RU1777045C

RU1777045C - Method for determining filtering characteristics of ground

Info

Publication number: RU1777045C
Application number: SU904823148A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Бронин; Александр Валентинович Голли; Александр Аркадьевич Кисляков
Original assignee: Ленинградский инженерно-строительный институт
Priority date: 1990-05-03
Filing date: 1990-05-03
Publication date: 1992-11-23

Abstract

Использование: инженерно-геологические исследовани грунтов, в частности, при сооружении насыпных плотин. Сущность изобретени : способ включает бурение скважин, установку в них на различных уровн х датчиков порового давлени и осадочных марок, нагружение поверхности грунта насыпью, измерение порового давлени и послойных осадок грунта. При бурении скважин отбирают пробы грунта, по которым в лабораторных услови х определ ют его пористость и коэффициент сжимаемости поровой воды, а коэф- фициент фильтрации определ ют по конечно-разностной формуле. 1 ил.Usage: engineering and geological studies of soils, in particular, in the construction of bulk dams. SUMMARY OF THE INVENTION: the method includes drilling wells, installing pore pressure sensors and sedimentary grades therein at various levels, loading the soil surface in bulk, measuring pore pressure and layered soil sediments. When drilling wells, soil samples are taken, according to which, in laboratory conditions, its porosity and compressibility coefficient of pore water are determined, and the filtration coefficient is determined by the finite-difference formula. 1 ill.

Description

чh

ЁYo

Изобретение относитс к инженерно- геологическим исследовани м, в частности к определению фильтрационных характеристик грунтов при сооружении насыпных плотин.The invention relates to engineering and geological research, in particular to determining the filtration characteristics of soils during the construction of bulk dams.

Известен способ определени коэффициента фильтрации, включающий бурение скважины, установку стакана на забое скважины при помощи штанги, котора противо- положным концом присоедин етс к домкрату. Через домкрат на стакан подают давление, внедр ют стакан в массив грунта. После уплотнени грунта в стакане к нему прикладывают гидростатическое давление, при этом фиксируют.изменение приложенного гидростатического давлени датчиками порового давлени и по скорости его изменени определ ют коэффициент фильтрации грунта.A known method for determining the filtration coefficient, including drilling a well, installing a nozzle in the bottom of the well by means of a rod, which is connected to the jack at the opposite end. Pressure is applied to the glass through the jack; the glass is introduced into the soil mass. After compaction of the soil in the glass, hydrostatic pressure is applied to it, while recording is recorded. The change in the applied hydrostatic pressure by pore pressure sensors and the rate of soil filtration is determined from its rate of change.

Известен также способ определени фильтрационных характеристик грунта под There is also a method of determining the filtration characteristics of the soil under

насып ми, основанный на замерах порового давлени посадок. Датчики порового давлени и осадок помещены в предварительно пробуренные скважины. Нагрузка на грунт увеличиваетс с земной поверхности ступенчато . Расчет коэффициента фильтрации производитс по разностной формуле.embankments based on measurements of pore pressure of the plantings. Pore pressure sensors and sludge are placed in pre-drilled wells. The load on the ground increases stepwise from the earth's surface. The calculation of the filtration coefficient is carried out using the difference formula.

Недостатком этого способа вл етс низка точность определени коэффициента фильтрации грунта, обусловленна неучетом коэффициента сжимаемости поровой воды, что особенно сказываетс при значительном газонасыщении поровых вод.The disadvantage of this method is the low accuracy of determining the soil filtration coefficient, due to the neglect of the compressibility factor of pore water, which is especially true for significant gas saturation of pore water.

Целью изобретени вл етс повышение точности определени .The aim of the invention is to increase the accuracy of determination.

Поставленна цель достигаетс тем, что в способе определени фильтрационных характеристик грунта, включающем бурение скважин, установку в них на различных уровн х датчиков порового давлени и осадочных марок, нагружение поверхностиThe goal is achieved in that in a method for determining the filtration characteristics of the soil, including drilling wells, installing in them at different levels of pore pressure sensors and sedimentary grades, surface loading

VI VI V|VI VI V |

11

грунта насыпью, измерение перового давлени и послойных осадок грунта, при бурении скважин отбирают пробы грунта, по которым в лабораторных услови х определ ют его пористость и коэффициент сжимаемости поровой воды, а коэффициент фильтрации определ ют по формулеsoil in bulk, measurement of first pressure and layered soil sediments, while drilling wells, soil samples are taken, according to which its porosity and compressibility coefficient of pore water are determined in laboratory conditions, and the filtration coefficient is determined by the formula

t, -Н(«Я + 1 -Sgjt-Qi-jfru + i -Зч.)-1}K(h. -l-hj-f i) .Л -Ч- - - -i Цц-и.1.|-1t, -H ("I + 1-Sgjt-Qi-jfru + i -Ch.) - 1} K (h. -l-hj-f i). . | -1

cr-r:h, j cr-r: h, j

где Kj.t2 - коэффициент фильтрации грунта в j-й точке в момент времени ts; у- удельный вес воды;where Kj.t2 is the soil filtration coefficient at the jth point at time ts; у - specific gravity of water;

