K určení filtračního koeficientu k v laboratorních podmínkách se používá Darcyho zařízení (obr. 13.5), což je kovový nebo plastový válec, uvnitř kterého je instalována děrovaná miska 6, podpírající půdu obsaženou v nádobě a plnící ji téměř po vrch. Vzhledem k tomu, že velikost otvorů v pánvi je výrazně větší než velikost částic půdy, je na pánev umístěn ochranný filtrační materiál (PFM), aby se zabránilo jejímu rozlití skrz otvory.

Pro stanovení tlaku vody v uvažovaných úsecích je nádoba vybavena dvěma skleněnými piezometry P1 a P2, namontované svisle na dřevěné desce. Horní konce trubek jsou otevřené, spodní konce jsou připojeny k odpovídajícím částem nádoby pomocí pryžových trubek.

Voda vstupuje do filtrační nádoby z tlakové nádoby 4, která zajišťuje konstantní tlak na vstupu do zařízení. Konstantní tlak na výstupu ze zařízení je udržován pomocí tlakové nádoby 3. Požadovaný tlak na vstupu do filtrační nádoby se nastavuje pohybem nádoby 4 svisle nahoru a dolů.

Aby se zabránilo vnikání zeminy do piezometrů, jsou na vnitřním povrchu válcové nádoby na vstupu do nich nalepeny proužky polymerního ochranného filtračního materiálu.

Voda procházející půdou vstupuje do měřicí nádoby, kterou lze určit množství filtračního průtoku:

kde W – objem vody nashromážděný v odměrné nádobě v průběhu času t.

Koeficient k určeno vzorcem (13.25)

kde je plocha průřezu (živý průřez toku) nádoby;

J – piezometrický sklon.

Aby bylo možné určit piezometrický sklon J hladinami vody v piezometrických trubicích 1 (P1) a 2 (P2) tlaky vody se měří po úsecích 1-1 и 2-2 (viz obr. 13.5)

Rýže. 13.5. Darcy zařízení pro stanovení koeficientu filtrace

1 a 2 – piezometry P1 a P2; 3 a 4 – tlakové nádoby pro zajištění konstantního tlaku na vstupu a výstupu; 5 – odměrná nádoba; 6 – děrovaný tác; 7 – pletivo; 8 – válcová nádoba z plexiskla; 9 – teploměr.

Ztráta tlaku po délce mezi sekcemi 1-1 и 2-2 se bude rovnat:

kde z1 и z2 – výška umístění vzhledem k vybrané srovnávací rovině, resp 1-1 и 2-2;

– piezometrické výšky odpovídající hydrodynamickým tlakům v úsecích 1-1 и 2-2.

Ohledně velikosti Jpak

kde l – vzdálenost mezi sekcemi 1-1 и 2-2.

13.6 Diferenciální rovnice nerovnoměrného plynule se měnícího pohybu podzemní vody ve válcovém korytě

V posuzovaném případě piezometrická čára R-R se shoduje s volným povrchem. Sklon povrchu volného toku J může být reprezentován dvěma různými závislostmi:

ČTĚTE VÍCE
Co je etno styl v interiéru?

kde i – sklon koryta řeky.

Závislost (13.29) byla získána uvažováním nerovnoměrného pohybu v otevřených kanálech. S ohledem na (13.29) lze Dupuyův vzorec přepsat jako:

kde h – hloubka vody v uvažovaném úseku 1-1;

– průměrná rychlost v tomto úseku.

Napíšeme vzorec pro spotřebu Q:

Tato rovnice představuje požadovanou diferenciální rovnici vztahující se k obecnému případu válcového kanálu s přímým sklonem dna.

V případě i = 0, se kterou se v praxi častěji setkáváme, ze závislosti (13.31) získáme:

Účel: Laboratorním stanovením koeficientu filtrace při studiu zemin pro výstavbu.

Teoretická část

Filtrace je pohyb vody v půdách vlivem gravitace a tlakových rozdílů. Filtrační vlastnosti zemin s jejich propustností pro vodu charakterizuje koeficient filtrace Кф, cm/s; slečna; m/den

Filtrační koeficient je rychlost pohybu vody v půdě s tlakovým hydraulickým gradientem rovným 1. Filtrační koeficient se zjišťuje na vzorcích nenarušeného (přírodního) složení nebo narušeného složení dané hustoty.

