Определение коэффициента фильтрации в полевых условиях
Табл.3. Ведомость отбора проб
| № п/п | Наименование выработки | Глубина отбора, м | Вид образца | Наименование грунта | Вид испытаний | |||
| Плотность | Влажность | Пластичность | Гран. состав | |||||
| Скважина | 1,1 | бюкс №305 | Глинистый | + | ||||
| Скважина | 1,1 | Пакет | Глинистый | + | ||||
| Скважина | 1,1 | грунтонос | Глинистый | + | ||||
| Обнажение | 0,5 | Режущее кольцо | Песчаный | + | ||||
| Обнажение | 0,5 | бюкс №063 | Песчаный | + | ||||
| Обнажение | 0,5 | пакет | Песчаный | + |
Определение естественной плотности
| Наименование грунта | m1, г | m2,г | m3,г | D,см | H,см | V,см3 | ρ,г/см3 |
| глинистый | 40,6 | 13,5 | 36,5 | 2,36 | 3,73 | 16,31 | 1,92 |
| песчаный | 43,3 | 15,2 | 41,7 | 5,6 | 49,23 | 1,15 |
m1 – масса грунтоноса (режущего кольца) с грунтом
m2 - масса грунтоноса (режущего кольца)
m3 – масса грунта
Штангенциркулем измерили внутренний диаметр D и высоту Н режущего кольца (грунтоноса), определили их массу m2 . Вычислили объем кольца (грунтоноса) V с точностью до 0,1 смЗ:
Кольцо (грунтонос) с грузом взвесили (m1) и рассчитали плотность грунтов, учитывая, что m3= m1- m2
Определение гранулометрического состава песчаного грунта ситовым методом.
Гранулометрический состав грунта - это весовое содержание в нем частиц различной крупности, выраженной в про центах и отнесенной к массе сухой пробы, взятой для анализа.
Взвешивают на весах 100 г песка. Для определения крупности песка используют набор сит с диаметром ячеек: 2 мм, 0,5 мм, 0,25 мм, 0,1 мм. Собирают сита в колонку, размещая их от поддона в порядке увеличения отверстий. Высыпают навеску грунта в верхнее сито и закрывают его. Пробу грунта просеивают ручным способом. Фракции, оставшиеся на ситах, последовательно взвешивают с точностью до 0,01 г.
Фракция - группа частиц одного интервала размеров.
Потеря песка при просеивании могут составлять не более 0,5 %.
Данные гранулометрического анализа
| Отдельные фракции | Совокупность фракций | ||
| Диаметр фракций, мм | Содержание, % | Диаметр фракций, мм | Содержание, % |
| <0,10 | 6,2 | 0,10 | 6,2 |
| 0,10-0,25 | 61,1 | 0,25 | 67,3 |
| 0,25-0,50 | 8,2 | 0,50 | 75,5 |
| 0,50-2,0 | 12,1 | 2,0 | 87,6 |
| >2,0 | 12,3 | >2,0 | 99,9 |
Согласно ГОСТ 25100-95, разновидность песка - мелкой крупности т.к. фракция свыше 0,1 составляет 93,7%. Для построения кривой гранулометрического состава необходимо последовательно про суммировать содержание фракций, начиная с наиболее мелкой. Проводится это в табличной форме. По данным таблицы строят график. По полученной кривой определяют коэффициент неоднородности гранулометрического состава. Для этого по графику находят размеры частиц, соответствующих ординате 10% (d10) и 60% (d60) . Степень неоднородности песка определяется по коэффициенту неоднородности Сu:
где d60 - диаметр, меньше которого в грунте содержится 60% частиц d10 - диаметр, мельче которого в грунте содержится 10% частиц.
Для определения d60 и d10 строят кривую гран. состава.
Суммарная кривая гранулометрического состава песчаного грунта
d60 =0,22 мм
d10 =0,12 мм
СU =d60/d10= 0,22/0,12 =1,83 – песок однородный, т.к. СU<3 (по ГОСТу)
Таким образом песок мелкий, однородный.
Определение разновидностей глинистого грунта, его консистенции и пластичности.
Пластичность - способность материала изменять свою форму при воздействии нагрузок и сохранять её при снятии нагрузки.
WL- влажность на границе текучести; определяется при помощи балансирного конуса, считается достигнутой если под собственным весом конус погружается в грунтовую пасту по черту (Рис.13)
Wр - влажность на границе раскатывания; определяется раскатыванием грунта в жгутики, считается достигнутой, если жгутик при диаметре около 3 мм растрескивается и рассыпается на части.
 |
| Вид влажности | № бюкса | m1, г | m2,г | m3,г | Величина влажности |
| WL | 38,5 | 31,1 | 15,2 | 46,5% | |
| Wp | 29,0 | 26,4 | 13,5 | 20,2% |
m1- масса бюкса с влажным грунтом
m2 - масса бюкса с сухим грунтом
m3 – масса бюкса
WL = (т1-m2) / (m2-m3) =(31,1-31,1)/(31,1-15,2) =46,5%
Wp = (т1-т2) / (m2-m3) =(29,0-26,4)/(26,4-13,5)=20,2%
Разновидность глинистого грунта определяем по числу пластичности Jp.
