Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 42 )

Рис. 31. Трубка СПЕЦГЕО

7.18.4.3. Усовершенствованная модель трубки СПЕЦГЕО (рис. 32) дополнительно снабжена специальным винтовым телескопическим приспособлением, которое служит для насыщения породы водой и позволяет вести испытания ее на фильтрацию при любом постоянном градиенте в пределах от 0 до 1.

Рис. 32. Усовершенствованная модель трубки СПЕЦГЕО

а) общий вид; б) в рабочем положении, в резерве; 1 - мерный цилиндр; 2 - верхняя крышка;

3 - трубка; 4 - нижняя крышка; 5 - дырчатое донышко; 6 - наружный стакан; 7 - внутренний стакан.

Телескопическое приспособление состоит из наружного стакана 6, имеющего внутреннюю резьбу, и внутреннего стакана 7 с решеткой 5, имеющего в основании наружную резьбу. На корпусе стакана 7 имеется шкала для измерения напорного градиента от 0 до 1 с ценой деления 0,2. В усовершенствованной модели прибора мерный цилиндр 1 имеет поплавок (на рис. не показан) с двумя клапанами: верхний не дает воде вытекать из цилиндра до его установки в приборе, а нижний автоматически регулирует уровень воды в приборе над испытуемой породой.

Последовательность определения

7.18.4.4. Доставленный в лабораторию монолит грунта вскрывают, и трубкой 3 вырезают образец. На трубку 3 с породой надевают крышки 2, 4 и устанавливают ее в батарейную банку. Образец породы естественного сложения может быть вырезан трубкой 3 непосредственно в полевых условиях. На месте взятия образца трубка с грунтом должна быть запарафинирована. В лаборатории трубку очищают от парафина и обнажают грунт в верхней и нижней частях.

7.18.4.5. При испытаниях песков нарушенного сложения на трубку 3 надевают нижнюю крышку 4 и затем через верх наполняют ее песком. Затем на трубку надевают верхнюю крышку 2 и устанавливают ее в батарейную банку. По массе загруженного песка в трубку 3 и ее объему вычисляют плотность сухого песка. При отсутствии специального задания коэффициент фильтрации песков следует определять при самом плотном и самом рыхлом сложении.

7.18.4.6. В батарейную банку, где установлена фильтрационная трубка с грунтом, наливают воду и насыщают грунт водой снизу вверх. Приливание воды в банку производят небольшими порциями с остановками, чтобы насыщение происходило постепенно. При испытаниях песков их насыщение водой лучше производить в процессе наполнения ими трубки. Для этого ее устанавливают в батарейную банку и постепенно наполняют песком, при этом воду в банку приливают в таком количестве, чтобы слой воды в ней не превышал слоя песка в трубке. После того как вода появится в трубке над грунтом, насыщение ее заканчивают и приступают к испытаниям на фильтрацию.

7.18.4.7. При работе с усовершенствованным прибором СПЕЦГЕО наполнение фильтрационной трубки 3 грунтом производят способом, описанным выше, а насыщение водой - с помощью телескопического приспособления. Для этого в наружный стакан 6 наливают воды примерно на треть его высоты, а внутренний стакан 7 вывинчивают вверх до отказа. На дно стакана 7 устанавливают фильтрационную трубку 3 и медленно с остановками его завинчивают, опуская в нижнее положение для насыщения грунта водой до появления пленки воды на ее поверхности.

7.18.4.8. Приподнимают фильтрационную трубку над батарейной банкой и закрепляют на штативе (или вывинчивают внутренний стакан 7 с фильтрационной трубкой вверх до отказа). Затем заполняют водой мерный цилиндр 1 и, быстро опрокинув его, укрепляют в верхней крышке 2 так, чтобы горлышко цилиндра опиралось непосредственно на грунт. В таком виде мерный цилиндр работает как мариоттов сосуд, автоматически поддерживая над грунтом постоянный уровень воды в 1-2 мм. Как только этот уровень вследствие просачивания воды через грунт понизится, в мерный цилиндр прорывается пузырек воздуха и вытекает соответствующее количество воды. Этим достигается постоянство напорного градиента, равного в обычной трубке единице, так как в данном случае напор равен пути фильтрации. В усовершенствованной трубке, если стакан 7 вывернуть вверх не до отказа, а частично оставить его затопленным в воде, то напорный градиент будет меньше единицы (см. шкалу на стакане 7), так как путь фильтрации, как и в обычной трубке, будет равен длине фильтрационной трубки, а напор - расстоянию от пленки воды над грунтом до уровня воды в наружном стакане 6.

7.18.4.9. Если в мерный цилиндр прорываются крупные пузырьки воздуха, это свидетельствует о том, что горлышко трубки отстоит на значительном расстоянии от поверхности грунта. В этом случае цилиндр необходимо опустить глубже и добиться, чтобы в него равномерно поднимались мелкие пузырьки воздуха.

