V глава. Работа на полигоне в Мытищах.

5.1. Описание выполненной работы.

При выполнении буровых работ с помощью бура мы видим, как изменяется свойство песчаных грунтов.

0-10 см - мелкозернистый влажный песок с присутствием органических отложений

10-20 см - мелкозернистый влажный песок с присутствием гравия

20-30 см - песок средней зернистости небольшой влажности с присутствием глинистых частиц

30-60 см - песок оранжево-желтоватого цвета, по крупности – мелкий, имеется небольшая влажность

60-90 см - песок оранжево-сероватого цвета, средней крупности, имеется влажность.

90-100 см - песок с глиной, глины в процентном соотношении больше, чем песка, преобладает серый цвет. По крупности – крупный, имеется очень большая влажность.

5.2. Задание №1. Определенние коэффициента фильтрации грунтов опытными наливами в шурфы

Цель работы: знакомство с методом определения коэффициента фильтрации грунтов , залегающих в зоне аэрации.

Основные положения метода

Для определения коэффициента фильтрации неводонасыщенных грунтов, т.е. грунтов, залегающих в зоне аэрации, используется метод налива воды в шурф.

Рис. Конструкция прибора Н.С. Нестерова и условия движения воды в зоне аэрации при опытном наливе. 1 – шурф; 2 – внешний цилиндр прибора; 3 – внутренний цилиндр прибора; 4 – подставка для мерных баков; 5 – мерные баки; а) зоны увлажнения грунта в различные интервалы времени (t1 < t2 < t3); б) линии тока воды при ее инфильтрации из шурфа; в) план размещения прибора Н.С. Нестерова в шурфе.

Сущность метода заключается в создании вертикального фильтрационного потока, просачивающегося через сухой грунт вниз от дна шурфа, измерении площади сечения потока, расхода и гидравлического уклона.

Условия движения воды в зоне аэрации существенно отличаются от условий ее движения в водонасыщенных грунтах. Вода, поступающая в шурф, впитывается в сухой грунт и движется в нем не только под действием сил тяжести, направленных вниз, но и пиллярных сил, которые могут действовать во всех направлениях. Благодаря действию этих сил вода, просачиваясь из шурфа в сухой грунт, растекается, образуя увлажненную зону (фигура увлажнения), форма которой изменяется во времени, вытягиваясь вниз.

По мере увеличения глубины промачивания темп изменения фигуры увлажнения замедляется, и расход воды на инфильтрацию из шурфа стабилизируется. Однако, даже при постоянном расходе линии токов инфильтрационного потока не параллельны между собой, т.е. площадь горизонтального сечения потока, а значит и его скорость меняются с глубиной. Влияние растекания ограничивают специальной схемой опытных установок или учитывают в расчетных формулах. Таким образом, существующие методы позволяют установить величину коэффициента фильтрации только приближенно, но с точностью вполне приемлемой для практических целей.

Измерения производят по методу Н.С.Нестерова. Этот метод несколько сложнее, но совершеннее других. Он основан на предположении, что благодаря конструкции прибора, состоящего из двух концентрически вдавливаемых в грунт цилиндров, на растекание расходуется вода, поступающая в грунт из кольцевого зазора, а вода внутреннего цилиндра просачивается вертикально вниз, т.е. площадь фильтрационного потока равна площади внутреннего цилиндра. На основании этого допущения замеряют и регистрируют в журнале опыта расход только из внутреннего цилиндра. Значение коэффициента фильтрации определяется по формуле:

где Qуст – установившийся расход во внутреннем цилиндре, м3/сут, см3/мин;

W-площадь поперечного сечения внутреннего цилиндра, м2;

i=гидравлический уклон (принимаем i=1).

Порядок выполнения работы.

1. Открыть шурф в грунте на заданную глубину. На выровненную поверхность установить кольца. Задавить их в грунт на 5-8 см. Установить сосуды Мариотта. Залить в них воду.

2. Из ведра залить воду во внутреннее и внешнее кольца, создав слой воды 10 см, открыть краны сосудов Мариотта для автоматического выпуска воды во внутреннее и внешнее кольца. С момента начала истекания воды во внутреннее кольцо включается секундомер. Уровни воды в сосуде Мариотта фиксируются по ерной шкале и заносятся в журнал через определенные интервалы времени. Замеры производятся до получения установившейся величины расхода воды. За установившийся можно принять расход, который с течением времени меняется незакономерно и колеблется в пределах 20% своей величины не менее 15 мин.

3. Вычислить поглощенный объем воды и расход.

№отсчета	Поглощенный объем воды, (л)	Время замера (мин)	Расход Q (л/мин)
1	0,2	6.45	0.031
2	0,2	6.51	0.030
3	0,2	6.53	0.030
4	0,2	6.50	0.030

Диаметр внутреннего кольца – 17см Диаметр большего кольца – 34см Площадь поперечного сечения внутреннего кольца ω=227 см2

Расход Q=∆ V/∆τ (см3/мин)

Кф=34,35/227=0,151 м/сутки

Залив воды в шурфы и измерение интервалов времени. (20.05.2015)

Установка Нестерова