Среднеарифметическое значение коэффициента фильтрации определяется по формуле (48):
k10f 13 15,95 24,29 26,34 22,19м/сут,
которое заносится в столбец 11 табл. 18.
Вывод. Расчетное значение коэффициента фильтрации песка со- Сгласно формуле (48) составляет k10fr 22,19 м/сут.
Песок среднезернистый, сильноводопроницаемый.
6.2. Определен е коэффициента фильтрации песчаного делениегрунта в приборе ПКФ-3 СоюзДорНИИ
огласно ГОСТ 25584-90 12 метод распространяется на опрекоэфф ц ента фильтрации песчаных грунтов на образцах не-
нарушенногоб(пр родного) или нарушенного сложения. Для вычисления коэфф ц ента ф льтрации песчаных грунтов ненарушенного
сложен я следует пр менять о разцы, высушенные до воздушно-
сухого состоян я.
НеоАходимоео орудование иприборы
Прибор ПКФ-3 (рис. 22); уплотнитель (рис. 23); сито с отверстиями диаметром 5 мм по ГОСТ 6613; емкость для воды вместимостью 8…10 л; термометр с погрешностьюДизмерения не более 0,5 оС по ГОСТ 28498; секундомер; нож; лопатка; марлевая прокладка.
Подготовкакиспытанию
Перед началом испытания прибор ПКФИ-3 разбирается.
Для определения коэффициента фильтрации песчаного грунта его предварительно высушивают на воздухе до воздушно-сухого состояния, а затем просеивают через сито.
Просеянный песок перемешивают и распределяют слоем 2…3 см на листе плотной бумаги или фанеры, делят поверхность слоя на кварты, проводя ножом в продольном и поперечном направлениях полосы, и отбирают из каждого квадрата равное количество песка для средней пробы массой не менее 0,9 кг.
56
Отобранную среднюю пробу песка помещают в чашку, увлажняют водой из расчета 8 % (по массе), покрывают влажной тканью и помещают в эксикатор с водой не менее чем на 2 часа (для равномерного смачивания песка и набухания пылеватых и глинистых частиц). При проведении лабораторной работы 2-часовое ожидание не проводится.
Определение коэффициента фильтрации песчаных грунтов нарушенного сложения производят после предварительного их уплотнения в цилиндре фильтрационной трубки прибора (см. рис. 23) до заданной плотности.
Грунт уплотняется в 3 слоя. Каждый слой уплотняется 25 уда-
рами г ри с высоты 30 |
см. |
|
ационного |
|
|
В поддон 2 с латунной сеткой помещают кружочек марли диа- |
||
Сметром, равным внутреннему диаметру поддона, вставляют цилиндр |
||
заостренным торцом в поддон так, чтобы заостренный торец плотно |
||
прилегал к его донышку. |
|
|
б |
||
Затем поддон переносится на жесткое основание. |
||
На борт к ф льтр |
|
цилиндра 1 надевают кольцо-насадку и |
укладывают перемешанный песок в цилиндр слоем толщиной 4 см. С помощью трамбовки (см. р с. 23) производят уплотнение уложенного слоя.
После уплотненияАпервого слоя песка, взрыхлив ножом его поверхность на глу ину 1…2 мм, в цилиндр засыпают второй слой песка такой же толщины, что и первый, и снова уплотняют. Аналогично поступают и с третьим слоем.
Окончив уплотнение верхнего слоя, насадку снимают и выступающий грунт срезают ножом заподлицоДс верхней кромкой.
Проведениеиспытания
Цилиндр с образцом песка помещают на подставку 7 телескопического приспособления и медленно погружают с помощью штурвала 9 в воду, содержащуюся в корпусе 1 до отметкиИ0,8 шкалы гидравлического градиента для насыщения песка водой. Об этом судят по изменению его окраски.
На бортик цилиндра надевают сито, а затем плотно насаживают мерный сосуд 5. Поддон 2 с фильтрационным цилиндром опускают в крайнее положение – до совмещения отметки 0 шкалы.
При появлении воды в камере мерного сосуда под ситом очищают отверстие в камере и осторожно заполняют водой резервуар мерного сосуда. Для медленно фильтрующих песков (мелких и пылеватых) воду в резервуар следует наливать до отметки 90 на шкале резервуара, т.к. при полном заполнении его водой поплавок 6 не сможет удержать столб воды в резервуаре.
