Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве
жүктеу/скачать 5.93 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Последовательность определения
- 7.18.4. Трубка СПЕЦГЕО
- 7.18.5. Прибор КФ-ООМ
7.18.3. Трубка Г.Н. Каменского 7.18.3.1. Чрезвычайно простым методом определения коэффициента фильтрации песков является метод, разработанный Г.Н.Каменским, при котором коэффициент фильтрации определяют в приборе, получившем название трубки Г.Н.Каменского. Трубка Г.Н.Каменского - стеклянная, имеет длину 23-25 см и диаметр 2-4 см (рис. 29, а). На трубке сверху вниз нанесены деления через 1 см от 0 до 20. Деление 20 должно точно совпадать с нижним краем трубки, который обвязывают марлей или сеткой. Трубку укрепляют на штативе или устанавливают на специальной металлической подставке. 
Рис. 29 а, б) трубка Каменского; в) модернизированная трубка Каменского Последовательность определения 7.18.3.2. Трубку помещают в батарейную банку высотой 15-20 см и загружают испытуемым песком. Наполнение ее песком производят слоями по 2-3 см, сопровождают легкой трамбовкой и насыщают водой, для чего в батарейную банку наливают воды в таком количестве, чтобы уровень ее не превышал высоты слоя песка. Трубку загружают песком на высоту 10 см. 7.18.3.3. Когда песок будет полностью насыщен водой, в батарейную банку добавляют воды в таком количестве, чтобы уровень ее был выше уровня песка в трубке на 1-2 см и ожидают момента, когда уровень воды в трубке и батарейной банке сравняются. 7.18.3.4. На утрамбованный и насыщенный песок в трубке насыпают гравий слоем 1-2 см для предохранения песка от размыва. Если испытываемый песок мелкозернистый и проходит через сетку, следует предварительно на сетку заложить буферный слой толщиной 1 см более крупного песка и на него загружать слой толщиной 10 см испытываемого песка. 7.18.3.5. На насыщенный водой песок наливают сверху воды до уровня на 1-2 см выше нуля. Затем трубку быстро приподнимают над батарейной банкой и закрепляют на штативе или, быстро вынув трубку из батарейной банки, устанавливают ее в чашке на специальной металлической подставке. 7.18.3.6. Засекают секундомером время прохождения уровня воды в трубке от 0 до деления 5 (для малопроницаемого песка до деления 3). Замеряют температуру воды. 7.18.3.7. На основании полученных данных вычисляют коэффициент фильтрации по формуле K = (lf / t) · f(S/h), (89) где K - коэффициент фильтрации, см/с; lf - длина пути фильтрации, см; t - время понижения уровня воды в трубке от 0 до деления 3 или 5, с; S - понижение уровня воды в трубке (см) за время t, с; h - первоначальный напор, см. Величину f(S/h) определяют по таблице 39. Таблица 39
Для ускорения вычислений коэффициента фильтрации на рис. 30 приведена номограмма Н.Н.Биндемана. Способ пользования этой номограммой следующий: приложив линейку к шкале (S/h) и к шкале времени понижения уровня, на пересечении со шкалой коэффициента фильтрации получают значение последнего. 
