Способ определения коэффициента фильтрации грунтов Советский патент 1991 года по МПК G01N33/24 

Изобретение относится к методам определения водно-физических характеристик, а именно к способам определения коэффициента фильтрации почв и грунтов.

Цель изобретения - повышение точности определения

На фиг.1 представлен капилляриметр для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 - линейная зависимость скорости фильтрации от градиента напора.

Для осуществления способа используют капилляриметр с плоской схемой движения, который состоит из разборных воронок 1, соединенных с бюретками Роммельсбер- га 2. Посоледние имеют отводы 3, снабженные зажимами 4 Отводы 3 через тройники 5 сообщены с вакуум-метром 6 и вакуум-сосудом 7, который соединен с вакуум-насосом 8.

Способ осуществляют следующим образом

Берут, например, 6 образцов супеси на рушенного сложения, отобранных из разреза Кзылкумского орошаемого массива с глубины 50-100 см. Образцы формируют из воздушно-сухого грунта, просеянного через сито с отверстиями d - 1 мм.

Образцы грунта высотой 4 см, отобранные в кольца высотой 5 см и диаметром 5 см. насыщают капиллярной водой на слое песка, после чего устанавливают на капилляриметр, заливают слоем воды (высота h 1 см) и создают разрежение (Р). Фильтрацию проводят в три этапа при постоянных значения h и Р, изменяют после довательно на каждом этапе ВЫСОТУ образца (Hi 4, Н2 - 3. Нз 2 см) для получения трех значений скорости фильтрации и трех значений градиента напора для построения линейной зависимости Уф Кф1, где Уф - скорость фильтрации: Кф - коэффициент фильтрации; I

О vj СО

ю

о ю

градиент напора, и определения коэффициента фильтрации,

После получения установившейся скорости фильтрации V( определяют содержание гравитационных пор (пгр) в образце следующим образом.

После обработки слоя воды над образцом до нуля (h 0) делают отсчеты по бюреткам 2 для каждого образца, затем при разрежении 200 см вод.ст. наблюдают за стоком воды из гравитационных пор. После прекращения стока делают отсчеты по бюреткам 2, определяют объем стока (W), рассчитывают объем грунта в образце (V) и содержание гравитационных пор

nrp W/V. По формуле

I - - (0,5 + Н + h) - 0,5Ј , Н

где I - градиент напора;

пгр - гравитационная пористость, доли единицы;

Н - высота образца грунта, см;

Р - величина создаваемого разрежения, см вод.ст.;

h - высота слоя воды над образцом, см;

Ј - потери напора,

определяют градиент напора И, соответствующий скорости фильтрации /ф1.

Второй этап фильтрации проводят при высоте образца Й2 3 см, измеряют скорость установившейся фильтрации /ф2 и определяют соответствующий градиент напора 12.

На третьем этапе аналогичным образом определяют Уфз и з.

Значение скорости установившейся фильтрации на первом этапе составляет 0,26-0,75 см/ч, что указывает на существенное изменение содержания гравитационных пор в образцах. При этом содержание гравитационных пор изменилось в диапазоне 0,05-0,09 от объема грунта.

На втором и третьем этапах значения скоростей /ф1, Уфа установившейся фильтрации составляют соответственно 0,35-1,10 и 0,60-0,80 см/ч.

По содержанию гравитационных пор выделены три группы образцов грунта. Ос- редненные значения скоростей фильтрации для этих групп приведены в таблице,

в которой даны также значения градиента напора, рассчитанные по приведенной формуле.

Для определения коэффициента фильт- рации грунтов первой группы (Кф-i) и определения потерь напора составляют систему уравнений Дарси

0.75 Кф1 (2,26-0,5 Јi); ) 1.10 КФ1 (3.10-0.5 EI); 1,80 Кф1(4.б-0.5р|).

При решении этой системы получают Ei 1,0: Кф1 0,43 см/ч.

Аналогичные системы уравнений составляют для второй и третьей групп образцов, полученные значения Кф составляют 0,33 и 0.26 см/ч (см. таблицу).

Зависимости скорости фильтрации от градиента напора, приведенные на фиг.2, линейны, т.е. в принятом диапазоне изменения градиента напора 1-4) движение фильтрационных потоков в образцах подчиняется закону Дарси.

Формула изобретения Способ определения коэффициента фильтрации грунтов, включающий насыщение образца водой путем полного погружения его в емкость с водой, определение скорости фильтрации, градиента напора и расчет коэффициента фильтрации по уравнению Дарси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения,

на нижнем торце образца создают разрежение не менее 200 см вод.ст. и при этом разрежении насыщают образец водой и определяют скорость фильтрации и гравитационную пористость образца, а градиент

напора рассчитывают по формуле

I

(0,5Р + Н + h)-0.5E. Н

где I - градиент напора;

Пгр - гравитационная пористость, доли единицы;

Н - высота образца грунта, см;

Р- величина создаваемого разрежения, см вод.ст.; h - высота слоя воды над образцом, см;

Ј - потери напора, безразмерный коэффициент.

Изобретение относится к методам определения водно-физических характеристик почв и грунтов и может быть использовано при обосновании режимов орошения и параметров дренажа. Целью изобретения является повышение точности определения. Способ определения коэффициента фильтрации грунтов включает создание перепада давления до 200 см вод. ст. на нижнем торце образца, насыщение образца водой путем полного погружения его в емкость с водой, определение скорости фильтрации, гравитационной пористости, расчет градиента напора по формуле и определение коэффициента по уравнению Дарси. 2 ил., 1 табл.

Фиг./