Определение коэффициента фильтрации
Во все формулы предыдущего параграфа, определяющие скорость фильтрации, входит коэффициент фильтрации , имеющий исключительно большое значение во всех фильтрационных расчетах. Величина этого коэффициента обычно определяется опытным путем на установке, подобной изображенной на рис.4. Установку загружают опытным образцом грунта и, измеряя расход фильтрации и потерю напора, путем непосредственного вычисления по формуле (9.3) находят коэффициент фильтрации:
.
Для теоретического определения коэффициента фильтрации различными авторами предложен ряд эмпирических расчетных формул. Некоторые из них, применимые только для песчаных грунтов, приводятся ниже. В этих формулах k –коэффициент фильтрации, см/с; –абсолютная вязкость жидкости, П.
Одной из таких формул является формула Газена
, (9.11)
где de –эффективный диаметр, см, определяемый по указанному выше методу; с –некоторый коэффициент, учитывающий пористость грунта иимеющий следующие значения: для очень плотных песков с=0,8, для песков средней пористости с=1,55, для песков, составленных из округленных частиц, почти одинакового диаметра.
Для воды формула Газена может быть представлена в следующем виде:
, (9.12)
где t –температура воды в С.
Следует иметь в виду, что формула Газена применима для грунтов с эффективным диаметром от 0,1 до 3 мм.
Приведем формулу Слихтера
, (9.13)
где –коэффициент, зависящий от пористости т и просвета фиктивного грунта и равный .
Под эффективным диаметром de в этой формуле, в отличии от формулы Газена, понимают средний весовой диаметр частиц, определенный по весовой кривой, т. е. такой диаметр, который весовые количества частиц мельче и крупнее его поровну.
Для воды при t = 10° С, когда = 0,01333 П, формула Слихтера принимает вид
. (9.14)
При приближенных расчетах можно принимать следующие средние значения коэффициента фильтрации , см/с:
для грунтов очень большой проницаемости (средний и крупный гравий с примесью очень крупного песка) – 0,5-1;
грунтов большой проницаемости (крупный песок с мелким гравием) –0,2-0,5;
грунтов средней проницаемости (среднезернистый песок, чистый мелкий песок) – 0,1-0,2;
грунтов малой проницаемости (слабоглинистый песок, очень мелкий песок) – 0,01-0,02.
Для грунтов очень малой проницаемости Н. Н. Павловский рекомендует следующие значения, см/с:
для песчаных грунтов с некоторой примесью глины – 0,006-0,007;
песчано-глинистых грунтов – 0,003-0,004;
проницаемых глин – 0,001.