Определение коэффициента фильтрации методом Нестерова

Для определения коэффициента фильтрами неводонасыщенных грунтов, т.е. грунтов, залегающих в зоне аэрации, используется метод налива воды в шурф.

Сущность метода заключается в создания вертикального фильтраци­онного потока, просачивающегося через сухой грунт вниз от дна шурфа, измерении площади сечений потока, расхода и гидравлического уклона, т.е. всех параметров закона Дарси кроме k_ф.

закон Дарси Q=k_ф*ω*J

Условия движения воды в зоне аэрации существенно отличается от условия ее движения в водонасыщенных грунтах. Вода, поступающая в шурф, впитывается в сухой грунт и движется в нём не только под дей­ствием сил тяжести направленных вниз, но и капиллярных сил, которые могут действовать во всех направлениях. Благодаря действию этих сил вода, просачиваясь из шурфа в сухой грунт, растекается, образуя ув­лажненную зону (фигура увлажнения), форма которой изменяется во вре­мени, вытягиваясь вниз (рис4.5)

Рис. 7. Схема наливов воды в шурф

а - различные интервалы времени: 1-t₁, 2- t₂, 3- t₃

б – линии тока воды при её инфильтрации из шурфа

По мере увеличения глубины промачивания темп изменения фи­гуры увлажнения замедляется, и расход воды на инфильтрацию из шурфа стабилизируется. Однако даже при постоянном расходе ли­нии токов инфильтрационного по­тока не параллельны между со­бой, т.е. площадь горизонталь­ного сечения потока, а значит и его скорость меняются с глу­биной. Влияние растекания ог­раничивают специальной схемой опытных установок или учитыва­ют в расчетных формулах. Таким образам, существующие методы позволяют установить величину коэффициента фильтрации только приблизительно, но с точностью вполне приемлемой для практиче­ских целей.

При инженерных изысканиях используются методы наливов, разрабо­танные А.К.Болдыревым, Н.К.Гиринским, Н.С.Нестеровым, Н.Н.Биндеманом, Н.Н.Веригиным.

Рис. Установка в натуре

1)Большое кольцо 2)Малое кольцо R=146мм 3)Крышка 4)Кольцо для пробы песчаного грунта 5)Мерный сосуд V=0,5л 6) Емкость с водой.

Порядок выполнения работы.

1. Зачищаем площадку.

2. Помещаем кольцо до определенной глубины (риски на

кольце).

3. Устанавливаем внутри кольца спичку с острой головкой, относительно которой будем мерить уровень воды.

4. Заполняем кольцо водой и поддерживаем определенный

напор Н, дополняя постоянно из мерной емкости 0,5 л, при

этом фиксируется время t, за которое вливается вода из

мерной емкости. Опыт проделываем до тех пор, пока в

опыте n и в опыте (n-1) не будут примерно равные значения.

Таблица 1

k_ф = Q_уст /ω*J

ω=пR^2, R = 7,3см, J =1

Получаем, что ω =167,3 см²

k_ф=24/167,3*1=0,14см\мин=0,01м\сут

2.7.4 Определение классификационных характеристик песчаного грунта режущего кольца.

Плотность и угла внутреннего трения в естественном состоянии определяется на образце,взятом из грунта.В песчаном грунте задавливаем кольцо. Размер 0,06х0,075.Вынимаем вместе с песком. Песок срезаем по двум основаниям цилиндра. Вес песка в цилиндре в естественном состоянии(грамм) - ρ=m/V.

Далее определим влажность нашего песка:

W=(mв-mс)/ mс W=(93,007-87,17)/87,17-22,36 =0,08

Положим грунт в бюкс №283 и взвесим его. Вес влажного песка =93,007

После высушивания mс=87,17

Табличное значение ρ_s =2,65,отсюда мы найдем ряд характеристик:

ρd=ρ/(1+W)=20/8*(1+0,08)=1868 кг/м³ –плотность сухого грунта.

ρ=m/V =1,615/0,0008=2,018 кг/м³ – плотность грунта в естественном состоянии.

N=1- ρ_d/ρ_s=1-0,7=0,3 –пористость

L= (ρ_s- ρd)/ ρd =(2660-1868)/1868 =0,42 -коэффициент пористости.