RU2012715C1 - Способ определения фильтрационных характеристик грунта - Google Patents
Способ определения фильтрационных характеристик грунта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2012715C1 RU2012715C1 SU5004843A RU2012715C1 RU 2012715 C1 RU2012715 C1 RU 2012715C1 SU 5004843 A SU5004843 A SU 5004843A RU 2012715 C1 RU2012715 C1 RU 2012715C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filtration
- sample
- soil
- pressure
- ground
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
Использование: в инженерно-геологических изысканиях. Сущность: способ определения фильтрационных характеристик грунта включает установку образца грунта в фильтрационно-компрессорный прибор, имеющий поршень с нулевым весом и измеритель осевого усилия, ступенчатое приложение на образец гидростатического давления, измерение расхода воды за определенные промежутки времени и обработку результатов испытания. Дополнительно при установившемся режиме фильтрации измеряют гидродинамическое давление фильтрационного потока на образец грунта и силы перемещения грунта в рабочем кольце при отсутствии фильтрационного потока. По измеренным данным определяют коэффициент фильтрационного сопротивления грунта по формуле. 1 табл. 2 ил.
Description
Изобретение относится к инженерно-геологическим изысканиям, в частности к определению в лабораторных условиях гидродинамического давления на грунт фильтрационного потока воды.
Известен расчетный способ определения гидродинамического давления D на грунт [1] по формуле
D = γω˙n I, (1) где D - гидродинамическое давление, кН/м3;
γω - удельный вес воды, кН/м3;
n - пористость грунта;
I = H/l - гидравлический градиент напора;
Н - напор воды, м;
l - длина пути фильтра, м.
D = γω˙n I, (1) где D - гидродинамическое давление, кН/м3;
γω - удельный вес воды, кН/м3;
n - пористость грунта;
I = H/l - гидравлический градиент напора;
Н - напор воды, м;
l - длина пути фильтра, м.
Недостаток указанного теоретического способа заключается в его низкой достоверности. Гидродинамическое давление зависит не только от пористости грунта, но и от его вида. Так, фильтрационное сопротивление глинистых грунтов значительно больше, чем песчаных. Этот факт не учитывается формулой (1).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является способ определения коэффициента фильтрации грунта [2] , заключающийся в установке образца грунта в фильтрационно-компрессионный прибор, приложении к образцу грунта через нижнюю или верхнюю камеры корпуса одометра гидростатического давления с помощью столба воды, измерение в единицу времени расхода воды, профильтровавшейся через образец грунта, вычисление коэффициента фильтрации по формуле
Kф=
(2) где Q - объем профильтровавшейся через образец воды, см3;
A - площадь поперечного сечения образца, см2;
I - гидравлический градиент;
t - время фильтрации.
Kф=
A - площадь поперечного сечения образца, см2;
I - гидравлический градиент;
t - время фильтрации.
Недостатком указанного способа является недостаточная его информативность, заключающаяся в отсутствии измерения силы воздействия гидродинамического давления движущегося через образец водного потока на грунт.
Предложенный способ включает следующие операции: образец грунта устанавливают в специальный фильтрационно-компрессорный прибор, поршень которого имеет нулевой вес, за счет взвешивания поршня четырьмя поплавковыми камерами, а шток поршня снабжен измерителем усилия, выполненным в виде динамометрического кольца, жестко связанного с корпусом; фиксированное гидростатическое давление передают на образец с помощью столба воды через камеру одометра, при установившемся движении фильтрационного потока через образец грунта измеряют одновременно расход воды с помощью мерного сосуда и фильтрационное давление NF водного потока на образец грунта с помощью динамометрического кольца, после испытания вынимают из одометра рабочее кольцо и измеряют усилие NTтрения грунта о стенки рабочего кольца, включая вес образца, с помощью проталкивания образца из рабочего кольца снизу вверх, а коэффициент фильтрационного сопротивления грунта KF определяют по формуле
KF=
, (3) где KF - коэффициент фильтрационного сопротивления грунта, кПа;
NF - фильтрационное давление водного потока на образец, кН;
NT - усиление осевого перемещения образца грунта в рабочем кольце без гидростатического давления, кН;
A - площадь поперечного сечения образца грунта, м2;
I - гидравлический градиент напора.
KF=
NF - фильтрационное давление водного потока на образец, кН;
NT - усиление осевого перемещения образца грунта в рабочем кольце без гидростатического давления, кН;
A - площадь поперечного сечения образца грунта, м2;
I - гидравлический градиент напора.
Отличительные признаки предлагаемого технического решения заключаются в следующем.
