1. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego

Celem ćwiczenia laboratoryjnego nr 7 jest opanowanie umiejętności przeprowadzania badania współczynnika filtracji gruntów niespoistych w aparacie zmiennego naporu. Badanie przeprowadza się dla gruntów sypkich piaszczystych w celu oceny ich wodoprzepuszczalności, przy wykorzystaniu w drogownictwie, robotach fundamentowych lub budownictwie wodnym.

2. Opis stanowiska badawczego i przebieg realizacji eksperymentu

Przygotowanie próbek. Oznaczanie wykonuje się na próbkach o nienaruszonej strukturze. Próbki należy pobierać do pierścieni wmontowywanych do aparatu. Przed wmontowaniem pierścienia do aparatu należy zawarty w nim piasek wysuszyć do stałego ciężaru i następnie ochłodzić do temperatury pokojowej.

W razie niemożności pobrania próbki o nienaruszonej strukturze oraz przy badaniach do celów drogowych, można oznaczanie wykonać na piasku wsypanym do pierścienia.

Jeśli podczas wypełniania pierścienia piasek rozsegregowuje się, należy go przed wsypaniem zwilżyć, a po wypełnieniu nim pierścienia, wysuszyć do stałego ciężaru w temperaturze 105-110°C.

Aparat typu ITB-ZW K2

• - Cylinder zewnętrzny

• - Cylinder wewnętrzny

• - Podstawa perforowana

• - Sito o wielkości boków oczek kwadratowych 0,2 mm

• - Pierścień

• - Filtr górny

• - Nadstawka

• - Końcówki odpowietrzające i rurki gumowe

• - Nakrętka

• - Uszczelnienie

• - Sito o wielkości boków oczek kwadratowych 0,2 mm

• - Podziałki milimetrowe

• - Dopływ wody

• - Przelew

Wykonanie oznaczania na próbkach o nienaruszonej strukturze. Po wmontowaniu pierścienia z próbką do aparatu, rozpocząć napełnianie aparatu wodą o temperaturze pokojowej przegotowaną lub odpowietrzoną za pomocą odpowietrzacza (filtr żwirowy). Wodę doprowadzić przez dolny dopływ. Drogę od spodu do wierzchu badanej próbki woda powinna przebyć w czasie co najmniej 20 minut. Po ustaleniu się zwierciadła wody w obydwu komorach aparatu, należy wykonać pięć pomiarów wydatku wody Q w czasach T. Spadek hydrauliczny powinien wynosić 0,3-0,8. Następnie należy przeprowadzić to samo badanie przy odwrotnym kierunku przepływu wody. Po tym próbkę wysuszyć bez wyjmowania jej z pierścienia i powtórzyć całe badanie.

Wykonanie oznaczania na próbkach o naruszonej strukturze. Badanie próbek o naruszonej strukturze dla celów budowlanych należy wykonać na czterech próbkach w różnych stanach zagęszczenia. Dla celów drogowych należy wykonać badanie na dwóch próbkach w stanach największego i najmniejszego zagęszczenia.

Wskaźnik wodoprzepuszczalności (k_t) przy temperaturze t °C w centymetrach na minutę obliczyć według wzoru:

w którym:

Q- objętość wody, w cm³, która przepłynęła przez próbkę w czasie T,

A- powierzchnia przekroju próbki, w centymetrach kwadratowych

i- spadek hydrauliczny

Otrzymany wskaźnik k_t przeliczyć w odniesieniu do temperatury 10⁰C według wzoru:

w którym t- temperatura wody podczas badania w stopniach Celsjusza.

Różnice między wynikami oznaczeń. Przy badaniu tej samej próbki o nienaruszonej strukturze przy tym samym (Q/T) spadku hydraulicznym wydatki jednostkowe nie powinny się różnić między sobą więcej niż o 5%. Wartości k₁₀ przy przepływie od dołu i przy przepływie od góry nie powinny się różnić więcej niż o 10%; w przypadku tym jako wartość właściwą przyjmuje się średnią arytmetyczną. Jeżeli różnice są większe, próbkę należy wysuszyć i powtórzyć badanie.

Wykres. Z otrzymanych czterech wartości k₁₀ (dla próbek o naruszanej strukturze) należy wykonać wykres w zależności od porowatości badanych próbek. Linia łącząca punkty wyników badań kilku próbek tego samego piasku powinna być linią ciągłą bez załamań. Rozrzut punktów od linii ciągłej nie powinien przekraczać 5% wartości wskaźnika k₁₀.

W przypadku większych różnic należy wykonać dodatkowe badania.

3. Zestawienie wyników badań

Badanie makroskopowe rodzaju gruntu:

Struktura gruntu:

Wyniki badań próbki pobranej w terenie, w aparacie stałego naporu typu ITB-ZW K2

Ruch wody w gruncie

t [°C ]

A [cm^2]

l [cm]

∆H [cm]

i [-]

T [min]

Q [cm^3]

ktm* [cm/min]

k10* [cm/min]

k10 [cm/min]

z dołu do góry

z góry do dołu

Wynik badania: k10

* n - numer badania

4. Wnioski

---