JР = WL - Wp =0,465-0,202=0,263
Представленный грунт – глина.
Консистенцию глинистого грунта определяют по показателю текучести JL.
JL = (W- Wp) / Jp=(0,22-0,202)/0,263=0,07 – глина мягкопластичная.
Определение весовой влажности.
| № бюкса | Наим. грунта | m1, г | m2,г | m3,г | W,% |
| Глинистый | 40,6 | 36,5 | 13,5 | ||
| Песчаный | 43,3 | 41,7 | 15,2 |
m1 - масса бюкса с влажным грунтом
m2 - масса бюкса с сухим грунтом
m3 – масса бюкса
Для определения влажности применяется тот же грунт, что и для определения плотности. Взвесили пустой бюкс (m3) и этот же бюкс с влажным грунтом с точностью до 0,1 г (m1). Бюкс с грунтом поместили в сушильный шкаф. На следующем занятии бюкс с сухим грунтом взвесили с той же точностью (m2).
Влажность рассчитывали по формуле
W063= (m1-m2) / (т2-т3) = (40,6-36,5) / ( 36,5 – 13,5) = 0,22*100% =22 %
W305 = (m1-m2) / (т2-т3) = (43,3-41,7) / ( 41,7 -15,2) = 0,06*100% =6 %
4. Гидрогеологические исследования
Фильтрация представляет собой движение воды. Коэффициент фильтрации определяет скорость фильтрации при гидравлическом градиенте равном 1.
Мы определяли коэффициент фильтрации методом налива. Для того чтобы определить данный коэффициент, мы использовали фильтрующую трубку высотой 100 мм, площадью 25 см. Чтобы гидравлический градиент был равен 1, мы фильтрующую трубку заглубили в песок наполовину, тогда столб воды в верхней половине будет равен длине пути фильтрации L при равенстве i=1. Мы предварительно наполнили поры песка водой. В фильтрующую трубку медленно подливали 250 см3 воды при включенном секундомере, поддерживая постоянный уровень воды. В результате объем 250 см3 мы профильтровали за 432,94 с.
 | |||
 | |||
h1
 | ||||||||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||||||||
 |  | |||||||||||||||||||||||||
| | |||||||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||||||||
h2
h1= h2
Определяем коэффициент пористости:
, где
Q – расход,
F – площадь сечения,
T – время,
i – напорный градиент,
r – температурная поправка,
r=0,7+0,03*t
| Грунт | Q, см3 | F, см2 | Т, с | i | r | Кф |
| Песок | 432,94 | 1,45 | 11,01 |
Определение фuзико-механическux характеристик грунтов.
- Удельный вес грунта γ = p*g, кН/м3
-Плотность сухого грунта ρd = ρ/(1 +W) , т/ м3
- Коэффициент пористости е = (ρs -ρd )/ρd
- Удельный вес грунта, взвешенного в воде γsв = ((ρs -ρw)/(1 +e))*g , кН/м3
- Коэффициент водонасыщения Sr = (W* ρs)/( е* ρw), где pw - плотность воды (1,0 т/м3)
Пористость - это отношение объема пор в грунте к объему всего грунта.
Коэффициент пористости - это отношение объема пор к объему сухого грунта.
Плотность частиц грунта ρs определяют пикнометрическим способом: для глины ρs составляет 2,74 г/см3 , для песка - 2,66 г/см3 .
Тиксотропность - специфическое свойство грунта, способность изменять свои свойства при определенной влажности при воздействии динамических нагрузок.
Фuзико-механические характеристики глины
γII = p*g =1,91*9,81=18,82( кН/м3 )
ρd = ρ/(1 +W) = 1,91/(1+0,22)=1,57( кг/м3 )
е = (ρs -ρd )/ρd = (2,74-1,57)/1,57=0,75
γsв = (ρs -ρw)/(1+e) =(2,74-1)/(1+0,75)=1,01 кН/м3
Sr = (W* ρs)/(e*ρw) = (0,22*2,74)/(0,75*1)=0,803
Физико-механические характеристики песка.
γII = ρ*g = 1,15*9,81=11,23 кН/м3
ρd = ρ/(1+W) =1,15/(1+0,06)=1,08 т/м3
е = (ρs -ρd )/ρd = (2,66-1,08)/1,08= 1,46
γsв = (ρs -ρw)/(1 +e)*g = (2,66-1)/(1+1,46)=0,67 кН/м3
Sr = (W* ρs)/(e*ρw) = (0,06*2,66)/(1,46*1)=0,11
Результаты сведены в общую таблицу: