Способность песка пропускать воду

Коэффициент фильтрации грунтов и песка

Химическая формула речного песка – SiO₂ – 98%, остальное – AI₂O₃ (оксид алюминия) и Fe₂O₃ (оксид железа). Основной составляющей песка является диоксид кремния. Это формула кварцевого песка, и от нее всегда отталкиваются, делая расчеты при проведении строительно-ремонтных работ, направленные на составление пропорций цементно-песчаного или бетонного растворов. Кварцевый песок, особенно речной, имеет наиболее чистый состав.

Формула кварцевого песка

Как рассчитать коэффициент фильтрации песка

Песок используют для приготовления растворов и смесей (мокрых или сухих) в строительстве самых разных объектов и сооружений – от жилья до стратегических конструкций и для дорожного строительства, от фундаментов до влагонепроницаемых герметичных сооружений. Выбирая требуемую фракцию и степень очистки песка, принимают в расчет модуль крупности, наличие глинистых примесей, объемную массу, коэффициент фильтрации. Справочные значения коэффициента фильтрации песка приведены в таблице:

Грунт	КФ	КФ
Гравий, галька	0,125-0,175	0,135-0,25
Песчаный грунт	0,175-0,30	0,20-0,40
Супеси	0,22-0,32	0,28-0, 5
Суглинки	0,3-0,38	0,45-0,65
Глинистый грунт	0,35-0,45	0,55-0,75
Крупнообломочный грунт	0,25	0,35

Точное определение коэффициента фильтрации песка нужно для того, чтобы узнать его способность пропускать воду (водопроницаемость). Скорость прохождения воды через определенную толщу песка вычисляют посредством применения гидравлического градиента со значением 1, единица измерения – м/сут (метров в сутки). Результат измерений отображает расстояние, на которое просочилась вода через слой песка за 24 часа, то есть плотность песка. Определение коэффициента фильтрации грунтов

Коэффициент фильтрации песка (КФ) определяет его проникающую способность и параметры качества. Самая маленькая пропускная способность песка имеет КФ = 0. По значениям КФ можно определить объемное присутствие примесей глины и по этому показателю применять песок для тех или иных растворов или смесей.

Чем ниже коэффициент фильтрации, тем меньше диапазон применения песка, так как его качество определяет прочность бетонной или цементно-песчаной конструкции. Наивысший КФ имеет крупнозернистый песок, так как между зернами материала остается больше воздуха и вода может свободно и быстро просачиваться через толстый слой песка.

Чтобы лабораторным путем узнать КФ песка и провести исследования, пользуются мерной пробиркой: в нее наливают воду уровнем выше отметки «0» на 0,5 см и более. При стекании воды через перфорированное дно с отверстиями хронометром замеряют время, за которое вода опустится в мерной пробирке ниже 5,0 см. Такие измерения проводят 4 раза подряд, и каждый раз воду в мерную пробирку доливают на 0,5 см. При десятиминутном снижении уровня воды измерения можно делать при значении начального градиента давления 2,0. Мерная пробирка и подставка вынимаются из стакана и устанавливаются на специальный поддон. При проведении замеров необходимо следить за тем, чтобы вода в мерной пробирке не опускалась ниже верхнего уровня стройматериала. Прибор для определения значения фильтрации песка

Плотность сухого сыпучего материала в резервуаре (ρd_i, г/см 3 ) рассчитывают таким образом: ρd_i = m₁ / (V_i х (1+W_i)), где:

V_i – объем грунта в мерной пробирке, см 3 ;

W_i – влажность грунта в мерной пробирке.

КФ рассчитывают по формуле: K = h / t 0 x α (S / H₀) x 864 / T, где:

h – высота песчаной насыпки для фильтрации в мерной пробирке (см);

S – визуальное уменьшение уровня от начального (см);

H₀ – значение предельно минимального давления жидкости (см);

t 0 – время падения уровня (сек);

Т = (0,7 + 0,03 Т_ф) – коэффициент, применяемый для приведения КФ песка к приемлемым условиям фильтрации жидкости при температуре 10 0 С, где:

Т_ф – температура при проведении опытов, 0 С;

Т = (0,7 + 0,03 х 18) = 1,24.

КФ для разных типов песка

Разный по свойствам грунт обладает различными коэффициентами поглощения воды или другой жидкости (коэффициентом водопроницаемости). Точные данные приведены в ГОСТ 25584. Свойства жидкости в расчет не принимаются – основным параметром для расчетов служит размер фракций песка и включений в нем. Прибор КФ-00М

Коэффициент проницаемости жидкости для карьерного песка – 0,5-7 м/сут, так как в этом стройматериале много посторонних включений – глина, пыль, и т.д. Все эти ненужные компоненты задерживают жидкость, поэтому при приготовлении смесей и растворов на основе цемента этот песок применяют очень редко.

После того как карьерный песок очистили при помощи воды, КВ увеличивается, а качество песка становится лучше. КФ в карьерном намытом песке достигает 5-20 м/сут, а размер средних фракций песка остается на уровне 1,5 мм. Такой промытый карьерный песок уже разрешается применять при приготовлении бетонных и цементно-песчаных смесей.

Песок мелкой фракции с пропускной способностью 1-10 м/сут широко применяют при производстве сухих строительных смесей – штукатурных, кладочных, и т.д. При наличии любых посторонних примесей в мелкофракционном песке его КФ значительно уменьшается.

Очень высокий показатель КВ у песка крупной зернистости – это материал практически максимальной водопроницаемости, так как между крупными зернами всегда остается воздух, сквозь который вода или любая другая жидкость может свободно протекать. Разные фракции песка

КФ служит для определения параметров песка. Высокая водопроницаемость определяет чистоту песка и степень пригодности к использованию в строительстве, так как качество песка прямо влияет на показатели надежности и длительность эксплуатации строительных объектов.

Коэффициент для чистой почвы (значения для инженерных геологических изысканий)	Коэффициент для лесных почв
Суглинистый грунт	≤ 0,07 мм/мин 0,1м/сутки	1,9-2,4 мм/мин (до 16,7 мм/мин)	Серый лесной грунт на лессовидной суглинистой почве
Супесь и тонкозернистая песчаная почва	0,07-1,4 мм/мин 0,1-2,0 м/сут
Мелкозернистая песчаная почва	1,4-7,0 мм/мин 2,0-10,0 м/сут	2,4-3,9 мм/мин	Песчаный подзолистый грунт
Среднезернистая песчаная почва	7,0-20,0 мм/мин 10,0-30,0 м/сут

Расчет КФ

Учитывая постоянный спрос на песок для организации любых строительных работ – как в промышленном, так и в индивидуальном строительстве и ремонте – характеристики этого стройматериала должны быть такими, чтобы обеспечить максимально возможные качественные, прочностные, фильтрационные (КФ) и другие параметры. Ориентировочные значения КФ песка

КФ определяется при помощи такого набора инструментов:

1. Прибор КФ-00М, который состоит из следующих комплектующих:
   1. Фильтрационная пробирка (трубка) высотой более 100 мм, диаметром 5,65 см. Трубка имеет дно с перфорационными отверстиями для прохождения жидкости.
   2. Муфта со стальными сетками для фильтрации жидкости.
   3. Стеклянный резервуар.
2. Электронные весы.
3. Хронометр или секундомер.

Подробнее о проведении опыта по измерению КФ песка:

В пробирку прибора КФ-00М насыпают сухой песок, который необходимо исследовать, а сетка с отверстиями прикрепляется ко дну пробирки. Устройство ставят на горизонтальную поверхность, песок в пробирке следует плотно утрамбовать. Для этого его засыпают маленькими порциями, и каждая порция трамбуется отдельно. Всего порций делают три или больше. Аппарат для определения водопоглощения в лаборатории

Расстояние от верхнего края пробирки до начала уровня песка необходимо измерить, и, если оно больше, чем 100 мм, песок трамбуют дополнительно. Исследовать единицу КФ начинают заливкой воды в пробирку таким образом, чтобы она была выше нуля на 0,5 см. Как только жидкость начнет стекать через перфорированное дно, хронометром измеряют время до отметки 50 мм – до нее должна опуститься вода. Доливают жидкость в пробирку воду четыре раза по 5 мм. Результатом измерений будет среднее арифметическое всех проведенных замеров.

Техническая характеристика на песок для строительных работ

ГОСТ 8736-93

1.Класс песка по зерновому составу: 1 класс 2.Группа песка по крупности: «крупный» 3.Модуль крупности песка: Мк свыше 2,5 до 3,0 4Лолный остаток при рассеве песка на сите с сеткой 0,63: свыше 45 до 65 % 5.Содержание зерен крупностью менее 0,16 мм: ……… до 5 % 6.Содержание зерен крупностью свыше 10 мм: …….. до 0,5 % 7.Содержание зерен крупностью свыше 5 мм …………………. до 5 % 8.Содержание пылевидных и глинистых частиц …………………… до 1 % 9.Насыпная плотность в состоянии естественной влажности 1630 кг/м 10. Коэффициент фильтрации песка …………………. 8 — 10 м/сут. 11.Минералого-петрографический состав песков (преобладающее содержание): кварц 54,09 — 68,54 % гранит 10,31 — 13,83 % полевой шпат 7,07 — 7,97 % известняк 6, 13 — 7,96 % доломит 0- 2,91 % кремнистые породы 1,24 — 1,98 % кварцит 0,21 — 0,39 % слюда 0-0,63 % песчаник 0,05 — 0,92 % сланец, гнейс 0-0,38 % глауконит 0-0,18 % гидроокислы железа 0,04 -0,25 % гидроокислы рудные 0,07 — 0,27 % акцессорные минералы 0,26 — 0,56%

Водопрони­цаемость почвы	Уклон участка (в тысячных долях)	Длина поливной борозды (м)	Величина струи в борозду (литров в секунду)
Слабая	Большой (0,005-0,01) Средний (0,001-0,005) Малый (≤ 0,001)	120-150 80-100	0,1-0,3 0,3-0,5
Средняя	Большой (0,005-0,01) Средний (0,001-0,005) Малый (≤ 0,001)	100-120 60-80	0,3-0,5 0,6-0,8
Высокая	Большой (0,005-0,01) Средним (0,001-0,005) Малый (≤ 0,001)	80-100 40-60	0,6-0,8 По окончании исследований разница между показателем плотности сухого карьерного песка и предельной его плотностью не должна быть больше 0,02 г/см 3 . Для укладки дорожного полотна берут речной, морской или карьерный промытый песок, так как эти пески обладают улучшенными параметрами качества, а промытый стройматериал – и лучшую очистку. Благодаря качеству промывки асфальт на основе такого песка будет прочнее, а длительность его эксплуатации – выше. Песок, добытый со дна моря, в строительно-ремонтных работах используют не так часто, как речной, потому что его стоимость выше. Песок с примесями глины в строительстве применяют намного реже других сыпучих материалов, но если его очистить (промыть и высушить), то сферу его использования можно не ограничивать из-за маленького КФ. Добыча морского песка Грязный песок, добытый в карьере, имеет низкий коэффициент фильтрации по ГОСТ – не выше 0,5-0,7 м/сут. При его промывке глина и другие посторонние примеси вымываются, а крупные посторонние зерна (камень, крошка гранита или щебня) остаются. Для получения более высокого качества такого песка его необходимо не только просушить, но и просеять, после чего можно смело использовать для получения высококачественных растворов или смесей. КФ для таких песков получается высоким – ≤ 20 м/сут, так как из него промывкой и просеиванием удаляются все сторонние фракции и примеси. Таблица: коэффициент фильтрации грунтов по ГОСТ Тип грунта Приблизительный КФ, м/сут Галька ≥ 200 Гравий 100-200 Крупнообломочный грунт с песчаным наполнителем 100-150 Гравелистые пески 50-100 Крупный песок 25-75 Среднекрупный песок 10-25 Мелкий песок 2-10 Пылеватый песок 0,1-2 Супесчаный грунт 0,1-0,7 Суглинистая почва 0,005-0,4 Глинистая почва ≤ 0,005 Слаборазложившийся торфяник 1-4 Среднеразложившийся торфяник 0,15-1 Сильноразложившийся торфяник 0,01-0,15 Добыча морского песка Выводы Чтобы использовать песок, добытый в карьере, для промышленного строительства, его необходимо промывать. Такой намывной стройматериал можно применять при изготовлении кирпича или бетонных блоков, плит и других конструкций, укладывать бордюры из элементов, сделанных на его основе, использовать в дорожно-строительных работах. Но если есть возможность работать с речным или морским песком, особенно при возведении многоэтажных зданий и укладке дорожного полотна, то ее нельзя упускать. Среднее значение КФ такого сыпучего стройматериала – 10-20 м/сут. Коэффициент сильно зависит от значения модуля крупности. Источник Песок для дорожного строительства. Основные критерии выбора Что такое коэффициент фильтрации Коэффициент фильтрации природного песка – это скорость фильтрации воды с учетом единичного гидравлического градиента. Иными словами, данный параметр показывает водопропускную способность. Данный показатель измеряется в метрах за сутки (м/сутки), при расчетах учитывается уровень толщи, которую вода проходит на протяжении 24 часов. Определение коэффициента фильтрации песка производится на основе доли и вида примеси в самом сырье. Иными словами, чем он чище и крупнее, тем лучше он будет пропускать воду, вне зависимости от её характеристик. К примеру, глинистые пески не будут пропускать воду, из-за чего их применение в строительстве связано с огромнейшим количеством ограничений. Для максимального увеличения КФ, «грязный» материал подлежит обязательной очистке при помощи специальных способов и современных методик. Факторы, влияющие на величину коэффициента фильтрации Значение коэффициента фильтрации у разных видов песка отличается из-за воздействия множества факторов. В числе основных можно назвать следующие: количество примесей в песке и их разновидности. Например, чем больше глинистых включений в состав песка, тем меньше коэффициент его фильтрации; размер фракции — чем он больше, тем выше значение коэффициента. Так, у мелкозернистого песка кф.=0,8-4, среднезернистый песок — коэффициент фильтрации 5-20, крупнозернистый — кф=8-40; метод и место добычи песка — в карьере коэффициент фильтрации песка 1-7, а у речного песка, в котором количество глинистых примесей минимально, коэффициент изменяется в зависимости от размера песчинок от 5 до 20 м в сутки; способ доставки песка на объект — при длительной транспортировке песок становится плотнее, и значение коэффициента фильтрации снижается; увеличение степени влажности песка и повышение температуры окружающей среды также способны изменить значение коэффициента фильтрации. Как вычислить КФ? Для выявления показателей используется актуальный образец. Исследование проводится в лабораторных условиях при оптимальном уровне влажности и максимальной плотности. Для выяснения оптимальных значений используется таблица коэффициентов фильтрации песка, в соответствии с актуальными строительными нормами и правилами (СНиП). Наименование грунта Коэффициент фильтрации см/сек м/сут Галечник промытый 0,1 и выше 80 и выше с песком 0,1-0,2 80-17 Песок крупнозернистый 0,05-0,01 40-8 мелкозернистый и супесь рыхлая 0,005-0,001 4-0,8 Пески глинистые 0,002-0,0001 1,5-0,08 Супесь плотная 0,0005-0,0001 0,4-0,08 Суглинок 0,0001 и ниже 0,8 и ниже Глина 0,000001 0,0008 и ниже Для проведения вычисления используются: Лабораторные весы; Прибор КФ-00М; Электрический термометр; Секундомер. Мерная трубка прибора заполняется предметом