Лабораторная работа № 5
Определение коэффициента фильтрации песчаного грунта
Цель работы: Определение коэффициента фильтрации песчаного грунта
Содержание работы
Фильтрация – движение воды в грунтах при условии полного заполнения пор. Коэффициент фильтрации представляет собой
скорость фильтрации при напорном градиенте, равном единице. Он выражается в см/сут и используется при определении притока воды в строительные котлованы, проектировании дренажных сооружений и т.д.
Материалы и оборудование: прибор КФ–00М, песок, емкость с водой, градусник, секундомер.
Рисунок 3. Схема прибора КФ–00М: 1 – фильтрационная трубка с образцом грунта; 2 – планка со шкалой; 3 – корпус; 4 – подъемный винт; 5 – мерный стеклянный баллон с водой
Порядок выполнения работы
1. Наливают в корпус воду и вращением подъемного винта поднимают подставку с планкой до градиента равного 1.
2. Заполняют фильтрационную трубку грунтом и ставят ее на подставку.
3. Вращением винта медленно погружают фильтрационную трубку с грунтом в воду до градиента 0,8. В таком положении прибор оставляют до появления в верхнем торце цилиндра влаги, о чем судят по изменившемуся цвету грунта.
4. Помещают на грунт сверху латунную сетку и надевают на фильтрационную трубку муфту и вращением подъемного винта опускают фильтрационную трубку в крайнее нижнее положение.
5. Заполняют мерный баллон водой, предварительно измерив ее температуру, зажимают его отверстие большим пальцем и, быстро опрокинув, вставляют в муфту фильтрационной трубки так, чтобы горлышко баллона соприкасалось с латунной сеткой.
6. Прорыв в мерный баллон крупных пузырьков воздуха свидетельствует о том, что горлышко его отстоит на значительном расстоянии от поверхности грунта. В этом случае баллон опускают на 1...2 мм и добиваются того, чтобы в него равномерно поднимались мелкие пузырьки воздуха.
7. Устанавливают планку на градиент 0,6 и доливают воду в корпус до верхнего края.
8. Отмечают по шкале уровень воды в мерном баллоне, пускают секундомер и по истечении определенного времени (60…120 с) замечают второй уровень воды в мерном баллоне, что дает возможность определить расход воды, профильтровавшейся через грунт за время. Для получения средней величины коэффициента фильтрации замеры повторяют при различных положениях ее уровня в мерном баллоне.
9. Опустив цилиндр с грунтом в крайнее нижнее положение, снимают мерный баллон, заполняют его водой и вновь вставляют в муфту.
10. Устанавливают планку на гидравлический градиент 0,8. Далее поступают согласно рекомендациям п. 8.
11. Все данные замеров заносят в таблица 7. По данным опыта рассчитывают коэффициент фильтрации K10 при t=10ºC, м/сут:
Q
,
где Q – расход воды, мм; F – площадь поперечного сечения цилиндра, см2; T – время фильтрации, с; i – напорный градиент; r – температурная поправка (0,7+0,03t); t – температура фильтрующейся воды;
864 – переводной коэффициент из см/с в м/cут.
Таблица 7 – Журнал испытаний
№ опыта |
Тип грунта |
F, см2 |
i |
T, с |
Q, мл |
r |
K, м/сут |
1 |
Песок |
25 |
0,6 |
25 |
20 |
1,24 |
36,7 |
2 |
Песок |
25 |
0,8 |
11 |
20 |
1,24 |
61,6 |
12. Определяют коэффициент фильтрации K, м/сут, по эмпирической формуле Н.Н. Маслова:
,
где d10 – действующий диаметр, мм, значение которого определено в работе №3.
Определение K по эмпирической формуле является приближенным.