Politechnika Wrocławska

Rok akademicki 2015/16

Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii

Semestr zimowy

Kierunek: Geodezja i kartografia, III rok

Hydrogeologia

Temat: Właściwości hydrogeologiczne skał na podstawie analizy uziarnienia.

(Poprawa)

Sprawdziła:

Wykonał:

Dr Barbara Kiełczawa

Stachyra Adam

Data realizacji dwiczenia:

29.10.2015

Data dostarczenia sprawozdania:

14.01.2016

Wykonał:
Adam Stachyra

Laboratorium z przedmiotu

Hydrogeologia

III rok, st. stacjonarne, inżynierskie

dwiczenie sekcyjne

Politechnika Wrocławska

Wydział G., G. i G

ul. Na Grobli 15

50-421 Wrocław

Temat: Właściwości hydrogeologiczne skał na podstawie analizy uziarnienia.

Właściwości hydrogeologiczne skał na podstawie analizy uziarnienia.

Celem dwiczenia było wykonanie analizy sitowej gruntu oraz określenie:
- średnicy miarodajnej ziarna,
- powierzchni właściwej,
- średnicy miarodajnej kanalika,
- współczynnika filtracji trzema metodami,
- wysokośd wzrostu kapilarnego.

Miarodajna średnica ziarna jest to średnica ziarna jednorodnej skały, która ma
identyczną powierzchnię właściwą i taki sam kształt ziaren jak skała rzeczywista, przy
czym wszystkie jej ziarna mają jednakową średnicę.
Powierzchnia właściwa to stosunek łącznej powierzchni wszystkich cząstek i ziaren w
określonej objętości skały do tej objętości.
W dwiczeniu skorzystano z współczynnika porowatości określonego przy badaniu
współczynnika filtracji w aparacie Wiłuna.
Średnica miarodajna kanalika oznacza średnicę kanalików w takiej skale, która ma
identyczną powierzchnię właściwą i współczynnik porowatości jak skała rzeczywista,
natomiast wszystkie kanaliki utworzone przez pory mają jednakową średnicę.
Na podstawie krzywej uziarnienia określono wartośd współczynnika filtracji trzema
formułami: wg wzoru Carmana-Kozeny, Hazena oraz Seelheima.

Badanie zostało przeprowadzone na próbce gruntu o masie m = 500,00 g.
Do wyznaczenia mas próbek gruntu posłużono się wagą laboratoryjną o dokładności
odczytu ± 0,01g. Wyniki analizy sitowej przedstawiono w tabeli i na krzywej
uziarnienia.

Wykonał:
Adam Stachyra

Laboratorium z przedmiotu

Hydrogeologia

III rok, st. stacjonarne, inżynierskie

dwiczenie sekcyjne

Politechnika Wrocławska

Wydział G., G. i G

ul. Na Grobli 15

50-421 Wrocław

Temat: Właściwości hydrogeologiczne skał na podstawie analizy uziarnienia.

Wyniki analizy sitowej:

Masa gruntu użyta do analizy 𝑚 = 500,00g

Różnica mas ∆𝑚 = 0,26g

Średnice

poszczególnych

frakcji

Wielkość

oczek sita

Masa frakcji

pozostałej na

sicie m

i

*

Masa frakcji

pozostałej na

sicie po

poprawce m

i

Procentowa

zawartość wagowa

poszczególnych

frakcji ×100%

Zawartość

cząstek

o średnicy

większej

Zawartość

cząstek

o średnicy

mniejszej

[mm]

[mm]

[g]

[g]

[%]

[%]

[%]

0,00

0,00

100,00

> 2.0

2

0,17

0,170

0,03

0,03

99,97

2,0 - 1,0

1

6,55

6,547

1,31

1,34

98,66

1,0 - 0,5

0,5

401,67

401,461

80,29

81,63

18,37

0,5 - 0,25

0,25

75,26

75,220

15,04

96,67

3,33

0,25 - 0,12

0,12

14,04

14,033

2,81

99,48

0,52

0,12 - 0,06

0,06

2,53

2,529

0,51

99,99

0,01

0,06 >

0

0,04

0,040

0,01

100,00

0,00

Suma [g]

500,26

500

100

Wykonał:
Adam Stachyra

Laboratorium z przedmiotu

Hydrogeologia

III rok, st. stacjonarne, inżynierskie

dwiczenie sekcyjne

Politechnika Wrocławska

Wydział G., G. i G

ul. Na Grobli 15

50-421 Wrocław

Temat: Właściwości hydrogeologiczne skał na podstawie analizy uziarnienia.