7.18.4.10. По достижении указанных условий отмечают по шкале уровень воды в мерном цилиндре 1, пускают секундомер и по прошествии определенного времени t (50-100 с для более водопроницаемых и 250-500 с для менее водопроницаемых грунтов) замечают второй уровень воды в мерном цилиндре 1, что дает возможность определить расход воды Qf, профильтровавшейся через грунт за время t (с). Коэффициент фильтрации при этом будет равен

K = Qf / (t · f), см/c, (90)

где Qf - общее количество профильтровавшейся воды, см3, за время t, с; f - площадь поперечного сечения металлической трубки, см2.

Из формулы видно, что величина Qf / f может быть заранее вычислена. Для этой цели на мерном цилиндре имеется вторая шкала, соответствующая различным отношениям Qf / f. Пользование этой шкалой сводит к минимуму вычисления коэффициента фильтрации.

7.18.4.11. Для получения средней величины коэффициента фильтрации повторяют замеры расхода воды при различных понижениях уровня воды в мерном цилиндре за время t (с). При работе с усовершенствованной трубкой опыт повторяют при данном градиенте два-три раза.

Во время испытаний грунтов на фильтрацию измеряют температуру воды, вычисляют и учитывают температурную поправку.

7.18.5. Прибор КФ-ООМ

7.18.5.1. В состав прибора КФ-ООМ, предназначенного для песчаных грунтов (рис. 33), входят:

- фильтрационная трубка, состоящая из прямого полого цилиндра внутренним диаметром 56,5 мм и высотой 100 мм с заостренными краями, перфорированного дна с отверстиями размером 2х2 мм (или диаметром 2 мм) и муфты с латунными сетками, мерного стеклянного баллона объемом 140 см3 и высотой 110-115 мм со шкалой для замера объема фильтрующей жидкости;

- телескопическое приспособление для насыщения грунта водой и регулирования градиента напора, состоящее из подставки, подъемного винта, планки со шкалой градиентов напора от 0 до 1 и ценой деления 0,02;

- корпус с крышкой.

Рис. 33. Прибор КФ-ООМ

1 - корпус прибора; 2 - мерный стеклянный баллон; 3 - муфта фильтрационной трубки;

4 - подъемный винт.

Измерительные приборы, применяемые для определения коэффициента фильтрации грунтов должны периодически подвергаться метрологическим проверкам.

7.18.5.2. Подготовку песчаных грунтов к испытанию следует производить в следующей последовательности:

- песчаный грунт и воду выдерживают до выравнивания их температуры с температурой воздуха;

- из корпуса прибора извлекают фильтрационную трубку и разбирают ее;

- заполняют цилиндр испытываемым грунтом;

- в корпус наливают воду и вращением подъемного винта поднимают подставку до совмещения отметки градиента напора на планке с верхним краем крышки корпуса;

- устанавливают цилиндр с грунтом на подставку и вращением подъемного винта медленно погружают в воду, содержащуюся в корпусе, до отметки градиента напора 0,8 и оставляют его в таком положении до тех пор, пока грунт не увлажнится. В процессе водонасыщения грунта поддерживают постоянный уровень воды у верхнего края корпуса;

- помещают на образец грунта латунную сетку, надевают на цилиндр муфту, вращением подъемного винта опускают фильтрационную трубку в крайнее нижнее положение и оставляют на 15 мин.

7.18.5.3. Заполнение цилиндра испытываемым песчаным грунтом нарушенного сложения выполняют в следующем порядке:

- на цилиндр надевают дно с латунной сеткой, покрытой кружком марли (фильтра);

- наполняют цилиндр песчаным грунтом через верх слоями толщиной 1-2 см;

- необходимая масса грунта m (г), в объеме цилиндра V (см3) при заданной плотности r или плотности сложения (характеризуемой коэффициентом пористости e) должна вычисляться по формулам:

m = V · r или m = [(1 + W) / (1 + e)] · rs, (91)

где W - влажность грунта, доли единицы; rs - плотность частиц грунта, г/см3.

Если грунт массой m не укладывается в цилиндр, его уплотняют трамбованием.

7.18.5.4. Заполнение цилиндра испытываемым песчаным грунтом в предельно рыхлом и предельно плотном сложении выполняют в следующем порядке:

- цилиндр с дном и латунной сеткой, покрытой кружком марли, взвешивают;

- для получения образца песчаного грунта в предельно рыхлом состоянии цилиндр наполняют грунтом, насыпая с высоты 5-10 см без уплотнения, в предельно плотном состоянии - слоями 1-2 см с уплотнением каждого слоя трамбованием;

- зачищают поверхность образца грунта в уровень с краем цилиндра и взвешивают цилиндр с грунтом;

- определяют плотность грунта по ГОСТ 5180-84.

7.18.5.5. Проведение испытания при определении коэффициента фильтрации песчаного грунта производят в следующем порядке:

- вращением подъемного винта устанавливают цилиндр с грунтом до совмещения отметки необходимого градиента напора на планке с верхним краем крышки корпуса и доливают воду в корпус до верхнего его края. При определении коэффициента фильтрации при различных градиентах напора испытания проводятся при поэтапном увеличении значений градиента напора;