Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 45 )

- после начала поднятия воды в пьезометрической трубке 1 в течение заданного промежутка времени, например Dt = 10 мин, наблюдают подъем мениска в пьезометрической трубке и в журнал наблюдений записываются начальный и конечный отсчеты. Затем с помощью вентиля 4 трубка может быть опорожнена, при этом каждый раз записываются начальные отсчеты. Интервал времени наблюдений зависит от фильтрационных свойств грунтов, подбирается эмпирически в ходе опыта и ограничивается величиной разности отсчетов по шкале 2, которая не должна быть слишком большой. Для заданного первого градиента наблюдения повторяют, пока процесс фильтрации не станет установившимся;

- фильтрация считается установившейся, если в течение трех последовательных равных промежутков времени подъем мениска в пьезометрической трубке один и тот же, или один из отсчетов отличается от двух других не более, чем на 10%, например: 10 мм, 9 мм, 10 мм;

- для построения графика зависимости скорости фильтрации от градиента напора в процессе испытания необходимо получить 3-4 экспериментальные точки при различных заданных градиентах, выбор которых производится в соответствии с проницаемостью исследуемого грунта;

- в процессе подъема мениска в трубке создается противодавление от массы столба жидкости в пьезометрической трубке. В любом случае необходимо в измеряемую манометром величину давления вносить поправку на противодавление столба жидкости в коммуникациях;

- переход на следующую ступень давления осуществляется после сброса столба жидкости в пьезометрической трубке с помощью вентиля 4 и опускания мениска в начало шкалы 2.

В рабочем журнале (приложение 1) регистрируются: дата проведения опыта, время начала опыта и снятия отсчетов положения мениска, время окончания опыта, отсчеты по пьезометрической трубке, ступени давления и соответствующие им напорные градиенты.

7.19.3.11. Коэффициент фильтрации глинистого грунта определяется в следующей последовательности:

- для каждой ступени измеренного манометром давления вычисляют скорость движения жидкости через образец по формуле

v = (S1 / S) · (Dh / Dt), (100)

где S1 - площадь пьезометрической трубки, см2; S = 40 - площадь поперечного сечения образца, см2; Dh - приращение перемещения мениска в пьезометрической трубке, см; Dt - интервал наблюдения.

При расчете в качестве Dh берется средний отсчет в интервале установившегося движения;

- находят напорный градиент I в образце грунта для интервала времени установившейся фильтрации по формуле

I = (pman - d) / (rW · H); (101)

где pman - отсчет по манометру, МПа; d - поправка на противодавление столба жидкости в коммуникациях прибора и пьезометрической трубке, МПа; H - длина пути фильтрации, равная высоте образца, м; rW - плотность воды, т/м3.

Поправку d находят как расстояние от уровня жидкости в камере-резервуаре 12 до уровня жидкости в пьезометрической трубке в см, умноженное на плотность воды;

- определяют значения K и I0 одним из следующих способов:

- графически, для чего на миллиметровку наносят значения v(I) и I, через экспериментальные точки проводят спрямляющую прямую, уравнение которой

v = K (I – I0); (102)

при этом отрезок, отсекаемый этой прямой на оси I, дает значение начального градиента I0, а угловой коэффициент - значение коэффициента фильтрации:

- аналитически, по формулам

, (103)

, (104)

полученным по методу наименьших квадратов.

- нормативное значение коэффициента фильтрации берут для температуры окружающей среды T = 10 °С и находят по формуле

K10 = K / (0,7 + 0,03 T), (105)

где K - величина коэффициента фильтрации, найденная при температуре T; T - температура воды в опыте, °С.

7.19.3.12. Пример обработки результатов испытаний глинистых грунтов. Грунт - глина полутвердая, с показателем водонасыщения Sr = 0,98. Площадь сечения пьезометрической трубки 0,008 см2. Цена деления манометра 0,004 МПа, температура окружающей среды T = 23,5 °С, расстояние от уровня жидкости в камере-резервуаре до нуля шкалы пьезометра - 22 см.

