3.1.1 Лабораторні інструментальні визначення і розрахунки водно-фізичних властивостей грунтів

Прилад ПВН використовують для визначення коефіцієнта фільтрації методом Н.С.Нестерова.Він служить для підтримування рівня води в концентричних стальних кільцях різного діаметру.

Цей метод є розвитком і вдосконаленням методу наливу в шурфи. Щоб зменшити вплив бокового розтікання, Н.С. Нестеров запропонував на сплановане дно закопанки (неглибокого шурфа), в якому виключена наявність крупних порожнин (кротовин тощо), встановити концентрично два стальних кільця різного діаметра (внутрішнє - 25см, зовнішнє - 50см), втискуючи їх в грунт на глибину, вказану на зовнішній стороні кілець міток. В обидва кільця наливається вода (до міток на внутрішніх стінках кілець) і в процесі всього досліду підтримують рівні за допомогою двох бачків Моріотта, наповнених водою. Дослід ведуть до стабілізації витрати через внутрішнє кільце приладу.

При цьому допускається, що вода з зовнішнього кільця витрачається на просочування, бокове розтікання і капілярне всмоктування. Вода з внутріш-нього кільця витрачається, головним чином, на інфільтрацію в вертикальному напрямку, що дозволяє наближено приймати поперечний переріз інфільтра-ційного потоку рівним площі внутрішнього кільця. Витрата, що встановилась визначається як і в попередньому випадку (додатки 18,19). Для визначення глибини просочування (l) бурять дві свердловини невеликого діаметру; одна на відстані 3-4м від стінки закопанки до початку досліду, друга - в центрі внутрішнього кільця після закінчення досліду. Глибина просочування встановлюється за вологістю породи.

Загальний вигляд приладу ПВН

Прилад КФЗ складається із двох металевих телескопічних циліндрів:зовнішнього 1 та внутрішнього 2.Зовнішній циліндр є корпусом і захищає прилад від пошкоджень.При проведені досліду в нього наливають воду для замочування грунту.Надлишок води зливається через пази 3.На сітчастому дні 4 внутрішнього циліндра розташовується нижня сітчаста кришка 5,в в якій встановлено ріжучий циліндр 6.На ріжучому циліндрі зверху лежить латуння сітка 7,притиснута кришкою з пружинами 8.В цій кришці за допомогою пружин кріпиться ємність (колба) Моріотта 9,яка служить для подачі води в прилад і підтримує постійний рівень при фільтруванні.

Метод Д.І. Знаменського

Як згадувалось раніше, цей метод відноситься до лабораторних і полягає у використанні приладу КФЗ, який є вдосконаленим варіантом трубки СПЕЦГЕО (на відміну від останньої КФ дає можливість проводити досліди при різних значеннях напірного градієнта).

Пробу грунту з непорушеною структурою відбирають, вдавлюючи ріжучий циліндр в грунт. В зовнішній циліндр набирають воду. Внутрішній циліндр, в який вставлений ріжучий циліндр з пробою, повільно опускають в нижнє положення для насичення грунту водою. Потім грунт накривають латунною сіткою і на ріжучий циліндр встановлюють колбу Моріотта з прозорого скла, на стінку якого нанесена шкала об’єму V, мл. Встановлюють внутрішній циліндр на заданий напірний градієнт (по шкалі з ціною поділки 0,1), наповнюють зовнішній циліндр водою і замірюють її температуру. Колба автоматично підтримує над грунтом постійний рівень води. Під час досліду за шкалою фіксують об’єм води, який профільтрувався через грунт за час Т. Коефіцієнт фільтрації визначають за формулою:

де: V - об’єм профільтрованої води з колби; Т - час фільтрації; F - площа поперечного перерізу трубки (25 см²); І - величина напірного градієнта.

При розрахунках коефіцієнта фільтрації величину витрати води визначають, користуючись даними таблиці 1.

Дослід проводять без заміни грунту при трьох різних значеннях напірного градієнта (0,9 - 0,6 - 0,3) і кінцеве значення коефіцієнта фільтрації визначають як середнє з трьох дослідів.

Таблиця результатів визначення сталої витрати

(до визначення коефіцієнта фільтрації методами А.К.Болдирєва, Д.І.Знаменського та Н.С.Нестерова)

Таблиця 1

Q,л/хв

П

t, хв

1м3=1000л=1000 000 мл

Графік Q=f(T) для визначення сталої витрати води (до визначення коефіцієнта фільтрації методами А.К.Болдирєва, Д.І.Знаменського та Н.С.Нестерова)

Рис. Прилад КФЗ:

а) в розрізі, б) загальний вигляд

Визначення коефіцієнта фільтрації за допомогою прилада «Сосуди Маріотта»