Способ определения коэффициента фильтрации грунта

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСРЕСПУБЛИК 55 С 01 й 15/08, Е 02 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ под ги плотност АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ярославский политехнический институт (72) В.П.Фатиев, З.Г.Тер-Мартиросян и В.А.Тищенко(56) Бишоп А., Хенкель Д. Определение свойств грунтов в трехосных испытаниях.- М.: Стройиздат, 1961, с.168 - 177.Шулятьев О,А. Автореферат дисс. на соискание ученой степени канд, техн. наук: Изменения во времени напряженно-деформированного состояния водонасыщенных глинистых грунтов при фильтрационной анизотропии под действием полосовой нагрузки. 1983, с,11 - 16.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ГРУНТА Изобретение относится к стро тву, а именно определению коэфф а фильтрации глинистого грунта в лаборатор= ных условиях,Цель изобретения - повышение точности определения путем создания начального напряженно-деформированного состояния грунта,На фиг,1 дана расчетная схема для создания в грунте начального напряженно-деформированного состояния; на фиг,2 - схема стабилометра для осуществления способа; на фиг,З - графики изменения давления.в поровой воде Р во времени т.Стабилометр состоит из жесткой герметичной камеры 1 с втулкой 2. в которой имеется нагрузочный шток 3, передающий 2(57) Изобретение относится к строительству, к определению коэффициента фильтрации грунта на образцах. Цель изобретения - повышение точности определения путем создания начального напряженно-деформированного состояния грунта, При определении коэффициента фильтрации грунта (Кф) образец, отобранный в массиве с глубины Н, размещают в стабилометре, прикладывают к нему нагрузку о, сначала равную по величине массе столба грунта в массиве выше уровня грунтовых вод(УГВ). о =р(Н - Н), а затем - массе столба грунта в массиве от УГВ до глубины Н, п=р Н одновременносприложением нагрузок в образец подают воду остатическим давлением , где р и рр - соответственно рунта и воды, г/см . З.ил.иаай внешнюю нагрузку Р через верхний штамп 0 ь 4 на испытуемый образец 5 грунта, заклю- . ф ченный в резиновую оболочку 6, нижнего перфорированного штампа 7, через который внутрь образца 5 введена тонкая перфорированная игла 8. соединенная трубопроводом 9 с датчиком 10 для замера порового давления. Боковое давление на образец 5 создается пнеамогидраааическоа ) системой, включающей волюмометр, состо- д ящий из стеклянной трубки 11 со шкалой 12, соединенный с камерой 1 трубопроводом 13, рессивер 14 с манометром 15, соединенный с волюмометром трубопроводом 16 с краном 19. Разделительный бачок 20 с во; дой 21 соединен трубопроводом 22 с краном 23 и с нижним перфорированным штампом)5 ч консолид рации грунта; ительной сжи 7. Давление в разделительном бачке 20 создается сжатым воздухом, поступающим потрубопроводу 24 с краном 25 от компрессора 26 и измеряется манометром 27, Индикатором 28 часового типа измеряется осеваядеформация.Из массива грунта с глубины Н отбирают пробу грунта в состоянии А, которая находится ниже уровня грунтовых вод наглубине Н, В атмосферном воздухе образец грунта имеет новое разуплотненное состояние В (фиг.1).После отбора образца грунта в лабораторных условиях определяют следующиепоказатели физических свойств грунта:удельную плотность грунта р, объемнуюплотность грунта р, влажность Ю, пористость и, коэффициент пористости е и степень влажности грунта Яго,Затем образец 5 грунта помещают в камеру 1 стабилометра (фиг.2), через нижнийперфорированный штамп 7 вводят в неготонкую перфорированную иглу 8 и соединяют датчиком замера давления в паровойводе. Боковое давление, созданное сжатымвоздухом, поступающим от компрессора 17по трубопроводу 18 при открытом крае 19 вресивер 14, и устанавливаемое по манометру 15, передается через жидкость в волюмометре по трубопроводу 13 в камеру 1 нэобразец 5, Осевое давление Р на образец 5передается через нагрузочный шток 3 в вер.хний штамп 4. Гидростатическое давление впаровой воде образца создают жидкостью,поступающей по трубопроводу 22 при открытом крае 23 из разделительного бачка20, в котором давление нэ воду 21 создаютсжатым воздухом, поступающим при открытом кране 25 по трубопроводу 24 от компрессора 26, которое устанавливают поманометру 27, На первом этапе испытанияобразец грунта уплотняют нагрузкой, равной весу столба грунта в массивевышеуровня. грунтовых вод. Образец уплотняютвсесторонним изотропным давлениемЬО 1 =ЛЯ =ЛОЗ=(Н - Н)р (фиг,1),где Н - глубина отбора монолита из массива; Н - глубина отбора монолита нижеуровня грунтовых вод; р- плотность грунта,Образец Выдерживают под нагрузкойдо условной стабилизации объемной деформации грунта. За критерий условной стабилизации объемной деформации образцагрунта принимают приращение относительной объемной деформации, не превышающее 0,0003 для глины за 12 ч.