q - витрата води, що дорівнює 10 мл; А - площа поперечного перерізу циліндра, що дорівнює 25 см 2; J - напірний градієнт; t - температурна поправка; t ° - температура фільтрується води, ° С; 864 - перекладної коефіцієнт (з см / с в м / сут).

Величина k1 для визначення коефіцієнта фільтрації пісків