Politechnika Koszalińska Koszalin,9.11.2006

W.B. i I.Ś.

Zakład Geotechniki

Labolatorium nr 2

Temat: Wyznaczanie współczynnika wodoprzepuszczalności gruntu za pomocą wzorów empirycznych,
w aparacie ITB-ZW-K oraz metodą
rurki Kamieńskiego

Sprawdzający: dr inż. K.Gajewski

Wykonali : Marta Derendarz
Łukasz Bury

gr. 3.1.1.[3]

1. Wyznaczanie współczynnika wodoprzepuszczalności gruntu za pomocą wzorów empirycznych (analiza sitowa).

Przygotowano próbkę piasku suchego o masie 500g (m_s). Następnie zestawiono komplet sit od największego wymiaru oczek (sito górne) do najmniejszego wymiaru oczek (sito dolne). Próbkę gruntu wsypano na sito górne i utrząsano przez 4 minuty. Po zakończeniu zważono pozostałość na każdym sicie i wyniki ważenia zapisano w dołączonej tabeli.

Obliczenie zawartości poszczególnych frakcji za pomocą wzoru:

gdzie: m_i - masa gruntu pozostała na sicie

Sprawdzono dokładność pomiaru z warunku:

|m_s - ∑m_i| ≤ 0,005·m_s

|500-499,9|≤0,005·500 g

0,10 ≤2,5 g

WNIOSEK: Pomiar został przeprowadzony prawidłowo.

Współczynnik wodoprzepuszczalności obliczono stosując empiryczne wzory Krűgera i Hazena.

Wzór Krügera:

gdzie: n - porowatość gruntu liczona z zależności:

dla

C - pole powierzchni cząstek gruntu zawartych w 1cm³ obliczona
ze wzoru:

d_q - średnica miarodajna określana na podstawie krzywej
uziarnienia za pomocą wzoru:

gdzie: a_i - zawartość poszczególnych frakcji wyrażona w postaci ułamka
dziesiętnego, określana wagowo;

d_i - średnia średnica cząstek w granicach poszczególnych
przedziałów;

Podstawiając do w/w wzorów otrzymujemy następujące wartości:
i

tak więc

Wzór Hazena:

• średnica miarodajna

0,1mm ≤ d₁₀ ≤ 3,0 mm
0,1mm ≤ 0,11 mm ≤ 3,0 mm

• wskaźnik równoziarnistości

gdzie: d₁₀ - średnica miarodajna, poniżej której zawartość ziaren w składzie
granulometrycznym gruntu wynosi 10% masy gruntu; [mm]

C - współczynnik empiryczny zależny od porowatości

tak więc:

II. Wyznaczanie współczynnika wodoprzepuszczalności gruntu za pomocą aparatu ITB-ZW-K.

Średnicę i wysokość cylindra przeznaczonego do wypełnienia gruntem pomierzono suwmiarką i na wadze określono masę cylindra wraz z dolnym sitkiem. Następnie ułożono w cylindrze grunt i określono masę cylindra i wysokość próbki. Cylinder założono do aparatu nakrywając próbkę sitkiem górnym i obciążono pokrywę. Zewnętrzną komorę aparatu wypełniono wodą. Po ustabilizowaniu się zwierciadła wody w dwóch komorach na różnych poziomach pomierzono wydatek wody (Q) oraz temperaturę (t). Pomiary wykonano dla czterech różnych wartości czasu (T).

Wartość współczynnika filtracji dla poszczególnych pomiarów obliczono ze wzoru:

gdzie: Q - wydatek wody pomierzony w czasie T; [cm³]

A - pole przekroju poziomego próbki; [cm²]

i - spadek hydrauliczny

k_t - współczynnik filtracji dla wody o temperaturze t; [cm/s]

Dane dotyczące pomiarów znajdują się w dołączonym arkuszu

tak więc:

;
;
;

Obliczono k_śr:

W celu porównania wartości współczynnika filtracji z wartościami normowymi przeliczono wyznaczony współczynnik dla t=10^oC (k₁₀)

III. Wyznaczanie współczynnika wodoprzepuszczalności metodą rurki Kamieńskiego.

Rurkę umocowaną na statywie włożono do naczynia z wodą po czym wsypano małymi porcjami badany grunt zagęszczającego drewnianym ubijakiem na wysokość 6 cm. Piasek suchy nasycano od spodu kapilarnie wodą. Do rurki wlewano ostrożnie wodę od góry ustalając dokładnie jej pierwotny poziom. W tym momencie zaczęło się filtrowanie wody przez grunt. Badanie przeprowadzono na 4 próbkach.

Współczynnik filtracji k obliczono ze wzoru:

Wszystkie dane dotyczące pomiarów znajdują się w dołączonym arkuszu.

W celu porównania wartości współczynnika filtracji z wartościami normowymi przeliczono wyznaczony współczynnik dla t=10^oC (k₁₀)

tak więc:

Wnioski:

Rozbieżności wyników są spowodowane niedokładnością obserwatora oraz rozbieżnością metod badawczych . w metodzie Współczynnika wodoprzepuszczalności i w metodzie rurki Kamińskiego różnica wyników jest spora i spowodowana jest głównie niedokładnością pomiarów.

Zestawienie wyników:

Rodzaj pomiarów	Wyniki pomiarów w [cm/s]
Współczynnik filtracji (wg Hazena)	0,0115
Współczynnik filtracji (wg Krugera)	0,0067
Współczynnik wodoprzepuszczalności	0,034
Współczynnik wodoprzepuszczalności (rurka Kamińskiego)	0,0031

---