Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 44 )

K = [f0 (S / h) : t] · (f / F) · lf · 864, (98)

где K - коэффициент фильтрации, м/сут; f0 (S / h) - функция, определенная по таблице 39; S - понижение уровня воды в пьезометрической трубке (см) за время t (с); h - начальный напор, см; f - площадь сечения пьезометрической трубки, см2; F - площадь поперечного сечения образца грунта, см2; lf - длина пути фильтрации, равная толщине слоя грунта в кольце (см) после стабилизации ее уплотнения от той или иной ступени нагрузки; 864 - коэффициент пересчета размерности см/с на м/сут.

Для удобства вычислений формула (98) может быть записана в следующем виде:

K = A M, (99)

где A = f (S / h) : t, M = 864 (f / F) · lf.

Для каждого прибора значения A и M могут быть подготовлены в виде соответствующих таблиц.

Всего рекомендуется делать не менее трех вычислений коэффициента фильтрации при различных напорах для каждой ступени нагрузки: в начале опыта, после падения уровня воды в пьезометрической трубке до половины первоначального напора и в конце опыта при самом малом напоре.

7.19.2.11. Вычислив значение коэффициента фильтрации при первой ступени нагрузки, опыт продолжают после стабилизации уплотнения породы от второй, третьей и последующих ступеней нагрузки.

7.19.2.12. При каждом замере уровня воды в пьезометрической трубке производят замер температуры фильтрующейся воды. Для приведения результатов к одной постоянной температуре и получения значения коэффициента фильтрации при этой постоянной температуре вводят температурную поправку (формула 87).

7.19.2.13. Для получения полной характеристики изменения водопроницаемости грунта в зависимости от его плотности после выполнения опытов на фильтрацию при разных напорах для каждой ступени нагрузки воду из прибора сливают, прибор разбирают, кольцо с грунтом с поверхности обтирают фильтровальной бумагой и взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г. После этого кольцо с грунтом помещают в термостат и высушивают при температуре 105 °С до постоянной массы. Все эти данные позволяют определить влажность грунта, его плотность и плотность сухого грунта, а также пористость и коэффициент пористости.

7.19.3. Прибор ПФГ-1

7.19.3.1. Прибор предназначен для определения коэффициента фильтрации глинистых грунтов. Особенности прибора ПФГ-1:

- оригинальная герметизация образца грунта в рабочей камере, исключающая возможность возникновения пристеночной фильтрации между боковой поверхностью образца и внутренней стенкой обоймы;

- высокая и регулируемая точность измерения расходов, что достигается использованием тонких сменных пьезометрических трубок с внутренними диаметрами 1 и 3 мм.

7.19.3.2. Технические характеристики прибора ПФГ-1 приведены в табл. 40.

Таблица 40

Наименование параметра	Размерность	Норма
Площадь поперечного сечения образца	см2	40
Высота образца	см	2
Величина напорного градиента		от 0 до 800
Точность измерения фильтрационных расходов	см3	0,008-0,0008
Точность измерения давлений в рабочей жидкости на входе образцовыми манометрами:	МПа	0,004
ГОСТ 6521-72 М0160х1,6
Рабочая длина пьезометрических трубок	см	30
Минимальные значения измеряемых коэффициентов фильтрации	см/с	10-11
Габариты прибора (со снятой трубкой)	мм	160х300х300
Масса прибора	кг	4,0
Примечание. Давление создается сжатым воздухом из баллона.

7.19.3.3. Прибор ПФГ-1 состоит из трех функциональных блоков:

- устройства для измерения фильтрационных расходов;

- рабочей камеры, в которой размещается и герметизируется испытываемый образец грунта;

- камеры питания и тонкой регулировки давления.

Прибор монтируется на плексигласовой плите, в которой размещаются подводящие воду и газ коммуникации.

Функциональные блоки образуют единую гидравлическую систему, в блоке питания создается избыточное давление, подающее рабочую жидкость (воду) в рабочую камеру к нижнему торцу цилиндрического образца грунта, которая фильтруется через него и вытесняется в блок измерения расходов. Блок измерения расходов через штуцер соединяется с рабочей камерой.

7.19.3.4. Общий вид прибора представлен на рис. 35,а. Устройство для создания избыточного давления является внешним (конструктивно не связанным с ПФГ-1). Оно должно соответствовать требованиям техники безопасности. Давление создается сжатым газом, отбираемым от баллона низкого давления (до 3 атм), периодически подзаряжаемого с помощью ножного насоса.

Рис. 35

7.19.3.5. Устройство для измерения расходов состоит из: 1 - пьезометрических трубок; 2 - металлической линейки с миллиметровой шкалой; 3 - штуцера, в котором закрепляется трубка.

Пьезометрические трубки являются сменными, и их внутренний диаметр подбирается в зависимости от ожидаемого порядка величины коэффициента фильтрации.

7.19.3.6. Разборная рабочая камера состоит из:

рабочего кольца 5 с конической проточкой; верхней крышки 6 с центральным резьбовым отверстием под штуцер 3 и вентилем 4; нижней крышки 7 с отверстием для подачи воды под давлением через подводящую трубку 10; коротких стяжных болтов 8 с гайками для соединения верхней 6 и нижней 7 крышек; гаек 9; трубки 10 для подачи воды в рабочую камеру из камеры-резервуара 12 блока питания. Трубка 10 резьбовым соединением скрепляется с крышкой 7.

7.19.3.7. Блок питания включает:

- трубку 11 для подачи в камеру-резервуар 12 воздуха под заданным давлением;

- цилиндрическую (плексигласовую) камеру-резервуар 12 для воды 13, используемой в процессе фильтрации, и воздуха, необходимого для смягчения колебаний давления;

- запас рабочей жидкости 13;

- плиту 14 - основание с каналами для подачи воды и воздуха, на которую устанавливается камера 12, накрываемая крышкой 7;

- вентиль 15 для сброса воды из камеры-резервуара 12;

- манометр 16 образцовый (сменный);

- воздушный вентиль 17, используемый при подаче воздуха из баллона;

- штуцер-переходник 18 для присоединения баллона с сжатым воздухом при помощи толстостенного шланга;

- воздушный вентиль 19 для сброса избыточного давления в рабочей камере;

- стяжные болты 20 с гайками для скрепления и герметизации камеры-резервуара 12 с крышкой 7 и плитой 14.

7.19.3.8. На рис. 35,б представлено внутреннее устройство рабочей камеры, вкладными деталями которой являются верхний 21 и нижний 22 перфорированные диски.

Герметизация рабочей камеры осуществляется с помощью:

- кольцевых прокладок 23 из мягкой листовой маслостойкой резины толщиной 1 мм или круглого сечения диаметром 1 мм путем затяжки болтов 8 и 20;

- кольцевого конического зазора 24 между боковой поверхностью образца грунта и рабочим кольцом 5, заполняемого вязкой, нейтральной по отношению к грунту и металлу, консистентной мазью, не выливающейся из зазора при переворачивании образца во время сборки рабочей камеры.

7.19.3.9. Подготовку к испытанию глинистых грунтов следует производить в следующей последовательности:

а) с помощью шаблона образец грунта выдавливается из кольца-пробоотборника и размещается в рабочем кольце 5;

б) конусный зазор между боковой поверхностью образца и рабочим кольцом заполняется консистентной смазкой (эмульсией) заподлицо с торцом рабочего кольца;

в) торцевые поверхности образца накрываются смоченными водой бумажными фильтрами;

г) камеру-резервуар заполняют водой на треть высоты;

д) внутрь рабочей камеры в нижнюю крышку 7 устанавливают нижний перфорированный диск 22 с уплотнительным кольцом из маслобензостойкой резины 23;

е) через штуцер 18 и вентиль 17 в камере 12 создается избыточное давление воздуха, достаточное для подъема воды в нижнюю крышку 7 до уровня, немного превышающего нижний перфорированный диск, после чего перекрывается вентиль подачи воздуха 17;

ж) на нижний диск 22 устанавливают рабочее кольцо 5 с образцом грунта (по схеме рис. 35,б), вытесненный излишек воды удаляют;

з) сверху на рабочее кольцо устанавливают верхний перфорированный диск 21 с уплотнительным кольцом из маслобензостойкой резины 23 и всю конструкцию накрывают верхней крышкой рабочей камеры 6;

и) верхняя 6 и нижняя 7 крышки рабочей камеры скрепляются с помощью малых стяжных болтов 8 и гаек 9;

к) через центральное отверстие в верхней крышке при открытом вентиле 4 заливается вода до появления ее на выходе вентиля;

л) путем завинчивания штуцера 3 в центральное отверстие верхней крышки устанавливается пьезометрическая трубка 1 с металлической линейкой. Начальный уровень воды в трубке регулируется с помощью вентиля 4.

7.19.3.10. Проведение испытаний при определении коэффициента фильтрации глинистого грунта производят в следующем порядке:

- при создании давления сжатым воздухом от баллона при закрытых вентилях 15, 19, 4 к штуцеру 18 подсоединяется шланг от баллона и открывается вентиль 17. Открывают кран подачи воздуха на баллоне, в камере 12 поднимается давление до 0,04-0,05 МПа, соответствующее напорным градиентам в образце 200-250. Давление контролируется по манометру 16;