Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
МУ к лаб раб Гидравлика.doc
Скачиваний:
74
Добавлен:
11.05.2015
Размер:
9.12 Mб
Скачать

Лабораторная работа № 9 определение коэффициента фильтрации

1. Сущность и цель работы

Движение жидкости в пористой среде называется фильтрацией. Фильтрация имеет место как при движении грунтовых вод, так и при движении воды под телом гидротехнических сооружений, через земляные плотины, дамбы, водопроводные песчаные фильтры и т.п.

Законы движения грунтовых вод находят широкое применение при решении различных инженерных задач, например, при определении количества воды, притекающей к колодцам или водонапорным галереям, при определении размеров фильтров буровых скважин, при расчете понижения горизонта воды в колодцах, при откачке грунтовых вод и т.п.

Весьма важную роль играют законы движения грунтовых вод при расчете устойчивости гидротехнических сооружений и фильтрации под ними.

Расход фильтрационного потока Q выражается эмпирической формулой, называемой основным законом фильтрации

. (1)

Здесь – коэффициент фильтрации, зависящий от рода грунта и температуры воды;

J – гидравлический уклон, представляющий собой потерю напора по длине на единицу длины фильтрационного потока

; (2)

m – показатель степени (m=1 при ламинарной фильтрации, m=1…0,5 – турбулентной).

Из формулы (1) можно выразить скорость фильтрации

. (3)

Из формулы (3) вытекает физический смысл коэффициента фильтрации . Он характеризует скорость фильтрации при гидравлическом уклонеJ=1 и имеет размерность скорости.

При ламинарной фильтрации (m=1) зависимости (1) и (3) могут быть представлены формулами Дарси:

. (4)

Коэффициент фильтрации определяется различными методами:

1) полевой;

2) лабораторный;

3) метод использования эмпирических формул.

Полевой метод используется геологами в полевых условиях, где грунт находится в естественном состоянии, поэтому этот метод наиболее точен.

Метод использования эмпирических формул – это расчет коэффициента фильтрации по определенной формуле для сходных условий. В частности, для разнозернистого песка применяется формула Хэзена:

, м/сутки (5)

где – числовой коэффициент, принимаемый равным единице, при определении коэффициента в метрах/сутки;

–постоянная для данного грунта, принимаемая для чистых песков в пределах 1000…700;

–эффективная величина зерна в мм, принимаемая равной размеру такого зерна, меньше которого в данном грунте содержится всего лишь 10% зерен (по весу); принять равным 0,5 мм;

–коэффициент, учитывающий вязкость воды по Хэзену:

, (6)

где – температура в градусах Цельсия.

Формула Хэзена применима для песков, имеющих мм.

Есть и другие эмпирические формулы для определения коэффициента фильтрации (Е.А. Замарина, М.И. Зауэрбрея и др.).

В лабораторном методе коэффициент фильтрации определяется на приборе Дарси.

Целью настоящей работы является определение коэффициента фильтрации по эмпирической формуле Хэзена и опытным путем на приборе Дарси, а также сравнение полученных результатов.

2. Описание установки

Прибор Дарси (рис. 15) представляет собой цилиндр 1, диаметра , заполненный грунтом, извлеченным из шурфа с сохраненной его естественной структурой. Образец грунта лежит на сетке 2.

Рис. 15

Установившийся режим движения обеспечивается поддеранием постоянной отметки поверхности воды в приборе благодаря сбросу излишков воды через сбросную трубу 3. Но боковой поверхности цилиндра на расстоянии друг от друга установлены пьезометры 4.