Лабораторная работа № 3. Коэффициент фильтрации является физической характеристикой водопроницаемости грунтов

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ПЕСКОВ (ГОСТ 25584-90) /1/

Коэффициент фильтрации является физической характеристикой водопроницаемости грунтов. Он представляет собой скорость фильтрации воды в грунтах при гидравлическом градиенте I, равном единице, и имеет размерность см/с и м/сут. (1 см/с = 1,2·10^-3 м/сут). Коэффициент фильтрации для песков определяется в полевых условиях методом откачки или налива в шурфы, расчетными методами (по гранулометрическому составу) или в лабораторных условиях на приборах различных конструкций. Величина коэффициента фильтрации колеблется в больших пределах. Для песков обычно от 0,01 до 0,001 см/с.

Значение коэффициента фильтрации используется при определении притока воды в строительные котлованы, при подсчете запасов подземных вод, при проектировании дренажных сооружений, насыпных фильтров и др.

Лабораторная работа № 3 предусматривает определение коэффициента фильтрации песчаного грунта в приборе «трубка СПЕЦГЕО» (рисунок 4).

Необходимое оборудование:

1. Секундомер.

2. Сосуд с водой.

3. Трубка СПЕЦГЕО.

4. Термометр

Ход работы:

1. На фильтрационную трубку 6 надевают нижнюю крышку 7 и затем через верх слоями в 1-2 см с легкой трамбовкой наполняют ее песком. Затем на трубку надевают верхнюю крышку 5.

2. В наружный стакан 3 наливают воды примерно на 1/3 его высоты, замеряют ее температуру, и внутренний стакан 2 вывинчивают вверх до отказа. На дно стакана 2 устанавливают фильтрационную трубку и медленно, с остановками, его завинчивают, опуская в нижнее положение для насыщения породы водой, до появления пленки воды на ее поверхности.

3. Вывинчивают внутренний стакан 2 с фильтрационной трубкой вверх до отказа (напорный градиент 1).

4. Заполняют водой мерный цилиндр 4, зажимают его отверстие большим пальцем, и быстро опрокинув его, вставляют в крышку фильтрационной трубки так, чтобы его горлышко соприкасалось с латунной сеткой, плотно лежащей на породе.

Рисунок 4 - Трубка СПЕЦГЕО: 1 – грунт; 2 и 3 – стаканы; 4 – стеклянный мерный цилиндр (Мариоттов сосуд); 5 - крышка; 6 – основная металлическая трубка; 7 – донышко; 8 - латунная сетка

5. В таком виде мерный сосуд работает как сосуд Бойля-Мариотта, автоматически поддерживая над породой постоянный уровень воды 1-2 мм. Как только этот уровень вследствие просачивания воды через породу понизится, в мерный цилиндр прорывается пузырек воздуха и вытекает соответствующее количество воды.

6. Если в мерный цилиндр прорываются крупные пузырьки воздуха, это свидетельствует о том, что горлышко трубки отстоит от поверхности породы на значительном расстоянии. В этом случае зарядку прибора повторяют.

7. Отмечают по шкале уровень воды в мерном цилиндре 4, пускают секундомер и через определенное время замечают второй уровень воды в мерном цилиндре, что дает возможность определить расход воды Q, профильтровавшейся за время Т секунд.

8. Для определения среднего значения величины коэффициента фильтрации при напорном градиенте I = 1, замеры воды повторяют при различных положениях уровня воды в мерном сосуде за время Т секунд – 3 раза. Данные записывают в журнал (таблица 4).

9. Опускают внутренний стакан 2 вниз до отметки на шкале 0,6 (напорный градиент равен 0,6) и проводят определение коэффициента фильтрации, согласно пунктам 7 и 8.

10. Коэффициент фильтрации грунта К₁₀, м/сут, приведенный к условиям фильтрации при температуре 10⁰С /1/, вычисляют по формуле:

где - объем профильтровавшейся воды, см³;

- средняя продолжительность фильтрации (по замерам при одинаковых расходах воды), с;

А – площадь поперечного сечения цилиндра фильтрационной трубки, см² , А = 25 см²;

I – градиент напора, I = 1 и I = 0,6;

Т = 0,7 + 0,03Т_ω – поправка для приведения значения коэффициента фильтрации воды при температуре 10⁰ С, где Т_ω – фактическая температура воды, ⁰С, при испытании;

864 – переводной коэффициент (из см/с в м/сут).

Коэффициент фильтрации вычисляют до второй значащей цифры и для каждого значения напорного градиента подсчитывается среднее значение коэффициента фильтрации.

Таблица 4 – Журнал определения коэффициента фильтрации

Напорный градиент	I = 1	I = 0,6
Замеры
Время фильтрации, tm, cек
Объем воды, , см3
Температура воды, Тω, С0
Коэффициент фильтрации К10, при t = 100С, м/сут
Среднее значение К10, м/сут

11. По величине коэффициента фильтрации, согласно ГОСТ 25100-95 /2/, грунты подразделяются по степени водопроницаемости (приложение А, таблица 4).

ВЫВОД: ________________________________________________________________________

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 25584-90. Грунты. Метод лабораторного определения коэффициента фильтрации. – М.: Изд-во стандартов, 1990. – 18 с.

2. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. – М.: Изд-во стандартов, 1997. – 34 с.

ВЫВОДЫ

Результаты определения свойств песчаного грунта заносятся в сводную таблицу 5 и могут быть использованы при курсовом или дипломном проектировании как характеристики песка определенной стройплощадки.

Таблица 5 – Сводная таблица свойств песка по данным лабораторных исследований

Грансостав, %

Угол естественного откоса

Коэффициент внутреннего трения f

К10, м/сут

Однородность

>5 мм

5-4

4-3

3-2

2-1

1-0,5

0,5-0,25

<0,25

при I = 1,0

при I = 0,6

Cu

Определение

Классификация грунта по ГОСТ 25100-95 _______________________________________

___________________________________________________________________________