Лабораторная работа №

Лабораторная работа №

Определение коэффициента фильтрации песчаных грунтов

в фильтрационном приборе СОЮЗДОРНИИ

ПКФ-СД

Водопроницаемостью называют способность грунтов пропускать (фильтровать) через свои поры воду. Водопроницаемость характеризуется коэффициентом фильтрации К_ф_., представляющим собой скорость фильтрации воды при напорном градиенте, равном единице.

Коэффициент фильтрации используется при определении притока воды к котлованам, дренажным и водонапорным устройствам, расчете осадки фундаментов во времени, фильтрационных потерях воды через земляные сооружения и т.д.

Если пропускать воду через образец грунта площадью А и толщиной L при напоре Н, то за время t профильтруется вода в объеме:

V = K_ф A (H / L) t = K_ф A I t,

где I = H/L – гидравлический градиент.

Тогда коэффициент фильтрации:

K_ф = V / A I t . I = H/L = 1.

Тогда окончательно имеем:

K_ф = V / A t .

Коэффициент фильтрации зависит от гранулометрического состава и плотности грунта, температуры воды и некоторых других факторов.

Задание 1.

Определение коэффициента фильтрации песчаных грунтов

с использованием прибора СОЮЗДОРНИИ ПКФ-СД.

На рабочий цилиндр (1) навинтиь дно (3), на основание которого

Предварительно необходимо уложить металлическую сетку (4), предотвращаю-

щую вымывание пылеватых частиц из пробы грунта. Рабочий цилиндр с навинченным дном далее именуется фильтрационной трубкой. Фильтрацион- ную трубку взвесить с точностью до 1 г. И полученный результат занести в рабочий журнал (см. приложение №2), указав номер прибора.

Измерить начальную высоту фильтрационной трубки Н_о для чего опус- тить в нее металлическую линейку до упора в металлическую сетку и зафикси-

ровать расстояние от сетки до верхнего торца фильтрационной трубки.

Измерение провести три раза в точках, расположенных под углом 120^о,

Рассчитать среднее значение и результат занести в рабочий журнал.

Подготовка грунта.

1.Высушить подлежащий испытаниям грунт до воздушно-сухого состояния на

воздухе или в термостате (сушильном шкафу) при температуре не более 60⁰С.

2.Высушенный грунт высыпать на ровную поверхность конусом. Разровнять

Грунт слоем равномерной толщины и разделить взаимно перпендикулярными

линиями, проходящими через центр на 4 части. Две любые противоположные части объединить. Повторить такие операции до тех пор , пока масса грунта

не составит 2 кг.

3.Просеять отобранный грунт через сито с размером ячейки 5 мм. и отобрать из

Просеянного грунта навечку массой 450 г. с точностью 1 г.

4.В случае, если грунт не подвергался предварительному просушиванию в сушильном шкафу, определить гигроскопическую влажность грунта в отобран -ной пробе.

W_г = ( М_в – М_с) / (М_с – М_ч )

где: W_г – гигроскопическая влажность в долях единицы;

М_в – масса влажного грунта с чашкой, г.

М_с – масса высушенного грунта с чашкой, г.

М_ч – масса чашки, г.

Формирование образца.

5.Засыпать в рабочий цилиндр первую навеску, вставить в него трамбовку,

соответствующую изменению №1 к ГОСТ 25584-90 (масса груза 0,5 кг. Высота падения груза 0,3 м) и произвести 40 ударов по уплотняемому грунту.

6. Замерить с точностью до 1 мм в трех точках (см.п.6) расстояние от поверх- ности уплотненного грунта до верха цилиндра.

7.Результаты замеров записать в рабочий журнал и определить среднее значение.

8.Взрыхлыть поверхность уплотненного слоя ножом на глубину 1-2 мм.

9.Засыпать в рабочий цилиндр вторую навеску, провести операции по п.п.1-4.

10.Засыпать в рабочий цилиндр третью навеску, провести операции по п.п.1-3.

11.После завершения операций уплотнения грунта рабочий цилиндр с грунтом

Взвесить с точностью до 1 г. и занести результаты взвешивания в рабочий журнал.

12.Остаток грунта прикрыть влажной тряпкой и сохранить для последующего определения фактической влажности по ГОСТ 5180-84.

13.На поверхность уплотненного грунта в рабочем цилиндре засыпать гравий с размером частиц 2-5 мм таким образом, чтобы толщина слоя гравия составила 5-10 мм.

Насыщение образца водой.

14.Фильтрационную рубку с уплотненным грунтом поместить во входящий в комплект прибора металлический стакан (7), высота которого соответствует

верхнему уровню грунта в рабочем цилиндре. Заполнить этот стакан водой на2/3 высоты и выдержать перед проведением следующей операции в течение 30 минут.