St2,j - осадка грунта в j-й точке в момент времени t2,St2, j - soil sediment at the j-th point at time t2,

Ut2,j - поровое давление в j-й точке в момент времени t2;Ut2, j is the pore pressure at the jth point at time t2;

hj - рассто ние между осадочными марками j-й и )-й;hj is the distance between the sedimentary marks of the jth and )th;

m - коэффициент сжимаемости поровой воды;m is the compressibility coefficient of pore water;

п - пористость грунта;p is the porosity of the soil;

j - индекс, обозначающий положение измерительного устройства;j is an index indicating the position of the measuring device;

ti,t2 - врем ;ti, t2 is time;

At - разность времени между измерени ми .At is the time difference between the measurements.

На чертеже изображено размещение основных элементов способа определени фильтрационных характеристик грунта: 1 - датчики порового давлени ; 2 - регистрирующа аппаратура; 3 - скважины; 4 - глубинные марки; 5 - датчик регистрации положени глубинных марок; 6 - диэлектрическа трубка; 7 - мерна лента; 8 - шкала-нониус дл определени положени глубинной марки; 9 - нагрузка в виде насыпи.The drawing shows the placement of the main elements of the method for determining the filtration characteristics of the soil: 1 - pore pressure sensors; 2 - recording equipment; 3 - wells; 4 - deep marks; 5 is a sensor for detecting the position of depth marks; 6 - dielectric tube; 7 - measured tape; 8 is a nonius scale for determining the position of a deep mark; 9 - load in the form of an embankment.

Способ состоит в выполнении следующих операций:The method consists in performing the following operations:

1.Бур т первую скважину на всю глубину исследуемой толщи грунтов.1. Drill the first well to the entire depth of the studied soil stratum.

2.Устанавливают датчики порового давлени по высоте снизу вверх в стенках про- буренной скважины при помощи внедр ющего устройства. Количество устанавливаемых датчиков порового давлени определ етс по формуле2. Install pore pressure sensors in height from bottom to top in the walls of the drilled well using an implementer. The number of installed pore pressure sensors is determined by the formula

М п + 2,M p + 2,

где N - количество датчиков порового давлени ;where N is the number of pore pressure sensors;

п - количество точек, в которых определ ют коэффициент фильтрации.n is the number of points at which the filtration coefficient is determined.

3.Тампонируют скважину раствором, преп тствующим фильтрации воды по кабелю датчика порового давлени .3. Tampon the well with a solution that prevents water filtration through the cable of the pore pressure sensor.

4. Бур т вторую скважину на всю глубину исследуемой толщи грунтов, Отбирают пробы грунта, В лабораторных услови х определ ют его пористость и коэффициент4. A second well is drilled to the entire depth of the studied soil stratum. Soil samples are taken. In laboratory conditions, its porosity and coefficient are determined.

сжимаемости поровой воды.compressibility of pore water.

5 Устанавливают глубинные марки по высоте снизу вверх при помощи устройства установки марок. Количество устанавливаемых марок равно числу датчиков порового5 Install depth marks in height from bottom to top using a stamp installation device. The number of installed brands is equal to the number of pore sensors

0 давлени . Глубина установки глубинных марок равна глубине установки датчиков порового давлени .0 pressure. The depth of installation of depth marks is equal to the depth of installation of pore pressure sensors.

6.Тампонируют вторую скважину раствором , имеющим модуль деформации,6. Tampon the second well with a solution having a deformation modulus,

5 близкий к модулю деформации исследуемого грунта. Это обеспечивает одинаковые деформации исследуемого грунта и раствора, заполн ющего скважину, что уменьшает погрешность измерени деформации грунтов5 close to the deformation modulus of the investigated soil. This ensures the same deformation of the test soil and the solution filling the well, which reduces the error in measuring the soil deformation

0 основани .0 base.

7.На дневной поверхности грунта ступен ми прикладывают нагрузку. Кажда ступень нагрузки прикладываетс после рассеивани избыточного порового давле5 ни , вызванного приложением предыдущей ступени нагрузки.7.On the surface of the soil, steps are applied in steps. Each load stage is applied after the dispersion of excess pore pressure 5 caused by the application of the previous load stage.

8.По датчикам порового давлени в фиксированные моменты измер ют поровое давление при каждой ступени нагрузки.8. Using pore pressure sensors at fixed times, pore pressure is measured at each load stage.