исследования. К трубке прикрепляется специальная латунная сетка и перфорированное дно. После засыпки, утрамбовки и проведения замеров от крайней точки трубки до поверхности, а также дополнительной трамбовки, в трубку заливается жидкость. При вытекании воды через перфорированное дно, время выхода засекается при помощи секундомера. Песок Строительный песок — неорганический сыпучий материал с крупностью до 5 мм, получаемый при разработке песчаных и песчано-гравийных месторождений без использования или с использованием специального обогатительного оборудования (карьеры расположены по всей ЛО, на каждом карьере разного качества). Песок классифицируется по месту происхождения и произведённой обработке: Карьерный песок Карьерный сеянный песок Карьерный намывное песок Морской песок Горный Супесь ПГС Основные характеристики песка: 1. МОДУЛЬ КРУПНОСТИ Песок по модулю крупности подразделяется на группы: Крупный 2,5 и выше Средний 2,0-2,5 Мелкий 1,5-2,0 Очень мелкий 1,0-1,5 Тонкий 0,7-1,0 Очень тонкий 0,7 и меньше При строительстве очень важно знать модуль крупности, поскольку от данного показателя будет зависеть объем потребления воды для раствора и общий расход вяжущего материала. Также модулем крупности определяется область применения песка в строительстве. От него будет зависеть качество изделий и выполненных работ. 2. КОЭФФИЦИЕНТ ФИЛЬТРАЦИИ Речь идет о водонепроницаемости песка. Определение скорости просачивания воды через песок, то есть какое расстояние преодолеет вода сквозь песок в течении суток. Данный показатель измеряется в м/сут (метрах в сутки). Мелкозернистый песок 0,5-3 м/сут Среднезернистый песок 3-7 м/сут Крупнозернистый песок 7-15 м/сут Если коэффициент фильтрации низкий, то и область применения материал будет заметно сужена. Причина в том, что применения песка низкого качества негативно влияет на прочностные показатели конструкции. Самые низкие показатели рассматриваемого параметра характерны для песка с глиной, ведь для указной примеси характерные водоупорные свойства, в результате чего материал не пропускает воду. Чем Коэффициент фильтрации выше, тем песок считается качественнее! Содержание пылевидных, илистых, глинистых частиц. Видов строительного песка очень много. Отличается он содержанием в его составе глинистых и пылевидных частиц (поэтому загрязненные пески перед использованием следует просеять, а иногда и промыть), морской песок самый чистый изначально, карьерный песок загрязнен глиной и пылевидными частицами, горный так же загрязнен глиной, а глина снижает характеристики песка и сужает область его применения . Сколько тонн в 1 кубе песка? Зависит от плотности, фракции, влажности. Чем мокрей песок, тем больше его вес. Материал, хранящийся зимой на улице, увеличивается в массе до 15 % из-за снега и льда. Средний удельный вес песка – 1450-1600 кг/куб. Песок строительный и коэффициент его фильтрации Сферы применения песка разнообразны и многочисленны. Большое их количество поясняется универсальными характеристиками данного природного материала. Вот лишь несколько областей, в которых используется песок: жилищное строительство, производство строительных растворов и смесей, организация насыпей, устройство дорог, пожаротушение, химическая промышленность, изготовление стекла, ландшафтный дизайн и другие. Однако, в каждом конкретном случает необходимо внимательно относится к выбору вида песка и его характеристикам. Коэффициент фильтрации является одним из наиболее важных качеств песка наряду с объемно — насыпной массой, модулем крупности и содержанием различных глинистых частиц. Этот показатель определяют в условиях оптимальной влажности при наибольшей (максимальной) плотности материала. При повышенной влажности коэффициент будет более низким, чем в нормальных условиях. При низкой влажности этот показатель будет более высокий. Коэффициент фильтрации демонстрирует водопроницаемость песка. Это его способность пропускать сквозь частицы воду. Скорость ее прохождения рассчитывается с учетом гидравлического градиента, равным единице. Измеряется данный коэффициент в метрах в сутки. В общем, цифра показывает, какое именно расстояние проходит вода между частицами песка за сутки. Данную характеристику важно знать, чтобы оценить проникающую способность строительного песка, то есть его качество. Наиболее низкой пропускной способностью обладает глина, она имеет коэффициент фильтрации равный нулю. Низкий коэффициент свидетельствует о том, что количество различных глинистых примесей довольно большое, а значит, и области применения значительно сужаются, так как применение песка строительного такого качества будет негативно влиять на прочность конструкций. Наиболее высокой показатель песок строительный коэффициент фильтрации с крупными зернами, так как между песчинками содержится большой объем воздуха, позволяющего воде свободнее перемещаться. Различные виды песка характеризуются разными свойствами, поэтому и коэффициент фильтрации у них разный: песок карьерный — 0,5-7 метров в сутки; промытый песок средней крупности (зерно 2-2,5 мм) — от 5-20 метров в сутки; промытый песок мелкой крупности (зерно 1-2 мм) –1-10 метров в сутки). Таблицы стандартов ГОСТ указывают коэффициент фильтрации различных видов песка. Повышение качества возможно благодаря особым методам очистки, в результате которых отделяются глинистые частицы. Керамзит Песок Щебень Бутовый камень Грунты Сухие смеси Цемент О компании Реквизиты География доставки Полезная информация +7 ‎+7 (903) 136-95-84 Режим работы: с 9:00 до 19:00 [email protected] г. Москва, ул. Большая Грузинская, д.60, стр.1 Технические характеристики песка крупного	Главная / Песок / Информация о песке / Технические характеристики песка крупного