Z wykresu odczytano:
𝑑

10

= 0,30𝑚𝑚;

𝑑

50

= 0,58𝑚𝑚;

𝑑

60

= 0,65𝑚𝑚.

Obliczony wskaźnik niejednorodności uziarnienia U wynosi:

𝑈 =

𝑑

60

𝑑

10

= 2,17

Na podstawie wyników analizy sitowej oznaczono średnicę miarodajną ziarna 𝑑

𝑚

.

Pomocnicza tabela do oznaczenia średnicy miarodajnej ziarna:

Średnice

poszczególnych

frakcji

Wielkość

oczek

sita

Średnica

miarodajna

i-tej frakcji d

i

Udział masowy

i-tej frakcji g

i

g

i

/d

i

[mm]

[mm]

[mm]

-

mm

-1

> 2.0

2

3

0,0003

0,0001

2,0 - 1,0

1

1,386294361

0,0131

0,0094

1,0 - 0,5

0,5

0,693147181

0,8029

1,1583

0,5 - 0,25

0,25

0,34657359

0,1504

0,4340

0,25 - 0,12

0,12

0,169377502

0,0281

0,1659

0,12 - 0,06

0,06

0,083177662

0,0051

0,0613

0,06 >

0,01

0,033529957

0,0001

0,0030

Suma

1,0000

1,8321

𝑑

𝑚

=

1

𝑔

𝑖

𝑑

𝑖

= 0,5458 𝑚𝑚

Wyznaczony współczynnik porowatości podczas badania aparatem Wiłuna:
𝑛 = 0,43

Wyznaczenie powierzchni właściwej:

𝑠 = 6 ∗ 1 − 𝑛 ∗

1

𝑑

𝑚

= 6,27𝑚𝑚

−1

Wykonał:
Adam Stachyra

Laboratorium z przedmiotu

Hydrogeologia

III rok, st. stacjonarne, inżynierskie

dwiczenie sekcyjne

Politechnika Wrocławska

Wydział G., G. i G

ul. Na Grobli 15

50-421 Wrocław

Temat: Właściwości hydrogeologiczne skał na podstawie analizy uziarnienia.

Wyznaczenie średnicy miarodajnej kanalika:

𝜑

𝑚

=

2𝑛

3(1 − 𝑛)

𝑑

𝑚

= 0,2745 𝑚𝑚

Wyznaczenie współczynnika filtracji:

1.Według wzoru Hazena:
𝑘

10

= 1,16 ∗ 𝑑

10

2

= 0,1044 𝑐𝑚/𝑠

Ponieważ średnica 𝑑

10

znajduje się na granicy dopuszczalnego przedziału

(0,1mm – 0,3mm), wartośd współczynnika filtracji określona metodą Hazena jest
orientacyjna.

2.Według wzoru Seelheima:
𝑘

10

= 0,357 ∗ 𝑑

50

2

= 0,1201 𝑐𝑚/𝑠

3.Według wzoru Carmana-Kozeny:

𝑘 =

𝜌 ∗ 𝑔 ∗ 𝑛

3

5 ∗ 𝜇 ∗ 𝑠

2

= 30,5656 𝑐𝑚/𝑠

Wyznaczenie wzniosu kapilarnego:

ℎ

𝑘

=

𝜎 ∗ 𝑠

𝑛 ∗ 𝜌 ∗ 𝑔

= 1,102 𝑐𝑚

Wnioski:

Na podstawie analizy sitowej gruntu określono następujące właściwości
hydrogeologiczne skały:

1. Średnica miarodajna ziarna: 0,5458 𝑚𝑚
2. Powierzchnia właściwa: 6,27𝑚𝑚

−1

3. Średnica miarodajna kanalika: 0,2745 𝑚𝑚
4. Współczynnik filtracji

- wg wzoru Hazena: 0,1044 𝑐𝑚/𝑠
- wg wzoru Seelheima: 0,1201 𝑐𝑚/𝑠
- wg wzoru Carmana-Kozeny: 30,5656 𝑐𝑚/𝑠

5. Wysokośd wzniosu kapilarnego: 1,102 𝑐𝑚