15.Перенести стакан с помещенной в него фильтрационной трубкой в резервуар

с водой емкостью 8-10 л. И довести уровень воды в этом резервуаре до высоты на 10-15 мм. Выше верхней кромки стакана.

16.Выдержать стакан в резервуаре с водой до появления зеркала воды над слоем гравия и зафиксировать время насыщения грунта водой в рабочем журнале.

17.Осторожно долить воду во внутреннюю полость фильтрационной трубки на

1/3 ее высоты и перенести прибор вместе с металлическим стаканом в ванну

для проведения замеров длительности фильтрации, расположив его таким образом, чтобы нулевая отметка водомерной трубки находилась на уровне глаз.

Проведение испытания.

18.Долить во внутреннюю полость фильтрационной трубки воду до уровня, превышающего не менее ,чем на 0,5 см. нулевую отметку водомерной трубки

(каждое деление на водомерной трубке соответствует 0,5 см.)

19.Проверить уровень воды в металлическом стакане и ,в случае необходимости, заполнить его водой доверху.

20.Установить в металлический стакан термометр для измерения температуры воды в процессе испытаний.

21.Провести первый замер длительности фильтрации по секундомеру, включив

последний в момент, когда уровень воды в водомерной трубке достигнет нулевого деления, и выключив, когда он установится на отметке 5 см., и зарегистрировать при этом температуру воды. Уровень воды в фильтрационной

трубке в процессе испытаний не должен опускаться ниже поверхности слоя гравия.

22.В случае, если длительность фильтрации превышает 2 минуты, второй замер провести при падении уровня воды до отметки 2см. В противном случае все последующие замеры проводить при падении уровня до отметки 5 см., во всех

случаях регистрируя температуру воды. Уровень воды в фильтрационной трубке в процессе испытаний не должен опускаться ниже поверхности слоя гравия.

23.В случае, если длительность фильтрации по п. 34 превышает 2 минуты, все последующие замеры провести при падении уровня воды до отметки 1 см.

В противном случае все последующие замеры проводить при падении уровня до отметки 2 см., во всех случаях регистрируя температуру воды. Уровень

Воды в фильтрационной трубке в процессе испытаний не должен опускаться ниже поверхности слоя гравия.

24.В случае, если длительность фильтрации по п. 35 превышает 10 минут,

градиент напора при проведении испытания необходимо принять равным 2.

Для этого фильтрационную трубку вместе с подставкой необходимо извлечь из

металлического стакана и установить ее в ванну без стакана.

25.Измерение длительности фильтрации при выбранных уровнях падения воды

и градиенте напора следует провести не менее 4 раз, рассчитав после этого среднее значение.

Обработка результатов.

26.Рассчитать коэффициент фильтрации по формуле:

К₁₀ = 864 (I / t_m ) φ ( S / h_o ) / ( 0,7 + 0.03 Т_ф )

где: К₁₀ – коэффициент фильтрации, м/сут.;

I - высота фильтрующего слоя песка, определяемая как разность между общей высотой фильтрационной трубки Н_о и расстоянием от верхнего торца трубки до

поверхности грунта h_з , см.;

t_m – средняя продолжительность фильтрации, сек ;

Т_ф –температура воды, ^оС;

φ ( S / h_o ) – значение функции падения уровня воды, определяемое по таблице

(приложение 4 ГОСТ 25584-90)

S –падение уровня воды в водомерной трубке, см;

h_o – высота первоначального напора воды в приборе от его дна до нулевого

деления водомерной трубки равная 10 для градиента 1 , или 20 – для градиента

напора 2.

Занести полученное значение в рабочий журнал с округлением результатов до 0,1 м/сут, если величина коэффициента фильтрации составляет менее 5 м/сут, и округлением результатов до целых чисел, если коэффициент фильтрации более 5 м/сут.

27.Провести определение влажности исследуемого грунта по ГОСТ 5180-84,

используя отобранную пробу по п.12.

28.Определить интегральную плотность грунта, разделив массу грунта, определенную по п.11, на фактический объем образца, вычисляемый по формуле:

V_φ = (H₀ –h₃ ) F

Где : V_φ –фактический объем образца , см³;

H₀ –общая высотв фильтрационной трубки, см.;

h₃ - расстояние от верхнего торца трубки до поверхности грунта, см;

F - площадь внутреннего сечения трубки, см²;

29.Рассчитать плотность сухого грунта испытанного образца по формуле:

ρ_d = ρ / (1 + 0,01 W _φ ) ;

где: ρ_d – плотность сухого грунта, г/см³ ;

ρ - плотность грунта г/см³ , рассчитанная по п.28

W _φ - фактическая влажность % , определенная по п.27

Значения плотности сухого грунта в опыте и максимальной стандартной плотности сухого грунта, определяемый по ГОСТ 22733-2002, не должны отличаться более, чем на 0,02 г/см³.

30.Формуляр рабочего журнала прилагается.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