Al2O3

Fe2O3

Тi02

СаO

MgO

SO3

К2O

Na20

П.п:п.

Сумма Содержание

СаС03 75,08 6,75 1,48 0,12 8,97 0,91 0,14 0,31 0,25 6,05 100,06 5.51 12,5

13. Содержание аморфных разновидностей диоксида кремния, растворимого в щелочах — не более 50 ммоль/л. 14.Содсржание сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SО3 колеблется от 0.1 О ­0,30%. 15.Истинная плотность зерен песка 2,62 — 2,65 г/см.куб. 16.Содержание в песке органических примесей (гумусовых веществ) при обработке раствором гидрооксида натрия — жидкость над пробой светлее эталона. 17. Класс песка по удельной эффективной активности естественных радионуклидов 1 класс применения до 370 Бк/кг.

Продукция сертифицирована в Системе «Мосстройссртификация» и соответствует Государственным нормативным документам.

Информация на сайте носит информационный характер и не является договором оферты. Вся информация размещенная на сайте является собственностьюЗАО «Мансуровское карьероуправление».Любая перепечатка информации с данного сайтавозможна только с письменного разрешенияЗАО «Мансуровское карьероуправление».Напишите нам для получения дополнительной информации.

Водопроницаемость грунтов

Средние ориентировочные значения коэффициента фильтрации для некоторых видов грунтов приведены в табл. 5.5

Ориентировочные значения коэффициента фильтрации грунтов

Грунт	Коэффициент фильтрации kƒ, м/сут.
Галечниковый (чистый)	200
Гравийный (чистый)	От 100 до 200
Крупнообломочный с песчаным заполнителем	От 100 до 150
Песок: гравелистый крупный средней крупности мелкий пылеватый	От 50 до 100 От 25 до 75 От 10 до 25 От 2 до 10 От 0,1 до 2
Супесь	От 0,1 до 0,7
Суглинок	0,005 до 0,4
Глина	0,005
Торф: слаборазложившийся среднеразложившийся сильноразложившийся	От 1 до 4 От 0,15 до 1,0 От 0,01 до 0,15

Для хорошо фильтрующих грунтов (песков и супесей) коэффициент фильтрации определяют с помощью прибора (рис. 5.16

), состоящего из трубы длиной l, заполненной грунтом, и двух трубок — подводящей и отводящей воду. При разности напоров Н2 — Н1 вода будет фильтроваться под действием градиента (J). Определив объем воды V, профильтровавшейся за время t, можно по формуле

Зависимость скорости фильтрации (Vƒ) от гидравлического фадиента, характеризующего водопроницаемость фунтов, носит название закона ламинарной фильтрации. Математическое выражение этого закона, предложенное Дарси, имеет вид

Схема установки для определения коэффициента фильтрации

Формулируется закон ламинарной фильтрации следующим образом: скорость движения (фильтрации) воды в грунте прямо пропорциональна гидравлическому градиенту. Фильтрация воды в вязких глинистых грунтах имеет свои особенности, связанные с малыми размерами пор и вязким сопротивлением водноколлоидных пленок, обволакивающих минеральные частицы грунтов.

