Способ определения водопроницаемости грунтов взрывонабросных плотин Советский патент 1990 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к-гидротехническому строительству, точнее к возведению взрывонабросных плотин из крупнообломочных грунтов, /

Целью изобретения является повышение точности путем учета толщины пограничного слоя и снижение трудо емкости определения водопроницаемости грунтов взрывонабросных плотин с большой крупностью фракций.

На чертеже представлен график зависимости коэффициента фильтрации К и показателя режима фильтрации оЈ от плотности у грунта при различном содержании мелкозема.

Способ осуществляют следующим образом.

Из натурного грунта взрывонаброс- ной плотины отсевают все фракции крупнее 60 мм и мельче 5 мм.

Модельные смеси (не менее 3) для фильтрационных исследований составляют добавлением к этим остаткам разных количеств мелкозема (фракции менее 5 мм), например 10; 20; 30; 40%. С каждой из этих модельных смесей проводят фильтрационные исследования в трубах при различных градиентах напора I, изменяющихся в пределах от 0 до IM,Kt , где I дедке- максимальный градиент напора во взрывонабросной

«

плотине (1ип„ г ; Н - полный напор WQIKC JL

на плотину; L - длина плотины по руслу) .

На основании этих опытов определяют зависящие от конкретных особенностей грунтов коэффициенты А, В и Д . Расчет их производят из условия минимума функции

K-NII г

r(lK -AbKVKj -BCkV«| ) -минимум, к где Ivj - градиент напора;

V,: - скорость фильтрации; Abk,BCK - эмпирические коэффициенты;

К - номер опыта.

Пример. Для проектирования взрывонабросной плотины высотой 275 м необходимо определить водопроницаемость грунтов.

В табл. 1 приведен первоначальный состав грунтов.

В результате сброса с высоты этот грунт уплотняется и, кроме того, дробится, в результате чего в нем уве- личивается содержание мелких (5 мм) фракций. Водопроницаемость грунтов необходимо поэтому определить для всего диапазона изменения их зернового состава и плотности.

В табл. 2 приведены модельные смеси, используемые для определения водопроницаемости.

Опыты проводились в фильтрацией- ных трубах диаметром 400 мм, при максимальных натурных градиентах напо- II

ра, равных 0,2(- 0,2). LI

С каждой1 из смесей опыты проводи- лись при разных плотностях их укладки.

В табл. 3 приведены значения плотностей и полученные в результате исследований эмпирические коэффициенты АЪК и ВСК.

После этого определение коэффициентов А, В и и из условия минимума уравнения

г г L(IK-AbKVK-BCKVk) -минимум

K-t

производилось графоаналитическим методом. Для этого для нескольких значений Ь (0,05; 0,01, 0,015, 0,02 см) вычислялись значения b ц и с к по приведенным формулам, после чего .с учетом табл. 3 рассчитывались

значения А и Б, соответствующие принятым значениям U .

Для каждого из принятых значений д производился расчет коэффициента вариации параметров А и В, для чего на графике зависимости этих коэффициентов вариации от Д определялось значение последнего, соответствующее общему их минимуму. По найденному таким образом значению Д определялись значения А и В, как средние для всех опытов. Полученные таким образом величины А , А и В приведены в табл.4 С учетом известного максимального градиента напора проектируемой плотины (1макс 0 2) эти значения решают поставленную задачу. Формула изобретения

Способ определения водопроницаемости грунтов взрывонабросных плотин, включающий приготовление модельных смесей, загрузку их в фильтрационные трубы и определение скоростей фильтрации в них при градиентах от нуля до натурного в плотине IWKC, отлич ающийся тем, что, с целью повышения точности путем учета толщины пограничного слоя и снижения трудоемкости определения водопроницаемости грунтов взрывонабросных плотин, готовят не менее трех модельных смесей с содержанием мелкозема 0-40%, а расчет коэффициента фильтрации К и показателя режима фильтрации ei производят по формулам

1п

I dll2alMa Kc-i

-

Jl+al

«а кс

к,.п)();г|(,;

епЕЗмаю fo ЕХиакс

(Ф+2а1 -П

маис

(ГТПт- п 6пг

х (-Jl+alfcanc-U

где (i-n)

а - коэффициент, характеризующий состав грунта; п - пористость грунта; А - толщина пограничного слоя; Ф; - содержание в натурном грунте фракций размером D:; I/wqKO- максимальный градиент наи

пора в плотине (1максв г);

Н - полный напор на плотину;

оЈ - длина плотины по руслу; А,В - коэффициенты, которые определяют по результатам испытаний модельных смесей из условия минимума функций.

г г

121(1 . -Ab VR; -BcKVK ) -минимум,

)- К-1

KvKj UI-KVKJ

где ,2,...k - количество опытов, проведенных с разными модельными смесями при разных градиентах;

I ,VKj- соответственно градиенты на- пора и скорости фильтрации

в отдельных опытах;

Рк ,

U+ :

Ш111..

|,)ГРк:() ,

-,)Z(i 2.)

U KI DKI

6(1

)Г9к.Ц. г)3

2Д Лпз

KI

где - размер i-й фракции для k-ro опыта;

вязкость воды;

пористость грунта в k-м опыте;

ft - п„ 5

SV

А Рg

содержание в модельной смеси частиц с размером опыта с номером k);

толщина пограничного слоя воды на частицах грунта (слой вытеснения); плотность воды; ускорение силы тяжести.

Таблица 1

Изобретение относится к гидротехническому строительству, к возведению взрывонабросных плотин из крупнообломочных грунтов, преимущественно плотин с большой крупностью фракций. С целью повышения точности и снижения трудоемкости определения водопроницаемости грунтов проводят опыты в фильтрационных трубах при различных градиентах напора (от нуля до натурного в плотине) с модельными смесями. Смеси получают отсевом из натурного грунта фракций крупнее 60 мм, в которых содержание мелкозема (фракций *985MM) ВАРьиРуЕТСя OT 0 дО 40%, пОСлЕ чЕгО КОэффициЕНТ фильТРАции и пОКАзАТЕль РЕжиМА РАССчиТыВАюТ пО пРиВЕдЕНыМ B ОпиСАНии фОРМулАМ. 1 фиг., 4 ТАбл.

Содержание в натурном грунте фракции размером dЈ,% 8,0 15,5

26,0 37,0 54,0 75,5 84,0 91,5 100

1,713 1,782 1,832 1,571 1,833

Таблица 2

4Ц I

Таблица 3

3,563-10 4,

-7

5,11 -10

-т

7,847-10

.-7

7,54-10

-7

As смАI В

0,0158,3220,670

К,сн/еек. 4.0П 1.8 W 2.0 2.1 2.1 2.3 24

П/ююнос/пь Т/М3

Составитель Е.Карманова , Редактор Т.Парфенова Техред М.Ходанич ,

Корректор1 С

Заказ 1155

Тираж 499

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

сн

Корректор1 С .Шекмар

Подписное