KATEDRA GEOTECHNIKI, GEOLOGII
I BUDOWNICTWA MORSKIEGO
6. Oznaczenie współczynnika filtracji przy stałym spadku hydraulicznym w aparacie
ITB-ZWK-2.
Ruch wody w gruncie nazywamy filtracjÄ…. Polega on na przemieszczaniu siÄ™ wody w kanalikach utworzonych
przez pory gruntu. Gdy przyjmiemy, że ten przepływ jest ruchem laminarnym to możemy ustalić następującą
zależność:
"H
Q = k Å"t Å" F Å"i = k Å"t Å" F Å"
l
gdzie:
Q  objętość (wydatek) wody przepływającej przez daną próbkę w czasie t (cm3)
k  współczynnik filtracji (cm/s)
t  czas trwania przepływu (s)
F  powierzchnia przekroju próbki (cm2)
"H  różnica wysokości hydraulicznych (cm)
l  droga filtracji (cm)
i  spadek (gradient) hydrauliczny
Prędkość filtracji wody przez próbkę jest to stosunek wydatku wody Q w czasie t do przekroju poprzecznego
próbki F:
Q
[cm/s]
v =
F Å"t
Podstawiając wzór na objętość wody przepływającej przez próbkę do równania prędkości filtracji
otrzymujemy:
v = kÅ"i
Jest to liniowe prawo Darcy mówiące, że w ruchu laminarnym istnieje proporcjonalność między prędkością
filtracji v a spadkiem hydraulicznym i.
6.1. Sprzęt do badania.
Rys. 6.1. Budowa aparatu ITB-ZWK-2.
A  cylinder zewnętrzny
B  cylinder wewnętrzny
1  próbka gruntu
2  pierścień (na jego dnie i na powierzchni próbki umieszcza się siatkę filtracyjną)
3  perforowany krążek
4  obciążnik o masie 10 kg
5  pionowa podziałka do odczytu poziomu wody w cylindrach
6  doprowadzenie wody do cylindra zewnętrznego
7  przelew z cylindra zewnętrznego
8  przelew z cylindra wewnętrznego
6.2. Wykonanie badania
Próbkę gruntu umieszcza się w pierścieniu 3 aparatu ITB-ZWK-2. Stan zagęszczenia gruntu powinien
odpowiadać stanowi jaki jest w podłożu naturalnym lub w miejscu zalegania gruntu. Powierzchnię próbki gruntu
przykrywa się sztywną pokrywką filtracyjną i obciąża obciążnikiem 4.
Należy doprowadzić wodę do cylindra zewnętrznego A. Po pewnym czasie woda przefiltrowując przez grunt
wypełni cylinder wewnętrzny B. Wodę należy doprowadzać powoli i tak, aby w próbce gruntu i pod nią nie
pozostały żadne pęcherze powierza.
Spadek hydrauliczny reguluje się przelewem 7, a jako ujęcie wody przefiltrowanej używa się przelewu 8.
Po wyregulowaniu spadku hydraulicznego, ustabilizowaniu się zwierciadeł wody w obydwu cylindrach oraz
ustabilizowaniu się przepływu, dokonuje się pomiaru objętości V wody przefiltrowanej w kilku okresach
czasowych t. W czasie badania należy również mierzyć temperaturę wody T.
6.3. Wynik badania
Współczynnik filtracji oblicza się ze wzoru:
Q
kT =
F Å"t Å"i
kT  współczynnik filtracji dla temperatury T (cm/s)
Q  objętość wody przepływającej przez próbkę w czasie t (cm3)
F  powierzchnia przekroju próbki prostopadła do kierunku filtracji (cm2)
t  czas filtracji (s)
i = "H/l  spadek hydrauliczny (-)
Współczynnik filtracji sprowadza się do temperatury T=10oC na podstawie wzoru:
1.359
k10 = kT Å"
2
1+ 0.0337Å"T + 0.00022T
2
 Załącznik
Tab. 6.1. Orientacyjne wartości współczynnika filtracji k dla niektórych rodzajów gruntów.
3