Рис. 30. Номограмма Биндемана для определения коэффициента фильтрации в приборе Каменского 7.18.3.8. Для приведения результатов опыта к постоянной температуре вычисляют и учитывают температурную поправку (табл. 38). 7.18.3.9. Для получения средней величины коэффициента фильтрации опыт повторяют несколько раз при различных значениях S, т.е. при различных понижениях уровня воды в трубке в см за время t (с). 7.18.3.10. Для крупнозернистых песков опыт рекомендуется производить с меньшим напорным градиентом. С этой целью трубку, наполненную насыщенным песком и водой, быстро вынимают из батарейной банки, помещают в стаканчик с водой высотой около 10 см, который в свою очередь устанавливают в чашку или кристаллизатор. При такой установке первоначальный напор должен измеряться не от 0 до деления 20, а от 0 до уровня воды в стаканчике, который должен оставаться все время на одной высоте, т.к. просачивающаяся вода будет стекать через край стаканчика (рис. 29, б). 7.18.3.11. Коэффициент фильтрации песчаных, супесчаных и пылеватых грунтов ненарушенного сложения, не содержащих частиц гравия крупнее 5-10 мм, может быть также определен с помощью модернизированной трубки Г.Н.Каменского [63]. На рис. 29,в приведена схема этого прибора со следующими обозначениями: 1 - корпус прибора с толщиной стенок 1,0-1,5 мм; 2 - стеклянная трубка 6 мм; 3 - резиновый манжет; 4 - колено из меди 6 мм; 5 - сетка латунная (0,15 мм). 7.18.4. Трубка СПЕЦГЕО 7.18.4.1. Трубка СПЕЦГЕО, сконструированная Е.В.Симоновым, предназначена для лабораторного определения коэффициента фильтрации песчаных и глинистых грунтов. В трубке СПЕЦГЕО имеется возможность, во-первых, вести испытания грунтов естественного сложения, что особенно важно для глинистых грунтов и, во-вторых, вести испытания грунтов при постоянном градиенте, что важно для песчаных грунтов. Усовершенствованная модель трубки СПЕЦГЕО нашей промышленностью выпускается под маркой КФЗ. 7.18.4.2. Трубка СПЕЦГЕО (рис. 31) состоит из мерного цилиндра 1 и металлической фильтрационной трубки 3, снабженной крышками - верхней 2 и нижней 4. Мерный цилиндр 1 - стеклянный, объемом 150-180 см3, имеет суженное горлышко, соединяется с металлической трубкой через верхнюю крышку 2. На одной стороне мерного цилиндра 1 нанесена шкала. Фильтрационная трубка 8 представляет собой полый цилиндр диаметром 50-60 мм и длиной 110-120 мм. Один край этой трубки скошен и остро отточен. При испытаниях фильтрационную трубку наполняют породой. Верхнюю крышку 2 одним краем плотно надевают на трубку 3, а другим на мерный цилиндр. Чтобы крышка плотно надевалась на трубку 3 и цилиндр 1, внутри нее имеются резиновые прокладки. Нижняя крышка 4 латунная, снабжена дырчатым донышком 5 и покрыта сеткой. 
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
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.
- 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 или плотности сложения (характеризуемой коэффициентом пористости e) должна вычисляться по формулам: m = V · или m = [(1 + W) / (1 + e)] · s, (91) где W - влажность грунта, доли единицы; s - 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; - замеряют температуру воды; - заполняют мерный стеклянный баллон водой и, закрывая пальцем его отверстие, опрокидывают отверстием вниз, подносят возможно ближе к цилиндру с грунтом и, отняв палец, быстро вставляют в муфту фильтрационной трубки так, чтобы его горлышко соприкасалось с латунной сеткой, а в баллон равномерно поднимались мелкие пузырьки воздуха. Если в мерный баллон прорываются крупные пузырьки воздуха, его необходимо опустить ниже, добиваясь появления мелких пузырьков; - отмечают время, когда уровень воды достигнет деления шкалы мерного баллона, отмеченного цифрой 10 (или 20) см3, принимая это время за начало фильтрации воды. В дальнейшем фиксируют время, когда уровень воды достигнет соответственно делений 20, 30, 40, 50 (или 20, 40, 60, 80) см3 и других кратных значений. Производят четыре отсчета. 7.18.5.6. Коэффициент фильтрации песчаного грунта K10, м/сут, приведенный к условиям фильтрации при температуре 10 °С, вычисляют по формуле K10 = 864 · V / (t · A · T · I), (92) где V - объем профильтровавшейся воды, см3; t - средняя продолжительность (по замерам при одинаковых расходах воды), с; A - площадь поперечного сечения цилиндра фильтрационной трубки, см2; I - градиент напора; T = (0,7 + 0,03 TW) - поправка для приведения значения коэффициента фильтрации к условиям фильтрации воды при температуре 10 °С, где TW - фактическая температура воды при испытании, °С; 864 - переводной коэффициент (из см/с в м/сут). Коэффициент фильтрации K10 вычисляют до второй значащей цифры. Для расчета коэффициента фильтрации рекомендуется составить таблицу расчетных данных для постоянного расхода воды из цилиндра определенной площади поперечного сечения при различных градиентах напора и температуре. жүктеу/скачать 5.93 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|