SU1661627A1

SU1661627A1 - Способ определени коэффициента фильтрации грунта

Info

Publication number: SU1661627A1
Application number: SU894684192A
Authority: SU
Inventors: Владимир Павлович Фатиев; Завен Григорьевич Тер-Мартиросян; Виктор Альбертович Тищенко
Original assignee: Ярославский политехнический институт
Priority date: 1989-04-24
Filing date: 1989-04-24
Publication date: 1991-07-07

Abstract

Изобретение относитс к строительству, к определению коэффициента фильтрации грунта на образцах. Цель изобретени - повышение точности определени путем создани начального напр женно-деформированного состо ни грунта. При определении коэффициента фильтрации грунта (КФ) образец, отобранный в массиве с глубины H, размещают в стабилометре, прикладывают к нему нагрузку σ, сначала равную по величине массе столба грунта в массиве выше уровн грунтовых вод (УГВ), Σ = ρ(H - H_W), а затем - массе столба грунта в массиве от УГВ до глубины H, Σ = ρ^.H_W, одновременно с приложением нагрузок в образец подают воду под гидростатическим давлением, P_W = H_Wρ_W, где ρ и ρ_W - соответственно плотность грунта и воды, г/см³. 3 ил.

Description

Изобретение относитс к строительству , а именно определению коэффициента фильтрации глинистого грунта в лабораторных услови х.

Цель изобретени - повышение точности определени путем создани начального напр женно-деформированного состо ни грунта.

На фиг.1 дана расчетна схема дл со- . здани в грунте начального напр женно-деформированного состо ни ; на фиг.2 - схема стабилометра дл осуществлени способа; на фиг.З - графики изменени дав- лени -в поровой воде PW во времени t.

Стабилометр состоит из жесткой герметичной камеры 1 с втулкой 2. в которой имеетс нагрузочный шток 3, передающий

внешнюю нагрузку Р через верхний штамп 4 на испытуемый образец 5 грунта, заключенный в резиновую оболочку 6, нижнего перфорированного штампа 7, через который внутрь образца 5 введена тонка перфорированна игла 8, соединенна трубопроводом 9 с датчиком 10 дл замера перового давлени . Боковое давление на образец 5 создаетс пневмогидравлической системой, включающей волюмометр, состо щий из стекл нной трубки 11 со шкалой 12, соединенный с камерой 1 трубопроводом 13, рессивер 14 с манометром 15, соединенный с волюмометром трубопроводом 16 с краном 19. Разделительный бачок 20 с водой 21 соединен трубопроводом 22 с краном 23 и с нижним перфорированным штампом

О О

ГО

XJ

7. Давление в разделительном бачке 20 создаетс сжатым воздухом, поступающим по трубопроводу 24 с краном 25 от компрессора 26 и измер етс манометром 27. Индикатором 28 часового типа измер етс осева деформаци .

Из массива грунта с глубины Н отбирают пробу грунта в состо нии А, котора находитс ниже уровн грунтовых вод на глубине Hw. В атмосферном воздухе образец грунта имеет новое разуплотненное состо ние В (фиг.1).

После отбора образца грунта в лабораторных услови х определ ют следующие показатели физических свойств грунта: удельную плотность грунта ps, объемную плотность грунта р, влажность W, пористость п, коэффициент пористости е и степень влажности грунта Sro.

Затем образец 5 грунта помещают в камеру 1 стабилометра (фиг.2), через нижний перфорированный штамп 7 ввод т в него тонкую перфорированную иглу 8 и соедин ют датчиком замера давлени в поровой воде. Боковое давление, созданное сжатым воздухом, поступающим от компрессора 17 по трубопроводу 18 при открытом крае 19 в ресивер 14, и устанавливаемое по манометру 15, передаетс через жидкость в волюмо- метре по трубопроводу 13 в камеру 1 образец 5. Осевое давление Р на обрзгец 5 передаетс через нагрузочный шток 3 в вер хний штамп 4. Гидростатическое давление в поровой воде образца создают жидкостью, поступающей по трубопроводу 22 при открытом крае 23 из разделительного бачка 20, в котором давление на воду 21 создают сжатым воздухом, поступающим при открытом кране 25 по трубопроводу 24 от компрессора 26, которое устанавливают по манометру 27. На первом этапе испытани образец грунта уплотн ют нагрузкой, равной весу столба грунта в массиве выше уровн грунтовых вод. Образец уплотн ют всесторонним изотропным давлением Aoi До2 Ааз ( Н - Hw )p (фиг.1), где Н - глубина отбора монолита из массива; Hw - глубина отбора монолита ниже уровн грунтовых вод;р- плотность грунта. Образец выдерживают под нагрузкой до условной стабилизации объемной деформации грунта. За критерий условной стабилизации объемной деформации образца грунта принимают приращение относительной объемной деформации, не превышающее 0,0003 дл глины за 12 ч.

