Способ определения коэффициента фильтрации грунтового противофильтрационного экрана

/46ОЩ14 ЕН ехническииаМ.Ярославце еление коэф ых пород ме рфовГосэн в И,В. и др.х расчетов.О иг. Р ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ 1 ННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ ЬТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Биндеман Н.Н. Опфицнента фильтрации г ртодом инфильтрации из шгоиздат, 1947, с. 48.Бочевар Ф.М., ГармонОсновы гидрогеологическМ.: Недра, 1965, с. 15.801625922(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ГРУНТОВОГО ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ЭКРАНА (57) Изобретение предназначено для исследования водопроницаемости сооружаемых грунтовых противофильтрационых экранов. Цель изобретения - поьппение точности определения началього градиента напора и коэффициента фильтрации грунтового экрана, а также уменьшение трудоемкости проведения опытов, На горизонтально спланированной площадке сооружаешься дрензкный слой 1. На слойукл,дывают1625922 грунт 2 для экрана. Из грунта 2 вырезают вертикальные цилиндры 3, сначала выкапывая круговую траншею 4,Затем на тросе 5, закрепл.иным эатреногу 6, подвешивается обсадная Изобретение относится к исследованию водонепроницаемости сооружаемых грунтовых противофильтрационныхэкранов (из естественных или техногенных грунтов),15Цель изобретения - повышение точности определения начального градиента напора и коэффициента фильтрации грунтового экрана, а также уменьшение трудоемкости проведения опытов.На фиг.1 показана технология вырезки целиков грунтового экрана; нафиг.2 - схема установки по определению коэффициента фильтруемого грунтового экрана.Способ осуществляют в следующемпорядке.На горизонтально спланированнойплощадке сооружается дренажный слой1 толщиной 10-20 см. Грунт, используемый для дренажа, должен иметь значение коэффициента фильтрации минимум на порядок больше, чем у грун 1та экрана и грансостав, исключающий,35большую степень кольматации грунтовэкрана в дренажный грунт (возможенвариант и двухслойного дренажа).При сооружении экрана на дренажномслое изготавливать специальную пло 40щадку нет необходимости. В этом случае определение коэффициента фильтрации производится на любом фрагменте экрана с последующей статистической обработкой полученных реэуль 45татов.На дренажный слой 1 площадки укладывается грунт 2 для экрана по технологии, идентичной с проектной технологией сооружения экрана. Затем наплощадке иэ экранного грунта 2 выре 50заются вертикальные цилиндры-целики 3 диаметром, равным внутреннемудиаметру обсадных фильтрационныхтруб-пьезометров. Технология вырезкицилиндров целиков следующая (фиг.1),55Выкапывается круговая траншея 4 додренажного слоя. Траншея выкапывается таким образом, чтобы в центре ее труба-пьеэометр 7. По мере вырезания ципиндра 3 труба-пьезометр 7 опускается. Цилиндр 3 заливается жидкостью. Скорость фильтрации определяется аналитическим путем, 2 ил,остался целик грунта экрана в форме усеченного конуса, диаметр верхнего основания которОго больше внутреннего диаметра обсадной трубы на 3-5 см а диаметр нижнего основания - на 20 У 30 см.Затем над целиком на тросе 5, закрепленным за треногу 6, подвешивается обсадная труба-пьеэометр 7 (фиг,1), Вертикальность ее подвески контролируется с помощью двух уровней, установленных на специальных площадках, перпендикулярных к оси трубы. Труба выполняет роль шаблона, с помощью которого аккуратно вырезается маленькими пилками-ножовками грунтовый цилиндр. По мере вырезания цилиндра 3 труба 7 опускаетя на него (по принципу опускного колодца), Вырезка грунтового цилиндра 7 продолжается до тех пор, пока нижний торец трубы 7 треугольной формы не опустится на поверхность дренажного слояЗатем крышка трубы снимается, уточняется высота грунтового цилиндра (1). Производится герметизация пристенного пространства трубы с помощью заливки по внутренней стенке трубы суспензии из более мелкодисперсного грунта, чем грунт экрана, При окончании герметизации горизонтальная поверхность целика очищается от суспенэии и покрывается слоем крупнозернистого песка толщиной 1 см для защиты от кольматажа взвешенными в фильтрующей жидкости частицами. Изготавливаются три целика разных диаметров для насадки разных по диаметру фильтрационных труб-пьеэометров (41, 30 и 25 см).Впоследствии определение коэффициента фильтрации проводится параллельно на трех трубах, чтобы зафиксировать качество герметизации пристенного пространства и наличие большого количества защемленного воздуха. Далее в трубу тонкой струей с неболь" шой высоты (для предотвращения от размыва поверхности экрана) наливаетсяслой реально фильтрующей жидкости до уровня фланцев. Далее на трубу надевается крышка 8 конусного сечения (конусная форма дает уменьшение скапливания под крышкой воздуха), которая герметически стыкуется с фланцами трубы через резиновую прокладку 9 и закрепляется болтами 10. На крьппку через герметичный переходник монтируется стеклянная трубка-пьезометр 11 диаметром 0,6 см с металлической линейкой (фиг,2), Затем уровень жидкости поднимается путем налива ее через воронку 12 в пьезометр 11. Воздух выпускается через кран 13, который занрывается при достижении максимального уровня в пьезометрической трубке,Труба тщательно термоиэолируется с помощью оболочки (например,поролоновой), изготовленной из материалов незначительной теплопроводности, для поддержания стабильной температуры фильтрующей жидкости, так как изменение температуры жидкости изменяет ее объем, что может исказить эамеряемые напоры и расходы.