Лабораторная работа 4

Определение коэффициента фильтрации (ГОСТ 30416-96)

Коэффициент фильтрации характеризует скорость фильтрации во­ды при единичном напорном градиенте V=К_фI (закон Дарси). Определение коэффициента фильтрации возможно в результате: поле­вых испытаний грунтов с помощью откачек, наливов; лабораторных определений в приборах и косвенных расчетов по данным гранулометрических анализов и известной пористости грунта.

Задание 1. Определение коэффициента фильтрации песчаного грунта в приборе КФЗ. Порядок выполнения анализа:

1. Режущий стакан КФЗ с надетым на него сетчатым дном засы­пают воздушно-сухим песчаным грунтом небольшими слоями в 2-3 см и уплотняют.

2. Наружный цилиндр прибора заполняется до верху водой, и в него постепенно вставляется внутренний с тем, чтобы образец насы­щался водой путем капиллярного поднятия, что способствует более полному удалению воздуха из пор. Когда внутренний цилиндр займет крайнее нижнее положение, на грунт кладут латунную сетку. Поверх­ность сетки должна стать влажной.

3. На шкале напоров, помещенной на внешней поверхности внут­реннего цилиндра (режущего стакана), устанавливают первое значе­ние напорного градиента (I = 0,6), осторожно свинчивая наружный цилиндр, после чего внешний сосуд доливают водой.

4. Мерный сосуд (сосуд Мариотта) заполняют водой и, зажав большим пальцем отверстие, устанавливают на сетку режущего стака­на.

5. Отмечается уровень воды в сосуде Мариотта, включается се­кундомер и определяется количество воды, профильтровавшееся за выбранный интервал времени. Объем фильтрующейся воды не следует брать менее 10 см³, так как.цена деления прибора очень высока и неточность отсчета может значительно исказить результаты.

6. Определяется коэффициент фильтрации (путем тех же опера­ций) для напорных градиентов I = 0,8 и I = 1,0.

7. Данные опыта записываются в журнал и обрабатываются (табл. 6).

Таблица 6

Журнал определения коэффициента фильтрации в приборе КФЗ

Площадь поперечного сечения F = 25 см²

Задание 2. Определение коэффициента фильтрации по эмпири­ческим формулам.

Для песков с эффективным диаметром от 0,1 до 3 мм и коэффици­ентом неоднородности d₆₀ / d_эf < 5 можно использовать формулу Газена:

К_ф - С d_ef (0,7 + 0.037t) м/сут,

где С - эмипирический коэффициент чистоты и однородности песков (для чистых и однородных песков С = 800 + 1200; для за­грязненных глинистых и неоднородных С = 400 + 600);

t - температура воды, °С;

d_еf - эффективный диаметр, мм,

Для среднезернистых и крупнозернистых песков с эффективным диаметром от 0,01 до 5,00 мм можно использовать формулу Слихтера.

К_ф = 496 М d_эf² м/сут,

где М - величина, зависящая от пористости и принимаемая по табл. 7.

Таблица 7

Значения величины М, зависящей от пористости