0 9. По глубинным маркам определ ют осадки каждого сло грунта при каждой ступени нагрузки в те же моменты времени, в которые производили измерение порового давлени .0 9. Depth grades determine the sediment of each soil layer at each load stage at the same time points at which the pore pressure was measured.

510. По скорости рассеивани порового510. By the rate of dispersion of the pore

давлени , фиксируемого по датчикам порового давлени , и по скорости нарастани осадки сло грунта, фиксируемой по глубинным маркам , определ ют коэффициент фильтрации вthe pressure recorded by the pore pressure sensors and the rate of rise of the sediment of the soil layer, fixed by the deep marks, determine the filtration coefficient in

0 j-x точках грунта по формуле (1),0 j-x points of soil according to the formula (1),

11. Операцию 10 повтор ют дл всех остальных точек и дл других моментов времени . Таким образом, получают фильтраци- онные характеристики грунта и их11. Step 10 is repeated for all other points and for other points in time. Thus, the filtration characteristics of the soil and their

5 изменение по глубине и во времени дл каждой ступени нагрузки.5 changes in depth and time for each load stage.

Бурение первой скважины (дл датчиков порового давлени ) проводилось на глубину 18 м. Исход из геологии основани The first well (for pore pressure sensors) was drilled to a depth of 18 m. Based on the geology of the base

0 сооружена .датчики порового давлени были установлены на глубинах 6,45 м; 7,44 м;0 constructed. Pore pressure sensors were installed at depths of 6.45 m; 7.44 m;

14.4м; 15,21 м; 16,89 м. Втора скважина (дл глубинных марок) бурилась на глубину14.4m; 15.21 m; 16.89 m. A second well (for deep grades) was drilled to a depth

18.5м. Глубинные марки были установлены 5 на глубинах 4,8 м; 5.5 м; 6,2 м; 8 м; 9,8 м; 11,218.5m Depth marks were set 5 at 4.8 m depths; 5.5 m; 6.2 m; 8 m; 9.8 m; 11.2

м; 14,5 м; 15,8 м: 18,5 м. Обе скважинм тампонировались вынутым при бурении скважин грунтом. Пригрузка была выполнена в виде песчаной насыпи. Отсыпка пригру- зочной насыпи велась в три этапа: 0,015m; 14.5 m; 15.8 m: 18.5 m. Both wells were plugged with excavated soil. The loading was made in the form of a sand embankment. The filling of the embankment was carried out in three stages: 0.015

МПа; 0,053 МПа; 0,073 МПа. По датчикам норового давлени замер лось поровое давление до отсыпки пригрузочной насыпи и в процессе нагружени . По глубинным маркам определ лись осадки грунтов в различ- ных точках основани , При этом принималось, что нижн марка находитс в несжимаемом слое и не перемещаетс . Величина осадки в каждой точке определ лась относительно положени нижней мар- ки по перемещени м глубинных марок. При исследовании вынутого при бурении грунта было обнаружено, что пористость в относительных единицах составл ет 0,435, а коэффициент относительной сжимаемости воды равен 4 10 А . Результаты испытаний по определению фильтрационных характеристик грунта в качестве примера приведены дл одной точки в моменты приложени разных ступеней нагрузки в таблице.MPa; 0,053 MPa; 0.073 MPa. Pore pressure was measured from the pressure gauges prior to the filling of the unloading embankment and during loading. Soil sediments at various points of the base were determined from the deep marks. It was assumed that the lower mark is in an incompressible layer and does not move. The amount of draft at each point was determined relative to the position of the lower mark by the movements of the deep marks. In the study of the soil excavated during drilling, it was found that the porosity in relative units is 0.435, and the coefficient of relative compressibility of water is 4 10 A. The results of tests to determine the filtration characteristics of the soil as an example are shown for one point at the moments of application of different stages of load in the table.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A method for determining soil filtration characteristics, including drilling wells, installing pore pressure sensors and sedimentary grades therein at various levels, loading the soil surface in bulk, measuring pore pressure and layered soil sediments, characterized in that, in order to increase

accuracy of determination, while drilling wells, soil samples are taken, according to which, in laboratory conditions, its porosity and compressibility factor of pore water are determined, and the filtration coefficient is determined by the formula

to, h H (saj + +) - (SMJ +1 - Snj - i) Khi + s O L-bh

ij +1 - Ui, j DHJ - Unj-Vj

(4 + 1

hi

- ™ (U; j - Ui, j) n OVMii + 0 1

where Kj, t2 is the soil filtration coefficient of the 8th jth point at time t2;

у - specific gravity of water;

St2, j - soil sediment at the J-th point at time point t.2:

Ut2, j is the pore pressure at the jth point at time t2;

hj is the distance between the sedimentary grades J-1 and (j-1) -n;

m is the compressibility coefficient of pore water;

p is the porosity of the soil;

j is an index indicating the position of the measuring device;

ti, t2 is time;

Ac is the time difference between the measurements.