Для контроля за температурой жидкости в крышку трубы герметиче.ки монтируется термометр 14, опущенный в фильтрующую жидкость. Сам термометр также термоиэолируется.С момента заливки целика жидкостью начинаются процессы впитывания и фильтрации жидкости в грунтовый целик. Для регистрации окончания процесса впитывания (с сохранением лишь одного процесса фильтрации) определяется скорость движения жидкости в грунтовом целике, При стабилизации скорости проникновения жидкости через грунтовый экран при одних и тех же уровнях жидкости в пьеэометре можно считать, что процесс впитывания жидкости в грунт закончился и продолжается лишь один процесс - процесс фильтрации - движения воды в порах грунта под действием гравитационных сил.Скорость фильтрации (Ч) определяется по формулех( - )Пг. 1 22где Й - внутренний диаметр трубкипьезометра;0 " внутренний диаметр обсадной трубы; Ь - высота столба жидкости отоснования целика до уровняжидкости в пьезометре в момент времениЬ - высота столба жидкости соот 2Вветствующая уровню жидкостив пьезометре в момент времениПри опускании уровня до Ь жидкостьснова наливается в трубку до уровняЬ 1, фиксируется время йи 1 г. Данные по вычисленным скоростям проникновения жидкости в грунтовый цилиндрзаписываются в журнал и анализируются.Параллельно проводятся аналогичныеизмерения и вычисления скорости проникновения жидкости в грунт в труб ках-пьезометрах других диаметров,Нри качественном кольматаже пристенного пространства скорости проникновения жидкости в целиках разных диаметров должны быть близки по значе нию (отличаться не более, чем на10/).При стабилизации скорости проникновения жидкости в грунтовый целикприступают к замерам, по которым выЗ 0 числяется ко ффици нт фильтрации, Замеры ведутся при разных градиентахнапора, Наличие дрен,жного слоя внижней плоскости грунтового изикацилиндра дает точное значение давле 35ния на уровне контакта экрана-дренажа, близкое по значе.чию к атмосФерному давлению, что позволяет точно вычислить напоры и напорные град, енты,так как направление фильтрации, пло 4 щадь, через которую происходит фильтрация, также точно известны.Замеряются уровни воды в трубкепьеэометре Ь 1 в момент времени С, иЬ 2 в момент времени г.г, температура45 дильтрующей жидкости Т, Коэффициент фильтрации, приведенный к температуре жидкости 10 С, определяетсяпо формулеА ЬгК - 1 п50с С Ь,г.с 1где А = 1 (1 - высо;а грантовогоцилиндра-целика 155 лтемпературная поправка, ь =0,2+0)0 З ,Вычисленные значения К О для целиков разного диаметра и при разных30 4 ц ЬдК щ аф,Ра объем жидкости, прошедшейчерез ресивер в интервалвремени между С, и С, см ; 35й-йд,внутренний диаметр трубы-обсадки, см;напор, зафиксированный наманометре ресивера в момент 40времени 1, см. вод,ст.;напор, зафиксированный в могде ц градиентах напора не должны значительно отличаться друг от друга,При определении водопроницаемости очень мелкодисперсных грунтовых экранов (типа жирных глин) значение5 стабилизированной скорости проникновения жидкости через грунт может быть близкой к нулю, что характеризует для данного грунта наличие на чального градиента напора (вследствие значительных по величине внутренних сил в грунте, превосходящих гравитационные силы для данного веса столба жидкости). Поэтому в этом15 случае необходимо перейти к монтажу устройства, обеспечивающего более значительные градиенты напора, Это устройство ( фиг.2 ) состоит из расределительного бачка 15 с жидкостью ресивера-воюпометра) соединенного с баллоном 16 со сжатым воздухом.Напор регистрируется с помощью манометра 17, вмонтированного в ресивер, а объем профильтровавшейся жидкос ти - при помощи стеклянного сектора со шкалой, вмонтированного в стенку ресивера. Коэффициент фильтрации в этом случае определяется по формуле мент С ,л6 - температурная поправка,Для определения плотности экранного грунта по окончании опыта производится распиливание целика по плоскости его соприкосновения с дренажным слоем, Труба вместе с экранным грунтом взвешивается на весах (типа почтово-багажных). Вес трубы без грунта определяется до опыта, Объем грунта известен, Средняя влажность определяется путем отбора проб по высоте цилиндра-целика, Плотность сухого грунта определяется по известной зависимости. По значениям влажности и пористости грунта можно судить о степени заполнения пор грунта защемленным воздухом.Формула изобретенияСпособ определения коэффициента фильтрации грунтового противофильтрационного экрана, включающий налив на поверхность грунта ненарушенной структуры натурной фильтрующей жидкости и определение ее стабилизированного расхода и градиентов напора, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения начального градиента напора и коэффициента фильтрации грунтового экрана, а также уменьшения трудоемкости проведения опытов, под экраном сооружают дренажный слой, налив фильтрующей жидкости производят на поверхность изготавливаемого из экранного слоя цилиндри" ческого целика, герметизированного с помощью надетой на него трубы-пьезометра, а определение градиента напора производят путем прямого замера напора на поверхности целиком.Заказ 262 Тираж 378 ПгВНИИПИ Государст эобретенияРаушская писное и ГКНТ СССР венного комитета по и 113035, Москва, Ж,и открытиямб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101