Движение (фильтрация) воды в глинистых грунтах, в отличие от песчаных (рис. 5.17, кривая а

), начинается лишь при достижении некоторого градиента напора (см. рис. 5.17, кривая б), преодолевающего внутреннее сопротивление движения воды.

Зависимость скорости фильтрации в грунте от гидравлического градиента

Для кривой (б) различают три участка:

I — начальный (0—1), когда скорость фильтрации практически равна нулю (Vf= 0); II — переходный (1—2) криволинейный участок; III — прямолинейный (2—3), характеризующий процесс установившейся фильтрации.

Таким образом, в глинистых грунтах, особенно в плотных, при относительно небольших значениях градиента напора фильтрация может не возникать (участок 0—1, кривая б). Увеличение градиента напора приведет к постепенному, очень медленному развитию фильтрации (участок 1—2). Наконец, при некоторых значениях гидравлического градиента устанавливается постоянный режим (участок 2—3).

Напорный градиент, до достижения которого фильтрация в грунте не наблюдается, называется начальным градиентом (J’0). Во многих случаях исключают из рассмотрения участок 0—2 кривой «б» и закон ламинарной фильтрации для глинистых грунтов принимают в виде

где J’0 — начальный градиент напора, т.е. участок на оси J, отсекающий продолжение отрезка прямой 2—3 до пересечения с этой осью. Для песчаных грунтов фильтрация начинается сразу после передачи напора (рис. 5.17, кривая а).

Определение коэффициента фильтрации песков с помощью прибора КФ-ООМ (ГОСТ 25584-83)

Способность грунтов пропускать воду через систему сообщающихся пор называется водопроницаемостью. Движение воды в порах грунта происходит под действием возникающих в ней неуравновешенных давлений. Так, пленочная вода двигается под действием разности осмотических давлений в различных сечениях, капиллярная – адсорбционных сил смачивания поверхности грунтовых капилляров, гравитационная – под действием напора воды.

Наибольший практический интерес представляет движение гравитационной воды под влиянием силы тяжести или разности напоров. Считается, что для песчаных и большинства глинистых грунтов это движение может быть описано законом Дарси (закон ламинарного движения):

w – объем воды протекающей параллельно струями через водопроницаемое тело;

А – площадь поперечного сечения тела;

– отношение разности напоров к длине фильтрации (гидравлический градиент);

f – коэффициент фильтрации.

Численно коэффициент фильтрации равен объему воды, протекающему в 1с через поперечное сечение площадью 1 см3 при гидравлическом градиенте I

=1. Выражают его в см/с или м/сутки. Коэффициент фильтрации зависит от размеров и форм пор, гранулометрического состава и плотности грунта, температуры воды. Так, например, в песках, обладающих порами крупных размеров, фильтрация воды происходит легче и быстрее, чем в глинистых грунтах, которые имеют большое количество пор очень малого поперечного сечения. Поэтому коэффициент фильтрации для песчаных грунтов в среднем значительно больше, чем для глинистых. Таким образом, коэффициент фильтрации количество характеризует водопроницаемость грунтов.

Коэффициент фильтрации используется при расчетах скорости уплотнения грунтов под нагрузкой, подсчете запасов подземных вод, определении притока воды в строительные котлованы, проектирование водоотводных и дренажных сооружений и других аналогичных расчетах.