На втором этапе испытаний образецгрунта уплотняют нагрузкой, равной весустолба грунта в массиве ниже уровня грунтовых вод. Образец уплотняют всесторонним изотропным давлеНием Ьо 1 = Лог = Лоз = Нр (фиг,1). Одновременно с приложением уплотняющей нагрузки на жидкость в образце грунта передают давление, равное гидростатическому в месте отбора образца, Р 0 = Нрм (фиг,1), где рм- плотность воды, Образец выдерживают под нагрузкой до равенства давления в датчике 10 замера порового давления и в разделительном бачке 20, что соответствует равномерному распределению давления в поровой воде по всему объему образца. В процессе опыта осевые деформации образца определяют индикатором 28 часового типа, объемные деформации определяют при помощи волюмометра по объему вошедшей или вытесненной воды из камеры 1, Изменение давления в паровой воде во времени устанавливают датчиком 10 замера порового давления.По экспериментальным данным строят график изменения во времени давления в ПОРОВОЙ ВОДе (фиг,3, криВая 1).Задаются раэаичными значениями коэффициента фильтрации грунта и решают для различных моменгов времени уравне- ние х,г 1,п п 1 д -а и00ге =1,3,5 2 13 где д - тотальное напряжение в образце. равное природному давлению в месте отбора образца в массиве грунта, МПа;ф - коэффициент порового давления; Ь - высота Обраэца, см;Н - высота столба воды над точкой отбора образца в массиве грунта, см;Ъ- плотность воды, г/см;з.Е - координата точки определения давления в поровой воде по вертикальной оси; ации грунта,1 ф - коэффициент фи т - коэффициент о мости скелета грунта1661627 20 Ра/Ре 25 30 35 40 50 отбора образца,пЪ - коэффициент сжимаемости поро- ВОЙ ВОДЫ,Коэффициент сжимаемости поровой воды определяется по формуле где Яг - начальная степень влажности грунта;Я "г - текущая степень влажности;Ьр- изменение давления в поровой воде,Степень влажности Яг образца гоунта определяется ло формуле(1 - а) ( Р/Р - 1) +1/З,где Яг - степень влажности при давлении в поровой воде Р;а- коэффициент растворимости Генри; Р " - текущее значение давления в поровой воде;Рв - предыдущее значение давления в поровой воде.По расчетным данным строят графики изменения давления в поровой воде во времени при различных коэффициентах фильтрации грунта (фиг.З, кривая 2),На полученные расчетом теоретические кривые накладывают экспериментальную кривую и по совпадению одной из теоретических кривых с экспериментальной определяют величину коэффициента фильтрации грунта.П р и м е р. Проведена серия испытаний на образцах нарушенной структуры глинистого грунта с физическими свойствами: плотность грунтар= 2,01 г/см, плотность твердых частиц грунта р, = 2,7 г/см,з влажность а= 0,212, степень влажности Иго= 0,914, коэффициент пористости е=0,626, На первом этапе образец уплотняют всесторонйим изотропным давлением до уровня 0,28 МПа, На втором этапе уплотняющее всестороннее изотропное давление на образец доводят до уровня 0,8 МПа и 6 дновременно на поровую жидкость в обФ разце создается гидростатическое давление до уровня Р=0,26 МПа. Получен коэффициент фильтрации грунта Кф=5 10 см/с,-7 По известной методике Кь= 5 10 см/с.-8 Сравнение результатов испытаний глинистых грунтов по известному и предлагаемому способам показывает, что коэффициент :1 ильтрации, определенный по предлагаемому способу, на порядок выше коэффициента фильтрации, определенного по известному способу.Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает повышение точности определения коэффициента фильтрации, что позволяет с большей достоверностью прогнозировать величину и время осадки возводимых на глинистых грунтах зданий и сооружений, правильно устанавливать темпы возведения и пуска их в эксплуатацию,Формула изобретения Способ определения коэффициентафильтрации грунта, включающий отбор обраэца грунта из массива, размещение его в приборе, приложение нагрузки к образцу в условиях дренирования с выдерживанием до стабилизации деформаций, подачу жидкости в образец под постоянным давлением с измерением порового давления и деформаций образца и расчет коэффициента фильтрации по формуле, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности определения путем создания начального напряженно-деформированного состояния грунта, Сначала к образцу прикладывают нагрузку, по величине равную весу столба грунта в массиве выше уровня грунтовых вод. а после стабилизации деформаций -нагрузку, по величине равную весу столба грунта в массиве от уровня грунтовых вод до глубины отбора образца, при этом подачу жидкости в образец производят под давлением, равным гидростатическому в массиве грунта на глубине отбора образца, одновременно с приложением к нему нагрузки, по величине равной весу столба грунта в массиве от уровнягрунтовых вод до глубины1661627 Составитель Г.МартыноваТехред М.Моргентал Редактор О.Головач Корректор Н.Король Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Уж ул;Гагарина, 10 акаэ 2118 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5