Akademia Rolnicza w Krakowie Wydział Inżynierii Środowiska

Katedra Zaopatrzenia Osiedli I Geodezji

W Wodę i Kanalizację Rok: I

ĆWICZENIE 3

Oznaczanie współczynnika filtracji metodą laboratoryjną

Rok akademicki 2004/2005 Dariusz Jaworski

Grupa 1

Oznaczanie współczynnika filtracji metodą laboratoryjną

Do badania rozpuszczalności hydraulicznej żwirów i pisaków od gruboziarnistych do pylastych może służyć aparat Z. Wilna (1962) typ ITB-ZW-K na rys. 250.

Zasadnicze części przyrządu tworzą dwa cylindry metalowe- wewnętrzny A i wewnętrzny B, umożliwiające ustalenie różnych poziomów wody, oraz pierścień 2, w którym umieszcza się próbkę l skały.

Próbkę skały wsypuje się do pierścienia porcjami i zagęszcza maksymalnie. Na jego dnie i na powierzchni próbki umieszcza się siatkę filtracyjną. Pierścień z próbką wkłada się do cylindra B i dokładnie przykręca tak, aby szczelnie przylegał do dna. Pierścień przykrywa się perforowanym krążkiem 3 i ustawia się obciążnik 4 o masie 10 kg wywierający na próbkę ciśnienie około 10⁴ Pa.

Na ścianie komory B umieszcza się pionową podziałkę 5 i powoli wpuszcza prze kranik 6 wodę do komory A, aby szybkość podnoszenia się wody w komorze w komorze od momentu zetknięcia jej zwierciadła ze spodem próbki była jak najmniejszy . Wypływ wody przez próbkę do komory B powinien nastąpić nie wcześniej niż po 20 min.

Gdy zwierciadło wody osiągnie górny przelew 7 i różnica ciśnień stali się, mierzymy 2 min ilość wypływającej wody Q z odpływu 8 oraz różnicą Δh. Należy zwrócić uwagę, aby nie przekraczał 0,5 l /min. Możemy to osiągnąć obniżając

wysokość przelewu 7. Czasie badania mierzymy stale temperaturę wody. Jeżeli przynajmniej 5 kolejnych pomiarów Q nie różni się więcej niż 2%. Badanie można uznać za prawidłowe. W takim przypadku podnosi się przelew 8 tak aby poziomy wody w obu cylindrach wyrównało się. Następnie po zamknięciu kraniku 6, obniża się przelew 7 i wolno wypuszcza wodę z komory A do poziomu przelewu 2. Doprowadza się również wodę do komory B.

Po ustaleniu się różnicy ciśnień i wypływu z przelewu 7 postępuje się podobnie jak poprzednio przy przepływie wody skierowanym z dołu do góry.

Wartości współczynnika filtracji osiągnięte przy przepływie wody do góry i w dół ale powinny się różnić więcej niż 10 %. W przypadku stwierdzenia większych rozbieżności należy badanie powtórzyć, pamiętając jednak, że próbkę umieszczona w cylindrze powinna być sucha.

Współczynnik filtracji oblicza się za pomocą wzoru wyprowadzonego z prawa Darey'cego.

k_t=Q/(FTJ) cm/min

gdzie:

k_t - współczynnik filtracji w temperaturze t⁰C

Q - objętość wody przepływającej przez badaną próbkę w cm³

F - przekrój próbki w cm²

T - czas badania w min.

J - spadek hydrauliczny

J= Δh/l

Δh - różnica ciśnień hydrostatycznych

l - wysokość próbki w cm.

Nr serii	h1 [cm]	h2 [cm]	Δh [cm]	l [cm]	J	r	F [cm^2]	Qp [cm^3/min]	Q [cm^3/min	t ^0C	kt [cm^3/min
1	4,5	2,4	2,1	5	0,42	6,25	122,65	697,67	3488,35	24	94,49
2	4,6	2,3	2,3	5	0,46	6,25	122,65	660	3300	24	116,98
3	4,3	2,2	2,1	5	0,42	6,25	122,65	540	2700	24	104,82
4	4,2	2,1	2,1	5	0,42	6,25	122,65	510	2550	24	49,50

Q= Q_{p *} l

Σ k_t/4=k_tśr=91,44

λ= 0.685

K_tśrxλ=62,63 [cm³/min]= 1,04 [cm³/s]

Porównanie wyników z metodą oznaczania współczynnika filtracji za pomocą wzorów empirycznych

……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

---