57
С |
|
|
и |
|
|
б |
|
|
А |
||
Рис. 22. Схема прибора ПКФ-3 |
|
Рис. 23. Схема трамбовки: |
для определения коэффициента фильтрации |
1 – цилиндр фильтрацион- |
|
|
СоюзДорНИИ |
|
песчаных грунтов: 1 – цилиндр фильтрационной |
ной трубки прибора; |
|
трубки прибора; 2 – поддон; 3 – сетка; 4 – сито; |
2 – поддон; |
|
5 – мерный сосуд; 6 – поплавок; 7 – подставка; |
3 – кольцо-насадка; |
|
8 – корпус прибора; 9 – подъемный винт; |
4 – гиря ударная |
|
10 – шкала гидравлического градиента со стрелкой-И указателем; 11 – втулка; 12 – винтовое телескопиче-
ское приспособление
58
Вращая подъемный винт, устанавливают подставку в фильтрационном цилиндре на значение гидравлического градиента 1, одновременно поддерживая постоянный уровень воды у верхнего края корпуса, чтобы не произошло отрыва нижней поверхности образца песка от воды (в таком положении уровень воды должен быть в течение всего опыта). Затем замеряют температуру воды Тfн с точностью до 0,5 о и замечают на шкале резервуара мерного сосуда её уровень, одновременно включая секундомер. По истечении определенного времени t (20…100 с для медленно фильтрующих песков) отмечают второй уровень воды в резервуаре (замечая время, как и в первом
случае), что дает возможность определить объем воды V, см3, про- |
||||
фильтрующ3 |
|
|
|
|
фильтровавшейся через песок за время t, с. В конце опыта необходи- |
||||
Смо замер ть температуру воды в сосуде Tfk . |
|
|
||
Опыт проводят не менее 3-х раз. |
|
|
|
|
Оп санным методом определяют коэффициент фильтрации при |
||||
б |
|
|
|
|
гидравл ческом град енте, изменяющемся от 0,1 до 1. Для медленно |
||||
х песков ( для которых за 60 с расход воды на фильтра- |
||||
цию не превышает 10 см ) испытание следует проводить при гидрав- |
||||
лическом град енте, равном 1. |
|
|
|
|
О ра откарезультатовиспытаний |
|
|||
Коэффициент фильтрации грунта k10f , |
м/сут, приведенный к ус- |
|||
|
Д |
|
||
ловиям фильтрации при температуре 10 |
оС, вычисляют по формуле |
|||
А864 V |
(53) |
|||
k10f |
tA J |
, |
|
|
где V − объем профильтровавшейся воды при одном замере, см3; t− |
||||
продолжительность фильтрации, с; А − площадь поперечного сечения |
||||
|
|
|
И |
|
фильтрационного цилиндра, см2; − поправка для приведения значе-
ния коэффициента фильтрации к условиям фильтрации воды при температуре 10 оС, рассчитывается по формуле (47); 864 − переводной коэффициент (из см/с в м/сут), J – гидравлический градиент напора, равный 1.
Вычисления проводят с точностью до второго знака после запятой.
Примеробработкирезультатовиспытаний
Исходные данные и результаты испытаний заносятся в табл. 19. Определяется значение температуры в период фильтрации T f как среднее между Tfн и Tfk .
59
Таблица 19
Журнал для определения коэффициента фильтрации песка
номер ис- |
V, |
tm , с |
А, |
Ј |
Tfн , |
Tfк , |
|
|
|
|
10 |
|
|
10 |
|||
T f |
|||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
пытания |
3 |
|
2 |
|
о |
С |
о |
С |
|
k f , |
k f , |
||||||
см |
|
см |
|
|
|
|
|
|
|
м/сут |
м/сут |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|||||||
1 |
6 |
115 |
40 |
1 |
20 |
21 |
20,5 |
1,315 |
0,85 |
0,95 |
|||||||
2 |
8 |
125 |
40 |
1 |
21 |
22 |
21,5 |
1,345 |
1,03 |
||||||||
3 |
7 |
120 |
40 |
1 |
20 |
21 |
20,5 |
1,315 |
0,96 |
|
|
|
|||||
По формуле (47) рассчитывается величина поправки для при- |
|||||||||||
фильтрац |
|
|
|
|
|
||||||
ведения значен я коэффициента фильтрации к условиям фильтрации |
|||||||||||
Спри температуре 10 оС. Например, для первого испытания = 0,7 + |
|||||||||||
+0,03 · 20,5 = 1,315. Результаты расчетов заносятся в |
столбец 9 табл. |
||||||||||
19. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По формуле |
(10) рассчитываются значения |
коэффициентов |
|||||||||
в каждом испытании, которые заносятся в столбец 10 |
|||||||||||
табл. 19. Напр мер, для первого испытания |
|
|
|||||||||
|
|
k10f |
|
|
864 |
6 |
|
0,85 м/сут. |
|
(54) |
|
|
|
115 |
40 1,351 1 |
|
|||||||
Определяетсябсреднеарифметическое значение коэффициента |
|||||||||||
фильтрации по формуле (48): |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
10f |
1 0,85 1,03 0,96 |
0,95 м/сут, |
|
(55) |
|||||
|
k |
|
|||||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
Д |
|
|||
которое заносится в |
Астолбец 11 табл. 19. |
|
|
||||||||
Вывод. Расчетное значение коэффициента фильтрации песка со- |
|||||||||||
ставляет k10fr 0,95 |
м/сут. Согласно табл. 16 и 17 песок пылеватый, |
||||||||||
водопроницаемый. |
И |
|
6.3. Определение коэффициента фильтрации глинистого грунта в компрессионном приборе полевой лаборатории ПЛЛ-9
Метод распространяется на определение коэффициента фильтрации глинистых грунтов на образцах как ненарушенного (природного), так и нарушенного сложения.
Необходимоеоборудование иприборы
Компрессионный прибор из комплекта полевой лаборатории Литвинова ПЛЛ-9; воронка; сосуд для слива воды вместимостью 1 л; секундомер; термометр.
60