Ориентировочные значения коэффициентов фильтрации

f ,см/с (i – любое число от 1 до 9)

Пески	I*10-1…i*10-4
Супеси	I*10-9…i*10-6
Суглинки	I*10-5…i*10-8
Глины	I*10-7…i*10-10

Коэффициент фильтрации может быть определен в лаборатории с помощью специальных приборов на образцах естественной или нарушенной структуры и косвенным путем – по гранулометрическому составу и пористости грунтов или по времени уплотнения грунта при данной нагрузке.

Прибор КФ-ООМ (рис. предназначен для определения коэффициента фильтрации песчаных грунтов с нарушенной структурой при различных напорных градиентах от 0 до 1. Испытание производят путем пропуска воды через грунт сверху вниз при заданном градиенте напора, причем образец грунта предварительно насыщают водой снизу вверх.

При испытании песчаных грунтов нарушенной структуры рекомендуется коэффициент фильтрации определять дважды: при рыхлом их сложении и при максимально плотном. В учебных целях определение коэффициента фильтрации k

f производится только в рыхлом состоянии.

Если требуется определить k

f грунтов с ненарушенной структурой, то с цилиндра снимается дно, и он в вертикальном положении задавливается непосредственно в грунт.

Рис. 8. Прибор КФ-ООМ

Содержание работы

1. Из корпуса прибора вынуть цилиндр и разобрать его.

2. Налить в корпус прибора воду и вращением подъемного винта поднять подставку в крайнее верхнее положение.

3. Надеть на цилиндр дно с латунной сеткой, покрытой кружном марли.

4. Цилиндр с дном и латунной сеткой заполнить песчаным грунтом в предельно рыхлом состоянии путем насыпания грунта с высоту 5-10 см без уплотнения.

5. Поместить на грунт латунную сетку, надеть на цилиндр муфту, установить цилиндр на подставку, вращением подъемного винта медленно погрузить его в воду в крайнее нижнее положение и оставить в этом положении на 15 мин. до полного увлажнения грунта. При этом поддерживать уровень воды у верхнего края корпуса.

6. Вращением подъемного винта установить цилиндр с грунтом до совмещения отметки необходимого градиента напора (в первом опыте I

=1.0) на планке с верхним краем крышки корпуса и долить воду в корпус до верхнего его края.

7. Замерить температуру воды.

8. Заполнить мерный стеклянный баллон водой и, закрывая большим пальцем его отверстие, опрокинуть отверстие вниз, поднести, возможно, ближе к цилиндру с грунтом и, отнимая палец, быстро вставить в муфту цилиндра так, чтобы горлышко баллона соприкасалось с латунной сеткой, а в баллон равномерно поднимались мелкие пузырь воздуха. Если в мерный баллон прорываются крупные пузырьки воздуха, необходимо сильнее прижать его к латунной сетке, добившись появления мелких пузырьков: в таком виде мерный баллон автоматически поддерживается над грунтом постоянный уровень воды в 1-2 мм, обеспечивая постоянство градиента напора.

9. Отметить время, когда уровень воды достигнет деления шкалы мерного баллона, отмеченного цифрой 10 (или 20) см3, принять это время за начало фильтрации воды.

10. Зафиксировать время, когда уровень воды достигнет соответственно делений 20, 30 (или 30, 40) см3 или других кратных значений. Сделать два отсчета. Записать результаты в журнал (форма 16).

11. Вычислить для двух измерений коэффициент фильтрации грунта k

f10, м/сутки, приведенный к условиям фильтрации при температуре 10°С, по формуле:

w – объем профильтрованной, см3;

– продолжительность фильтрации, с;

А – площадь поперечного сечения цилиндра, см2 (А=25 см2);

=(0.7+0.03*
Т
w) – поправка для приведения коэффициента фильтрации к условиям фильтрации воды при температуре 10°С;

w – фактическая температура воды при испытании, °С;

864 – переводной коэффициент (из см/с в м/сутки).

Записать результаты в журнал (форма 16).

12. Определить коэффициент фильтрации k

f10 при градиентах напора
I
=0.8 и
I
=0.6. Записать результаты в журнал (форма 16).

13. Вычислить коэффициент фильтрации k

f10 , как среднее арифметическое нескольких его определений (форма 16).

Источник