LABORATORYJNY SPOSÓB OZNACZANIA WSPÓŁCZYNNIK ODSĄCZALNOŚCI

1. PODSTAWY TEORETYCZNE

Odsączalność to zdolność ośrodka do oddawania wody pod wpływem siły grawitacji. Miarą odsączalności jest współczynnik odsączalności μ, który wyraża się wzorem:

gdzie:
- maksymalna objętość wody odsączonej ze skały,

- objętość skały.

W przypadku, gdy skała jest w pełni nasycona wodą, pomiędzy współczynnikiem porowatości n, a współczynnikiem odsączalności zachodzi następująca zależność:

gdzie: s_r - współczynnik retencji

Objętość wody V_z , jaka pozostaje w skale po procesie odsączania w pełni nasyconej wodą skały spowodowana jest zatrzymaniem wody w skale siłami większymi od sił grawitacji. Stosunek wody związanej V_z do objętości skały V określa się współczynnikiem retencji s_r i wyraża się wzorem:

Ilość odsączonej wody zależy przede wszystkim od wielkości porów i jest tym większa im większe są pory zawierające wodę. Proces odsączania zależy również od rodzaju warstw wodonośnych. Im bardziej są one niejednorodne i im więcej jest przewarstwień o małej wodoprzepuszczalności, tym proces odsączania będzie zachodzić wolniej.

Proces odsączania się wody wolnej zachodzi dość powoli, dlatego też wprowadzono współczynnik odsączalności chwilowej μ_t , który jest opisywany wzorem:

Gdzie:
- objętość odsączonej z ośrodka wody wolnej w czasie t,

- objętość skały.

Przy dość długim okresie czasu trwania procesu odsączania, współczynnik odsączalności chwilowej zbliża się do współczynnika odsączalności.

2. OPIS BADAŃ

W przeprowadzonym doświadczeniu współczynnik odsączalności oznaczono metodą wysokich kolumn. Metoda ta polega na odsączaniu wody wolnej pod wpływem siły ciężkości z nasyconej próbki skały luźnej umieszczonej w cylindrze o wysokości od kilkunastu centymetrów do ponad 2 metrów, zaopatrzonym od dołu w siatkę o drobnych oczkach przez która możliwe jest swobodne ściekanie wody. Pod siatką umieszczona jest komora połączona z przeźroczystą rurką piezometryczną i ruchomym przelewem. Następnie badaną próbę skały umieszczono w kolumnie wysycono odgazowaną wodą na całej jej wyskości, w celu całkowitego nasycenia por i szczelin, po czym obniżono położenie przelewu na taką wysokość aby ponad swobodnym zwierciadłem wody był cały profil wilgotności i rozpoczęto odsączanie. Po ustaniu wypływu wody ponownie obniżono przelew i mierzono objętości wypływającej wody V_t w określonych odstępach czasowych: po 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30, 40, 50 minutach. Następnie na rurce piezometrycznej odczytano wysokość położenia przelewu przed obniżeniem i wysokość położenia przelewu po obniżeniu w celu ustalenia wielkości obniżenia przelewu i ustalenia objętości odsączanej skały.

Rysunek 1. Schemat stanowiska do oznaczenia współczynnika odsączalności

3. WYNIKI BADAŃ

W wyniku przeprowadzonego doświadczenia uzyskano następujące wyniki:

h_górne= 66,0 cm - położenie przelewu przed obniżeniem

h_dolne= 24,0 cm - położenie przelewu po obniżeniu

h= h_górne - h_dolne = 66,0-24,0 = 42,0 cm

F= π d²/4 - pole powierzchni przekroju próbki prostopadłego do osi kolumny

d= 7,0 cm - średnica wewnętrzna kolumny

F= 38,5 cm²

V= Fh - objętość skały, z której odsączano wodę

V= 38,5
42,0= 1617,0 cm³

Wyniki badań objętości odsączonej wody oraz współczynnika odsączalności chwilowej w czasie przedstawiono w tabeli 1.

Współczynnik odsączalności chwilowej obliczono korzystając ze wzoru:

Lp.	Czas odsączania t	Objętość odsączonej wody Vt	Objętość skały V	Współczynnik odsączalności chwilowej μt
	min	Cm^3	Cm^3	-
1	1	66	1617,0	0,041
2	2	112	1617,0	0,069
3	3	149	1617,0	0,092
4	5	203	1617,0	0,126
5	10	262	1617,0	0,162
6	20	297	1617,0	0,184
7	30	311	1617,0	0,192
8	40	319	1617,0	0,197
9	50	324	1617,0	0,200

Tabela 1. Wyniki badań odsączalności

Do uzyskanych wartości współczynnika odsączalności chwilowej w czasie dopasowano w programie WFIT krzywą dającą najlepsze dopasowanie do punktów pomiarowych.

Rysunek 2. Wynik dopasowania współczynnika odsączalności chwilowej w czasie krzywą

Wartość współczynnika odsączalności określona jest jako wartość asymptoty dla dopasowanej krzywej, a więc dla badanego gruntu przyjęto wartość odsączalności równą 0,213.

4. WNIOSKI

Przeprowadzone doświadczenie określenia współczynnika odsączalności wykazało, że dla czasu t=50 min. współczynnik odsączalności chwilowej μ_t=0,200.

Wartość współczynnika odsączalności określona jako asymptota, do której dąży współczynnik odsączalności chwilowej μ_t=0,213.

Wydział Geoinżynierii Wrocław, 29.10.2008 r.

Górnictwa i Geologii

Politechniki Wrocławskiej

Sprawozdanie z hydrogeologii z ćwiczeń laboratoryjnych:

„KAPILANOŚĆ CZYNNA”,

„KAPILARNOŚĆ BIERNA”

„WSPÓŁCZYNNIK ODSĄCZALNOŚCI”

Przygotowali:

Marta Szydłowska

Anita Pyra

Natalia Łoś

Anna Woźniak

Łukasz Możwiło

Marta Dec

---