Примерная (рекомендуемая) форма журнала наблюдений

Форма

Объект:	Манометр №
Образец № и пр.	Цена деления пьезометрической трубки ________
" " ________________ 19 г.

Таблица 41

t, час, мин	h, см	Dh, см	Dt, с	Pman, МПа	d, МПа	v, см/с	I, см/с	Примечание
1030	380	3,0
		=3,0	300	0,044	0,057	2·10-6	192
1100	293	4,5						d = 0,056
1105	338	4,5
1110	383	4,5
1115	428	4,5
		=4,5	300	0,064	0,0056	3·10-6	292
1145	50	-
1150	129	7,9
1155	208	7,9						d = 0,043
1200	287	7,9
1205	366	7,9
		=7,9	300	0,104	0,043	5,3·10-6	299
1242	103	-
1244	152	4,5
1246	197	4,5						d = 0,046
1248	242	4,5
		=4,5	120	0,144	0,0046	7,5·10-6	697
Из журнала выписаны только данные по установившейся фильтрации.

На получение значении v и I заканчивается первичная обработка результатов испытаний.

7.19.3.13. Определение значений K и I.

График зависимости v от I приведен в выпускной карточке (приложение 1, форма 16).

Аналитическое определение K и I0 сводится к вычислению выражений:

Sm = 1773; Sm2 = 865587; (Sm)2 = 3143529;

Smv = 9196,6 · 10-6; SmSv = 32729,6 · 10-6

и подстановке значений этих сумм в формулы (103) и (104)

K = 1,1 · 10-8, I0 = 24.

Нормативное значение K10 = 0,8 · 10-8.

Основные физические характеристики исследованного образца грунта, а также фильтрационные показатели приводятся в выпускной карточке испытаний на фильтрацию связного грунта.

Форма выпускной карточки и образец ее заполнения приведены в приложении 1, форма 16.

7.19.3.14. Нормативные и расчетные значения коэффициента фильтрации для каждого инженерно-геологического элемента (слоя грунта) определяют методом статистической обработки результатов испытаний в соответствии с ГОСТ 20522-75.

7.19.4. Фильтрационный прибор вертикального типа с электрическими контактами

7.19.4.1. Во ВНИИГ им. сконструирован фильтрационный прибор с электрическими контактами. С помощью данного прибора можно более точно проследить за процессами, которые протекают в грунте под воздействием фильтрационного потока. Конструкция прибора предусматривает вертикальную фильтрацию сверху вниз.

7.19.4.2. На рис. 36 представлена схема вертикального фильтрационного прибора. Прибор состоит из прозрачного цилиндра 1 диаметром 150 и высотой 250 мм, крышки 2, в которой установлен термометр 3. С внутренней стороны цилиндра заподлицо вмонтированы девять серебряных контактов. Контакты 1’-1" расположены выше верхней сетки 4, а контакты 9’-9" - ниже нижней сетки 5. Контакты 2’-2", 3’-3", 4’-4", 5’-5", 6’-6", 7’-7", 8’-8" расположены по вертикали между верхней и нижней сетками в пределах загруженной грунтом части прибора. Пьезометры установлены по высоте испытываемого образца и в верхней части цилиндра. Нижняя грань нижней сетки имеет уклон в сторону нижнего бьефа (рис. 36) для того, чтобы воздух, выделившийся под сеткой или вытесненный фильтрационным потоком из грунта, увлекался в слив.

Резервуар нижнего бьефа установлен таким образом, что образец грунта всегда находится в затопленном состоянии. В нижней части прибора имеется конический отстойник 6 с патрубком, на который надевается мензурка (песколовка). С помощью электроконтактов и электрической схемы, представленной на рис. 37, можно измерять действительные скорости движения воды, фильтрующейся в порах грунта.