Первый отличительный признак связан с непосредственным измерением фильтрационного давления водного потока на образец грунта динамометрическим кольцом, в которое упирается шток поршня, что позволяет в одном и том же опыте получить дополнительную характеристику грунта KF.
Второй отличительный признак связан с измерением силы трения грунта о стенку одометра, включая вес образца, которое необходимо для повышения достоверности определения KF предлагаемым способом.
На фиг. 1 представлен компрессионный прибор, общий вид с разрезом; на фиг. 2 - график зависимости фильтрационного сопротивления грунта от гидравлического градиента напора. На фиг. 2 приняты обозначения: А - мелкий песок; В - супесь; С - ил; PF - фильтрационное сопротивление грунта; I - гидравлический градиент напора.
Проверка способа производилась на судовом фильтрационно-компрессионном приборе конструкции В. Н. Бронина.
Прибор состоит из трех основных частей: одометра 1, устройства вертикального нагружения 2 и пьезометра 3, которые размещены на станине 4, установленной на виброамортизаторы 5. Одометр представляет собой корпус, включающий нижнюю камеру 6 с фильтром, рабочего кольца с грунтом 7, штока с перфорированным поршнем 8 и верхней камеры 9. В корпусе одометра установлены винт 10 и два штуцера 11.
Устройство вертикального нагружения 2 включает динамометрическое кольцо 12 с измерителем деформаций, индикатором часового типа, пружины и четыре гидроцилиндра 13 с поплавковыми камерами. Гидроцилиндры посредством ригеля соединены со штоком 8. Пружина устройства вертикального нагружения 2 выключалась из работы, а динамометрическое кольцо 12 с помощью упорного вкладыша 14 стопорилось от поступательного перемещения.
До начала испытаний была выполнена тарировка динаметрического кольца.
Испытывались 3 вида грунта: мелкий песок, супесь и ил, физические характеристики которых указаны в акте испытания.
Последовательность операции при испытании образца была следующей:
образцы грунта вырезались в рабочие кольца и устанавливались в прибор;
к верхней и нижней камерам одометра подсоединялись резиновые шланги;
с помощью столба воды в нижнюю камеру последовательно подавались ступени гидростатического давления Р ω = 3,5; 4,5; 7,8; 8,8; 9,8; 14,7 кПа, соответствующие гидравлическим градиентам напора I = 17,5; 22,5; 39; 44; 49; 73,5;
индикатором часового типа фиксировалась максимальная деформация динамометрического кольца Δ , мм;
по величине деформации Δ , мм и тарировочному графику определялось непосредственно фильтрационное сопротивление грунта РF, кПа, график зависимости которого представлен на фиг. 2;
параллельно с трехкратной повторностью производилось измерение расхода воды и определение по известной формуле коэффициента фильтрации. Первичные материалы по определению коэффициента фильтрации приведены в акте испытания;
после гидростатического нагружения производилась разборка прибора, выемка рабочего кольца с грунтом и измерение усилия проталкивания грунта поршнем снизу вверх.
образцы грунта вырезались в рабочие кольца и устанавливались в прибор;
к верхней и нижней камерам одометра подсоединялись резиновые шланги;
с помощью столба воды в нижнюю камеру последовательно подавались ступени гидростатического давления Р ω = 3,5; 4,5; 7,8; 8,8; 9,8; 14,7 кПа, соответствующие гидравлическим градиентам напора I = 17,5; 22,5; 39; 44; 49; 73,5;
индикатором часового типа фиксировалась максимальная деформация динамометрического кольца Δ , мм;
по величине деформации Δ , мм и тарировочному графику определялось непосредственно фильтрационное сопротивление грунта РF, кПа, график зависимости которого представлен на фиг. 2;
параллельно с трехкратной повторностью производилось измерение расхода воды и определение по известной формуле коэффициента фильтрации. Первичные материалы по определению коэффициента фильтрации приведены в акте испытания;
после гидростатического нагружения производилась разборка прибора, выемка рабочего кольца с грунтом и измерение усилия проталкивания грунта поршнем снизу вверх.
Обработка результатов испытания производилась по формулам (2) и (3). Полученные результаты сведены в таблицу.
Как следует из таблицы, согласно опытному определению фильтрационное сопротивление существенно зависит от вида грунта, изменяясь в 8 раз (сравни KF мелкого песка и ила). В то же время определение гидродинамического давления по известной формуле (1) Н. А. Цытовича дает для этих же грунтов только двухкратное увеличение гидродинамического давления.