На втором этапе испытаний образец грунта уплотн ют нагрузкой, равной весу столба грунта в массиве ниже уровн грунтовых вод. Образец уплотн ют всестороннимизотропнымдавлением

Да ДоЈ ДоЗ Hwp (фиг.1). Одновременно с приложением уплотн ющей нагрузки на жидкость в образце грунта передают давление, равное гидростатическому в месте отбора образца, PWo HW/OW (фиг.1), где PW- плотность воды. Образец выдерживают

под нагрузкой до равенства давлени в датчике 10 замера перового давлени и в разделительном бачке 20, что соответствует равномерному распределению давлени в поровой воде по всему объему образца. В

процессе опыта осевые деформации образца определ ют индикатором 28 часового типа , объемные деформации определ ют при помощи волюмометра по объему вошедшей или вытесненной воды из камеры 1, Изменение давлени в поровой воде во времени устанавливают датчиком 10 замера порово- го давлени .

По экспериментальным данным Стро т график изменени во времени давлени в

поровой воде (фиг.З, крива 1).

Задаютс различными значени ми коэффициента фильтрации грунта и решают дл различных моментов времени уравнение

Рук - Hw/Xv Ь

4 (сгДу -HwAv)

71

X

5

со

х 2

т - 1,3.5

JL

m

sin

mnZ л - m21

2h

Г

0

где а - тотальное напр жение в образце, равное природному давлению в месте отбора образца в массиве грунта, МПа;

j$ti- коэффициент перового давлени ;

h - высота образца, см;

Hw - высота столба воды над точкой отбора образца в массиве грунта, см;

РН- плотность воды, г/см3;

Z - координата точки определени давлени в поровой воде по вертикальной оси;

50

N

JT Су 4п2

где t - врем ,

Cv

Кф

- коэффициент

/Ow (mv +mw j

консолидации грунта;

- коэффициент фильтрации грунта;

rriv - коэффициент относительной сжимаемости скелета грунта;

mw Коэффициент сжимаемости поро- вой воды,

Коэффициент сжимаемости поровой воды определ етс по формуле

m - ( Sr S; )1

.,

где SV-начальна степень влажности грун- та;

- текуща степень влажности;

A/OW- изменение давлени в пороаой воде.

Степень влажности Sr образца грунта определ етс ло формуле

Sr -

PW/PW

(1 -а)( Pw/Pw-l) + 1/Sr

где SV - степень влажности при давлении в поровой воде P w;

а- коэффициент растворимости Генри;

- текущее значение давлени в поровой воде;

P w - предыдущее значение давлени в поровой воде.

По расчетным данным стро т графики изменени давлени в поровой воде во времени при различных коэффициентах фильтрации грунта (фиг.З, крива 2).

На полученные расчетом теоретические кривые накладывают экспериментальную кривую и по совпадению одной из теоретических кривых с экспериментальной определ ют величину коэффициента фильтрации грунта.

Пример. Проведена сери испытаний на образцах нарушенной структуры глинистого грунта с физическими свойствами: плотность грунта/ 2,01 г/см3, плотность твердых частиц грунтар$ 2,7 г/см3, влажность w 0,212,.степень влажности Sro 0,914, коэффициент пористости ,626. На первом этапе образец уплотн ют всесторонним изотропным давлением до уровн 0,28 МПа. На втором этапе уплотн ющее всестороннее изотропное давление на образец довод т до уровн 0,8 МПа и одновременно на поровую жидкость в об

5

д

55

0

Q

5

0

разце создаетс гидростатическое давление до уровн ,26 МПа. Получен коэффициент фильтрации грунта см/с. По известной методике Кф 5-108 см/с. Сравнение результатов испытаний глинистых грунтов по известному и предлагаемому способам показывает, что коэффициент 4 мльтрзции, определенный по предлагаемому способу, на пор док выше коэффициента фильтрации, определенного по известному способу.

Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает повышение точности определени коэффициента фильтрации, что позвол ет с большей достоверностью прогнозировать величину и врем осадки возводимых на глинистых грунтах зданий и сооружений, правильно устанавливать темпы возведени и пуска их в эксплуатацию .

Claims

Формула изобретени

Способ определени коэффициента фильтрации грунта, включающий отбор образца грунта из массива, размещение его в приборе, приложение нагрузки к образцу в услови х дренировани с выдерживанием до стабилизации деформаций, подачу жидкости в образец под посто нным давлением с измерением порового давлени и деформаций образца и расчет коэффициента фильтрации по формуле, отличающий- с тем, что, с целью повышени точности определени путем создани начального напр женно-деформированного состо ни грунта, Сначала к образцу прикладывают нагрузку , по величине равную весу столба грунта в массиве выше уровн грунтовых вод, а после стабилизации деформаций - нагрузку, по величине равную весу столба грунта в массиве от уровн грунтовых вод до глубины отбора образца, при этом подачу жидкости в образец производ т под давлением , равным гидростатическому в массиве грунта на глубине отбора образца, одновременно с приложением к нему нагрузки, по величине равной весу столба грунта в массиве от уровн грунтовых вод до глубины отбора образца.

, - о,

ZIx

У///У////////Я/7

///

0

/||| | |||/||| |

ч1 $ J S $

i §. m $ -и % «

1

N

/

Y I а-, ц,

$« $ Н т § «I в Ч и ii ID $

Ш

У///77/7А У/Х/77Х/////.

S3

5S

Q

№

ES

Cb

/7

////////.

СЬ

Н

%

О)

а

от го -J

л

- NJ

fiw HwPw

Фиг.З