Współczynnik filtracji charakteryzuje zdolność przesączania wody będącej w ruchu laminarnym przez skały porowate i jest miarą przepuszczalności hydraulicznej skał (gruntów). Przesączanie odbywa się siecią kanalików utworzonych z porów gruntowych. Grunt stawia opór przesączającej się wodzie, opór ten i współczynnik filtracji zależy od właściwości gruntu:

• rodzaju ośrodka gruntowego

• porowatości

• uziarnienia

• struktury gruntu

• właściwości filtrującej cieczy – lepkości.

Analiza sitowa polega na określeniu składu granulometrycznego gruntu, poprzez rozdzielenie poszczególnych frakcji gruntu. Grunt przesiewany jest przez zestaw sit. Dzięki temu otrzymujemy wykres krzywej uziarnienia, ustalamy rodzaj i nazwę badanego gruntu. Znajomość rodzaju badanego gruntu pozwala na prognozowanie jego właściwości oraz ustalenie zakresu dalszych badań. Analizę sitową należy stosować jako badanie podstawowe dla gruntów niespoistych oraz jako badanie uzupełniające dla gruntów spoistych.

Celem ćwiczenia jest określenie rodzaju gruntu niespoistego oraz określenie stopnia różnoziarnistości badanego gruntu.

 

Zawartość poszczególnych frakcji (Zi) oblicza się w procentach w stosunku do próbki wysuszonej według wzoru:

Zi= (mi/ ms) · 100%

gdzie:

Z_i – procentowa zawartość danej frakcji [%]

mi – masa skorygowana frakcji gruntu pozostałej na sicie [g]

ms  – masa szkieletu gruntowego (całej próbki) [g].

 Różnica między nasą szkieletu gruntowego m_s a sumą mas wszystkich frakcji (m₁+m₂+m₃+…m_n) nie powinna przekraczać 0,5% wartości m_s. Przy obliczaniu wyników różnicę tę należy rozdzielić na wszystkie frakcje, proporcjonalnie do ich mas.

Uzyskane wyniki nanosi się na wykres uziarnienia. Krzywe (wykresy) uziarnienia wykonuje się na specjalnie w tym celu przygotowanych siatkach, na których na osi odciętych w skali logarytmicznej są przedstawione wymiary średnic zastępczych ziarn i cząstek, na osi rzędnych w podziałce zwykłej jest przedstawiona procentowa zawartość ziarn. Procentową zawartość ziarn uzyskaną z analizy sitowej nanosi się według skali umieszczonej po prawej stronie wykresu.

 Z  krzywej uziarnienia odczytuje się zawartość poszczególnych frakcji, co pozwala określić nazwę gruntu sypkiego.

średnica miarodajna:
Przyjmuje się najczęściej, że jest to średnica ziarn kulistych skały fikcyjnej, idealnie jednorodnej, która wykazuje taką samą →» przepuszczalność jak skała rzeczywista i stawia taki sam opór przepływającej wodzie jak skała rzeczywista. Odczytuje się ją z → krzywej uziarnienia sumacyjnej. Pojęcie średnicy miarodajnej wprowadził A. Hazen, przyjmując, że jest to średnica ziarn, które wraz z mniejszymi stanowią 10% ciężaru badanej próbki skały. W stosowanych wzorach empirycznych, przy określaniu → współczynnika filtracji, średnica miarodajna przez różnych autorów jest różnie definiowana,jako d₁₀, d₂₀, d₅₀... Ś.m.z. wykorzystuje się również przy określaniu → współczynnika nierównomierności uziarnienia. → Analiza granulometryczna. Wymiar: [L]. Jednostka: mm.[TB i DM]

Współczynnik nierównomierności uziarnienia U

Ilościowe określenie nierównomierności uziarnienia skały okruchowej. Wyraża go iloraz:gdzie: d₆₀ – średnica ziarn, która wraz z mniejszymi stanowi 60% wagowych badanej próbki, d₁₀ – średnica ziarn, która wraz z mniejszymi stanowi 10% wagowych badanej próbki. Wartości d₆₀ i d₁₀ odczytuje się z → krzywej uziarnienia sumacyjnej. → Analiza granulometryczna, → Średnica miarodajna ziarna.[TB i DM]

Porowatość n - wyraża stosunek objętości porów w próbce gruntu do jej całkowitej objętości. Wyznaczamy jako wartość bezwymiarową lub procentową mnożąc wynik przez 100%.

gdzie:

n - porowatość [liczba niemianowana lub %]

ρ_s - gęstość właściwa szkieletu gruntowego [g/cm³]

ρ_d - gęstość objętościowa szkieletu gruntowego [g/cm³]

e - wskaźnik porowatości [liczba niemianowana lub %]

Porowatość to sumaryczna objętość porów w gruncie, niezależnie od ich wielkości.

Zazwyczaj wraz ze wzrostem porowatości maleje wymiar samych porów. Zależy ona od:

- stopnia jednorodności uziarnienia - grunty równoziarniste mają najwyższą porowatość,

- kształt ziaren - grunty o ziarnach zbliżonych do kuli mają wysoką porowatość,

- wilgotność - grunty o wyższej wilgotności przeważnie mają wyższą porowatość,

- sposób ułożenia ziaren i cząstek zależy od stopnia diagenezy gruntów.

Wskaźnik porowatości e – stosunek objętości porów do objętości szkieletu gruntowego. Wyznaczamy jako wartość bezwymiarową lub procentową mnożąc wynik przez 100%.

gdzie:

e - wskaźnik porowatości [liczba niemianowana]

ρ_s - gęstość właściwa szkieletu gruntowego [g/cm³]

ρ_d - gęstość objętościowa szkieletu gruntowego [g/cm³]

n - porowatość [liczba niemianowana lub %]

Obydwa parametry pomocne są przy określaniu zagęszczenia i ściśliwości gruntów.