Способ определения коэффициента фильтрации грунта

/ СТВ В Т Н АВТОРСН УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(21) 3636046/18-25 (22) 19.08;83 (46) 15.10.84. Бюл. В 38 (72) А.В,Голли, О.Р.Голли, Б.И.Далматов и О.А.Шулятьев (71) Ленинградский ордена Октябрьской Революции, ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт и Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники нм, В .Е .Веденеева (53) 539.217(088.8) (56) 1. Булычев В.Г,Механика дисперсных грунтов. М., "Недра", 1974, с.63.2Чаповский Е.Г. Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов М "Недра" 1975 с 135- ,137 (п(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ГРУНТА, заключающийся в приложении к образцу грунтагидростатического давления, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюсокращения времени определения, переприложением гидростатического давления в образце грунта размещают иглудатчика .пороного давления и одновременно с приложением гидростатического давления регистрируют зависимость порового давления от времени,используя которую рассчитывают коэффициент фильтрации.45 ьР 1В( 9 ЬХ,Р 17 1 11189Изобретение относится к фундаменГтостроению, в частности к способамопределения физико"механическихсвойств грунта, и может быть использовано при строительстве дорог и аэродромных покрытий.5Известен способ определения коэффициента фильтрации при действии падающего напора, заключающийся в том,что образец грунта подвергается действию падающего напора за счет приложения гидростатического давлениясверху образца, который вызываетпроцесс фильтрации жидкости через образец. Отфильтрованная жидкость отводится в мерный сосуд. Определеяетсямомент начала установившегося процесса фильтрации, т,е. стабилизациискорости фильтрации. Затем по величинедействующего напора, скорости фильтрации, высоте и площади поперечногосечения образца определяется коэффициент фильтрации 1 .Недостатки способа - его длительность, а также непостоянство напора.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ определения коэффициента фильтрации грунта, заключающийся в приложении к образцу грунта гидростатичес 1 ого давления. Перепад давления наобразце поддерживают постоянным. После достижения стабилизации скоростифильтрации измеряют расход жидкости,на основании которого рассчитываюткоэффициент фильтрации 2, З 5Недостаток известного способа -длительность измерений, обусловленная необходимостью достижения стационарного режима фильтрации. Длительная фильтрация может приводить также 4 Ок испарению профильтровавшейся жидкости из мерного сосуда и к возможным механической и химической суффоэиям грунта, что снижает точностьопределения.Цеяью изобретения является сокращение времени определения,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу определениякоэффициента фильтрации грунта, зак Олючающемуся в приложении к образцугрунта гидростатического давления,перед приложением гидростатическогодавления в образце грунта размещаютиглу датчика порового давления и одновременно,с приложением гидростатического давления регистрируют зависимость порового давления от времени,00 2используя которую рассчитывают коэффициент фильтрации.При действии напора за счет приложения гидростатического давления возникает фильтрация и повышается давление в поровой воде, а следовательно,сжимается газ, обычно присутствующийв грунте,Сжатие газа происходит по закону Клапейрона-Менделеева. Полагаянеизменяемость в процессе фильтрацииза время дй объема поры грунта, получаем, что изменение объема газа( ВЧГ) равно изменению объема водыв дайной поре ( ЬЧ):кЧц (1)Таким образом, исследуя скоростьизменения порового давления во времени, можно определить скорость изменения объема воды.Из закона Клапейрона-Менделееваполучаем: г гн г(Рг( гз Рг 27Тн .