Tlakový gradient — poměr rozdílu tlaku vody k délce filtrační cesty.

Stanovení koeficientu filtrace se provádí různými laboratorními metodami a spolehlivěji – polními metodami. Součinitel filtrace se používá ke stanovení průtoku vody do jímky, k odvodňovacím a odběrovým zařízením, k výpočtu sedání základů v čase, filtračních ztrát vody zemními konstrukcemi atd. Hodnoty filtračního koeficientu pro písčitou půdu se pohybují od 10 -1 -10 -3 cm/s.

K výsledkům stanovení filtračního koeficientu musí být připojeny údaje o granulometrickém složení, vlhkosti, hustotě částic, hustotě suché zeminy, roztékavosti a valení, stupni vlhkosti a koeficientu pórovitosti.

V této práci byl použit GOST 25584-90 Soils. Metody laboratorního stanovení koeficientu filtrace. Tato metoda platí pro písčité půdy používané při stavbě silnic a letišť pro instalaci drenážních a protimrazových vrstev

Materiály: suchý písek, voda.

Vybavení a příslušenství:

Soyuzdorniy zařízení pro stanovení koeficientu filtrace písčitých půd Obr. 7.1); podbíjení (obr. 7.2); Laboratorní váhy; teploměr; stopky; exsikátor; síto s otvory o průměru 5 mm; odměrný válec o objemu 100 ml; porcelánový šálek; nádoba na vodu o objemu 8-10 l; kovové pravítko délky 300 mm; nůž

Obr. 7.1 — Zařízení pro stanovení koeficientu filtrace písčitých půd

1 – vzorek; 2 – piezometr; 3 – trubka; 4 – sklo; 5 – síťovina; 6 — perforované odnímatelné dno; 7 — stojan; 8 – paleta;

ČTĚTE VÍCE
Jak dlouho trvá instalace zadní kamery?

Obr. 7.2 — Tamper

1 – průvodce; 2 — svorka; 3 — klesající hmotnost; 4 – kovadlina

Průběh práce

1. Příprava na test.

Půda se pro testování připravuje takto:

1.1 Písek a voda určené ke stanovení filtračního koeficientu se uchovávají v laboratoři, dokud se jejich teplota nevyrovná teplotě vzduchu.

1.2 Písčitou půdu, předem vysušenou do sucha na vzduchu, prosejte přes síto s otvory 5 mm a zjistěte její hygroskopickou vlhkost.

1.3 Odeberte vzorek půdy o hmotnosti alespoň 450 g do porcelánového kelímku metodou čtvrcení.

1.4 Pomocí odměrného válce navlhčete vybraný vzorek na optimální vlhkost a uchovávejte v exsikátoru s vodou po dobu minimálně 2 hodin; Velké a středně velké písky se nesmí uchovávat v exsikátoru.

1.5 Pro získání vzorku v extrémně sypkém stavu se zkumavka naplní zeminou, nasype ji z výšky 5-10 cm bez zhutnění, v extrémně hustém stavu – ve 3 vrstvách, každou vrstvu zhutní 40krát udusáním. Výška zhutněné zeminy ve filtrační trubce by neměla přesáhnout 100 mm.

1.6 Na povrch půdy položte vrstvu štěrku (frakce 2–5 mm) o tloušťce 5–10 mm.

1.7 Zkumavku se zeminou postavte na stojánek a spolu s ní ji vložte do sklenice, kterou postupně naplňte vodou až po vrch.

1.8 Umístěte sklenici s trubicí do nádoby na vodu a naplňte ji do úrovně 10-15 mm nad vrstvou štěrku. Poté, co se v trubce nad vrstvou štěrku objeví voda, dolijte vodu do horní části trubice přibližně do 1/3 její výšky.

1.9 Vyjměte sklenici s trubicí z nádoby a položte ji na paletu. V tomto případě je počáteční gradient tlaku vody ve vzorku půdy roven jednotce.