Прибор для определения количества защемленного воздуха в зернистых грунтах Советский патент 1954 года по МПК G01N33/24 G01N15/08 

При определении водопроницаемости песков и супесей в зоне аэрации способом налива в шурф, а также при изучении фильтрации по монолитам весьма существенным вопросом является. определение количества защемленного в грунте воздуха.

В процессе насыщения грунта водой, особенно, если это насыщен-ие происходит сверху вниз, как это обычно и имеет место в естественных условиях, в порах грунта остаются мельчайшие пузырьки воздуха, которые, вследствие капиллярных сил, оказываются защемленными между зернами скелета грунта. Эти пузырьки не могут увлечься движением фильтрующейся воды и вместе с тем не могут подняться вверх на поверхность трукта. Такпм образом, фильтрация воды ПРОИСХОДИТ не по полному сечению пор, а лишь по той части их, которая не занята пузырьками воздуха.

Это обстоятельство крайне затрудняет сопоставление результатов, получаемых по опытным откачкам, с данными по наливам в шурфы и по монолитам. Объясняется это тем, что в первом случае испытанию подвергается естественно насыщенный грунт, лишенный защемленного воздуха, а во втором случае насыщение его водой производится искусственно, и лнкь во время самого процесса налива исследуемый грунт содержит большее или меньшее, характерное для данного грунта, количество защемленного воздуха.

Предлагаемый прпбор предназначен для экспериментального определения количества защемленного воздуха в образце исследуемого грунта при инфильтрации. Он выполнен по типу широко применяемых для различных испытаний грунта приборов, состоящих из двух сообщающихся сосудов, в один из которых помещается залитый водой образец испытуемого грунта, а другой служит для измерения.

Особенностью предлагаемого прибора является помещение сосуда с грунтом внутри герметически закрываемого мерного сосуда, присоединяемого к вакуумному насосу. Понижение давления в мерном сосуде вызывает расширение защемленного в образце воздуха и вытеснение воды. Повышение уровня воды в мерном сосуде позволяет определить количество защемленного воздуха.

На фиг. 1 представлен вертикальный разрез предлагаемого прибора; на фиг. 2 - установленный в нем газовый вакуумметр (вид сбоку).

Прибор имеет трубку (1), образующую вместе с дырчатым съемным доныи1ком

(2)п крышкой (3) сосуд для образца испытуемого грунта. Верхняя часть крышки

(3)выполнена в виде прозрачного цилиндрика (4) с отверстием, закрываемым резиновой пробкой (5). Наружный мерный сосуд представляет собой стакан (6), изготовленный из оргстекла и снабженный, в свою очзредь, донышком (7) п отвинчивающейся крышкой (8). На наружной поверхкости стакана (G) нанесены деления, как на обычном мерном сосуде. Крышка (8) снабжена стеклянным колпачком (9), в котором помещается вакуумметр (10), вьпюлиенный к виде -образной Tpy5i;ji. Плечи У-ооразной трубки имеют разное сечение. Часть, имеющая меньщее сечение, в верхней части снаблхона пузырьком, другая иоловина трубки от1:рыта. Вакуузглетр (10) заиолией неиснаряющейся ;кидкостыо, например маслом или глЕцерииом, с таким расчетом, чтобы объем воздуха в пузырьке и в небольшой частя Т1;уб:;и б1,1л известен и равен, нанримср, 1 см при иормальных условиях, т. е. нри температуре 20° и 760 мм давления. При назкапных условиях уровень жидкости в трубке вакуумметра (10) долзсен соответство5ать па шкале цяфре. 1. При укеныискпи давления в мерном сосуде (в стакане 6) воздух в вакуумметре (10) распирится, отжимая жидкость. При дост;1;ке;п:и жидкостью У1)овня, отмеченното на шкале цифрою 2, вакуум в приборе будет состав.(ять 0,3 от атмосферного ;: т. д. В крышке (8) вмонтированы 7ак;;-;с титуцер (11) для присоедииения ручного вакуумного насоса н воздушный краник (12).

Отп1саниый вакуумметр явл;;ет;| но прЕпдйнкальной детал)10 51 ;ибора и мажет быть заменен стандартным стрелочным вакуум-ветром.

Для определения количества зан1;с5;ленпого воздуха в трубку (1) внутреннего сосуда помещается исследуемый грунт или монолит, KOTOpHii может быть отобран неносредствеино вдавливанием этой трубки в забой шурфа или в бо ;овую стенку его. На иоверхность грунта кладется сетка (13) и трубка (1) с грунтом закрывается крышкой (3).

После этого вынимают резино ую пробку (о), цилиндрик заиолняют дистиллирозакиой или хорошо прокииячепион вод-зй л снова закрывают пробкой. Вода насы дает грунт и начинает фильтроваться через него сверху вниз, вытекаи через дырчатое донышко (2). Еогда уровень воды в цилиндрике (4) опустится HHSIC отверстий в нем, резиновая пробка (5) извлекается и он вместе с трубкой (1) и грунтом оиусклется в стакан (6), предварительно заполненный водой с таким расчетом, чтобы после погружения в эту воду цнлин.шика (4) уровень воды поднялся доверху. После этого цилиндрик (4) снова закрывается

пробкой (5) и с помощью резиновой груjnn или нипеткн уровень воды в стакане (6) устанавливается по риске с цифрой О, соогветствуюи1;ей яачалу делеиий шкалы. Затем на стак-ан (G) плотно навинчивается К1)ышка (8), краник (12) на ней закрывается и к штуцеру (И) ирнсоедпняется с помощью каучуковой трубки вакуумный насос, с помощью которого п производится юткачка воздуха из -прибора до достижения задаппого вакуума, отмеченного на шкале вакуумметра.

Вследствие уменьшения давления, т. е. нод действием вакуума, воздух, защемленный в порах образца, начинает расширяться, Вытесняя из грунта воду. При зтои уровеиь воды в стакане (G) начинает повышаться. Установленный вакуум ноддер кпвается в теченпе некоторого времени, достаточного для стабилизации уровня воды в стакане, иосле чего берется отсчет подъема уровня воды в стакане, т. е. отсчет нрироста воды в нем. Количество защемленного во.здуха, выраженное в процентах к объему групта, определяется но формуле:

WOV,

1/2(«-1)

где: Vi - ооьем

воды, приоавившеися в днллгглъе;

1/2-- о5Ь{:,1 г)унта в трубке; п - кратность вакуума ио отпоигеиию к- атм.1сфериому давлению.

Предлагаемый прибор обеспечивает возможность исследования образцов монолитов л образцов г)уита с ненару1пенной структурой как в иолевых, так п в лабо аторных условиях.

П р е д м е т и з о б р с т е п л я

Приб(р для оиределения количества зантемлепного воздуха, г, зеркпптых грунтах лрп инфильтрации, состоящк из двух сообщгающихся сосудов, в один из которых помещается заливаемый водой образец испытуемого групта, а другой является мерпым, о т л и ч а ю HI; и ii с я тем, что сосуд с испытуемым груитом расположен внутри герметически зак)ы) п нрисоедии 1емого к вакуумному насосу мерного сосуда € тем, чтобы по иовышоиию уровня воды в иослодием при иопин;ении давления можно былс- судить о содер;канип защемленного воздуха в порах грунта.

. }.

fC.

Фиг. 2