где Чг Чт Чг 2 начальный и послег(9дующие объемы газа;Рг, Рг, Рг - начальное и послегф г(фдующие давлениягазаТ , Т(, Т - начальная и последуНфюцие температуры газа.ПринимаяТ Т, .=Т (процесс иэотермический), получим, что объем газа Чг, при давлении в газе Р бравен:Ргн ЧгнЧ - . (1)Аналогично3Ргнгнгя РСледовательно, изменение объема газа Ь Чг эа время Ьй равно:"гйР(н( г Рг(1 (2)ф"г "г( "г р рг( П С другой стороны, объем Ч, воды, профильтровавшейся в элементарный слой (в котором производится измерение порового давления) эа время равен, согласно закону Дарси: где Ч - объем воды, нрофильтровавв(шейся в рассматриваемыйэлементарный слой 11118900 10 Ч0 0011. 0 026.3 5.10.0 110 9( /с к)0 12 - 0 1030 0 1031600 1 025 а 0036 ( фщщщ щщф щщщщщщщ щ )А щ )а2,1 1,4Аналогичным образом находятся ос- соответствовало значению, полученную тальные значения К. По полученным предлагаемым способом, однако время пяти значениям 1 находится его сред- определения возросло более чем в неарифметическое значение. 35 100 РазТаким образом, для определения Необходимо отметить, что для прикоэффициента фильтрации предложенным менения предлагаемого способа не треспособом потребовалось 7,5 мин. буется изготовления специального обоПосле стабилизации процесса фильт" рудования. Способ можно применять рации, что было зафиксировано через . 40 при проведении испытаний в любом 12 ч, были проведены контрольные заме фильтрационном или гидрокомпрессион- ры расходы воды и определен МР спосо- ном приборе, имеющем датчик порового бом-прототипом, значение которого давления. Время й от моментаприложения гндростатического давления, мин ИзменениепоровогодавленияЬР,МПа Промежутоквремени д:СреднеезначениепоровогодавленияРсд,МПа Значение парового давления в момент времени С,МПа 0,0011 0,1031 2,8 0,0010 0,1041 3,3 0,0009 0,1051 3,8 0,0006 0,1058 3,5 0,1025 О, 1036 0,1046 О, 1055 1,0 1,0 3,310,5 2,0 1,0 1,0 3,0 1,О 4,0 5Начальный относительный объем газа 8 0,026Высота образца Ь, см 3,5Площадь поперечногосечения образца Г, смф 150Плотность воды ,кг/см 10Игла внедрена так, что ее входное отверстие находится на расстоянии ЕЧ2,1 см от верха образца и Е щ 1,4 см от низа образца.Определение коэффициента фильтрации проводилось на гидрокомпрессионном приборе, изображенном на фиг, 1. Сразу после установки исследуемого 15 образца грунта 1 в средннио камеру 2 в него внедрялась игла 3 датчика по" рового давления 4 и производились компресионные испытания образца грунта. После стабилизации деформации грунта 20 от каждой ступени нагрузки производилось определение коэффициента фильт. рации как предлагаемым, так и известным способами, Для этого в верхнюю камеру 5, предварительно заполненную 25 водой, подавалось гидростатическое давление. Одновременно с этим непрерывно определялось поровое давление.Запись значений порового давления,определяемого с помощью датчика порового давления, осуществлялась самописцем. Одна из полученных кривыхизменения порового давления Р во времени С после предварительного уплот"нения образца грунта под поршневойнагрузкой 0,12 МПа и при приложениик образцу сверху гидростатическогодавления 0,02 МПа представлена нафиг. 2.По полученной кривой, используяформулу (6) было определено пятьзначений коэффициента фильтрации дляразличных участков кривой. Значенияпорового давления и определенный поним коэффициент фильтрации приведены в таблице,За первый расчетный промежутоквремейи дй = 1 мин произошло изменение порового давления с Р - 0,1025 МПадо Р 2 т 0,1036 МПа, т.е. б Р =0,0011 МПа, Рр = 0,1031 МПа (см.табл. и фиг. 2).Таким образом, М,р согласно формуле (6) равен:Зак исноР 4/ Патент",Ужгород, ул.Проектная, 4 илиал 0 1061 0,1070 7443/30, . Тираж 822 ПодпВНИИПИ Государственного комитета СССпо делам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.,8Продолжение таблицы