Claims (1)
- СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА, включающий установку рабочего кольца с грунтом в фильтрационно-компрессионный прибор, размещение на верхнем торце образца поршня, ступенчатое приложение гидростатического давления на образец путем изменения градиентов напора, измерение расхода воды, профильтровавшейся через образец за фиксированный промежуток времени при установившемся режиме фильтрации, и определение указанных характеристик по результатам испытаний, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона определяемых характеристик, используют поршень с нулевым весом, оснащают его измерителем осевого усилия, при установившемся режиме фильтрации измеряют давление водного потока на образец с помощью измерителя осевого усилия, а в конце испытания измеряют усилия осевого перемещения образца грунта в рабочем кольце без гидростатического давления и по результатам испытаний дополнительно определяют коэффициент фильтрационного сопротивления грунта по формуле
KF=,
где KF - коэффициент фильтрационного сопротивления грунта, кПа;
NF - фильтрационное давление водного потока на образец грунта, кН;
NT - усилие осевого перемещения образца грунта в рабочем кольце без гидростатического давления, кН;
A - площадь поперечного сечения образца грунта, м2;
I - гидростатический градиент напора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5004843 RU2012715C1 (ru) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | Способ определения фильтрационных характеристик грунта |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5004843 RU2012715C1 (ru) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | Способ определения фильтрационных характеристик грунта |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012715C1 true RU2012715C1 (ru) | 1994-05-15 |
Family
ID=21586571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5004843 RU2012715C1 (ru) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | Способ определения фильтрационных характеристик грунта |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2012715C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2459035C1 (ru) * | 2011-03-02 | 2012-08-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного использования мелиорированных земель Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИМЗ Россельхозакадемии) | Способ подготовки монолита минеральных почвогрунтов для определения коэффициента фильтрации |
| CN111474047A (zh) * | 2020-05-09 | 2020-07-31 | 合肥工业大学 | 一种验证岸坡土体内存在动水压力的试验方法 |
| RU2807452C1 (ru) * | 2023-04-20 | 2023-11-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" | Способ определения коэффициента фильтрации грунтов |
-
1991
- 1991-07-03 RU SU5004843 patent/RU2012715C1/ru active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2459035C1 (ru) * | 2011-03-02 | 2012-08-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного использования мелиорированных земель Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИМЗ Россельхозакадемии) | Способ подготовки монолита минеральных почвогрунтов для определения коэффициента фильтрации |
| CN111474047A (zh) * | 2020-05-09 | 2020-07-31 | 合肥工业大学 | 一种验证岸坡土体内存在动水压力的试验方法 |
| RU2807452C1 (ru) * | 2023-04-20 | 2023-11-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" | Способ определения коэффициента фильтрации грунтов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| McLatchie et al. | The effective compressibility of reservoir rock and its effects on permeability | |
| Been et al. | The cone penetration test in sands: Part I, state parameter interpretation | |
| US5159828A (en) | Microaccumulator for measurement of fluid volume changes under pressure | |
| Zoback et al. | The effect of microcrack dilatancy on the permeability of Westerly granite | |
| Tsai et al. | A portable device for measuring sediment resuspension | |
| Aiban et al. | Evaluation of the flow pump and constant head techniques for permeability measurements | |
| US5261267A (en) | Method and apparatus for rock property determination using pressure transient techniques and variable volume vessels | |
| US5373727A (en) | Miniporopermeameter | |
| Freeman et al. | Low-permeability laboratory measurements by nonsteady-state and conventional methods | |
| Milatz et al. | A new simple shear apparatus and testing method for unsaturated sands | |
| Muraleetharan et al. | The use of miniature pore pressure transducers in measuring matric suction in unsaturated soils | |
| Suri et al. | Stress-dependent permeability measurement using the oscillating pulse technique | |
| RU2012715C1 (ru) | Способ определения фильтрационных характеристик грунта | |
| Penumadu et al. | Strain-rate effects in pressuremeter testing using a cuboidal shear device: experiments and modeling | |
| Beavers et al. | Flow through a deformable porous material | |
| Tan | Pressuremeter and cone penetrometer testing in a calibration chamber with unsaturated Minco silt | |
| Grainger et al. | A laboratory apparatus for studying the behaviour of soils under repeated loading | |
| Nakajima et al. | Centrifuge modeling of one-step outflow tests for unsaturated parameter estimations | |
| Indraratna et al. | Triaxial equipment for measuring the permeability and strength of intact and fractured rocks | |
| Fishman et al. | Testing techniques for measurement of bulk modulus | |
| SU750347A1 (ru) | Способ определени начального градиента фильтрации | |
| RU2132560C1 (ru) | Способ оценки проницаемости горных пород | |
| Smith et al. | A source of systematic error in transient‐flow air permeameter measurements | |
| Yan | Hydraulic gradient similitude method for geotechnical modelling tests with emphasis on laterally loaded piles | |
| SU903469A1 (ru) | Устройство дл измерени порового давлени в грунтах |