Способ определения коэффициента фильтрации грунта

 

Изобретение относится к строительству, к определению коэффициента фильтрации грунта на образцах. Цель изобретения - повышение точности определения путем создания начального напряженно-деформированного состояния грунта. При определении коэффициента фильтрации грунта (КФ) образец, отобранный в массиве с глубины H, размещают в стабилометре, прикладывают к нему нагрузку σ, сначала равную по величине массе столба грунта в массиве выше уровня грунтовых вод (УГВ), Σ = ρ(H - H<SB POS="POST">W</SB>), а затем - массе столба грунта в массиве от УГВ до глубины H, Σ = ρ<SP POS="POST">.</SP>H<SB POS="POST">W</SB>, одновременно с приложением нагрузок в образец подают воду под гидростатическим давлением, P<SB POS="POST">W</SB> = H<SB POS="POST">W</SB>ρ<SB POS="POST">W</SB>, где ρ и ρ<SB POS="POST">W</SB> - соответственно плотность грунта и воды, г/см<SP POS="POST">3</SP>. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4684192/33 (22) 24.04.89 (46) 07,07.91. Бюл, N 25 (71) Ярославский политехнический институт (72) В.П.Фатиев, З.Г.Тер-Мартиросян и

В.А.Тищенко (53) 624.131.43 (088.8) (56) Бишоп А., Хенкель Д. Определение свойств грунтов в трехосных испытаниях.М.: Стройиздат, 1961, с.168 — 177.

Шулятьев О.А. Автореферат дисс. на соискание ученой степени канд, техн. наук:

Изменения во времени напряженно-деформированного состояния водонасыщенных глинистых грунтов при фильтрационной анизотропии под действием полосовой нагрузки. 1983, с.11 — 16. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ГРУНТА

Изобретение относится к строительству, а именно определению коэффициента фильтрации глинистого грунта в лабораторных условиях.

Цель изобретения — повышение точности определения путем создания начального напряженно-деформированного состояния грунта, На фиг,1 дана расчетная схема для со. здания в грунте начального напряженно-деформированного состояния; на фиг.2— схема стабилометра для осуществления способа; на фиг,3 — графики изменения давления-в поровой воде Р во времени t.

Стабилометр состоит из жесткой герметичной камеры 1 с втулкой 2. в которой имеется нагрузочный шток 3, передающий. Ы 1661627 А1 (я)ю G 01 N 15/08, Е 02 0 1/00 (57) Изобретение относится к строительству, к определению коэффициента фильтрации грунта на образцах. Цель изобретения — повышение точности определения путем создания начального напряженно-деформированного состояния грунта, При определении коэффициента фильтрации грунта (Кф) образец, отобранный в массиве с глубины Н, размещают в стабилометре. прикладывают к нему нагрузку о, сначала равную по величине массе столба грунта в массиве выше уровня грунтовых вод(УГВ). o =р(Н вЂ” Н®), а затем— массе столба грунта в массиве от УГВ до глубины Н, о=р Н® одновременносприложением нагрузок в образец подают воду под гидростатическим давлением

Р„= Н,„/, где р и р — соответственно плотность грунта и воды, г/см . 3.ил.

° гиаатЪ внешнюю нагрузку P через верхний штамп 0ь

4 на испытуемый образец 5 грунта, заклю- . Q ченный в резиновую оболочку 6, нижнего перфорированного штампа 7, через который внутрь образца 5 введена тонкая перфорированная игла 8, соединенная трубопроводом 9 с датчиком 10 для замера порового давления. Боковое давление на образец5создается пнеамогидраааическоа ) » системой, включающей волюмометр, состо- д ящий из стеклянной трубки 11 со шкалой 12, соединенный с камерой 1 трубопроводом

13, рессивер 14 с манометром 15, соединенный с волюмометром трубопроводом 16 с . краном 19. Разделительный бачок 20 с во; дой 21 соединен трубопроводом 22 с краном

23 и с нижним перфорированным штампом

1661627

?. Давление в разделительном бачке 20 создается сжатым воздухом, поступающим по трубопроводу 24 с краном 25 от компрессора 26 и измеряется манометром 27, Индикатором 28 часового типа измеряется осевая деформация.

Из массива грунта с глубины Н отбирают пробу грунта в состоянии А, которая находится ниже уровня грунтовых вод на глубине Н . В атмосферном воздухе образец грунта имеет новое разуплотненное состояние В (фиг.1).

После отбора образца грунта в лабораторных условиях определяют следующие показатели физических свойств грунта: удельную плотность грунта рз, объемную плотность грунта р, влажность W, пористость и, коэффициент пористости е и степень влажности грунта Яг0, Затем образец 5 грунта помещают в камеру 1 стабилометра (фиг.2), через нижний перфорированный штамп 7 вводят в него тонкую перфорированную иглу 8 и соединяют датчиком замера давления в паровой воде. Боковое давление, созданное сжатым воздухом, поступающим от компрессора 17 по трубопроводу 18 при открытом крае 19 в ресивер 14, и устанавливаемое по манометру 15, передается через жидкость в волюмометре по трубопроводу 13 в камеру 1»а образец 5. Осевое давление P на образец 5 передается через нагрузочный шток 3 в верхний штамп 4. Гидростатическое давление в паровой воде образца создают жидкостью, поступающей по трубопроводу 22 при открытом крае 23 из разделительного бачка

20, в котором давление нэ воду 21 создают сжатым воздухом, поступающим при откры( том кране 25 по трубопроводу 24 от компрессора 26, которое устанавливают по манометру 27. На первом этапе испытания образец грунта уплотняют нагрузкой, равной весу столба грунта в массиве выше уровня грунтовых вод. Образец уплотняют всесторонним изотропным давлением

АО1 =ЛОг =ЛОЗ =(H — Н„)р (фиг.1), где Н вЂ” глубина отбора монолита из массива; Hw — глубина отбора монолита ниже уровня грунтовых вод; р- плотность грунта, Образец выдерживают под нагрузкой до условной стабилизации объемной деформации грунта. За критерий условной стабилизации объемной деформации образца грунта принимают приращение относительной объемной деформации, не превышающее 0,0003 для глины за 12 ч.

На втором этапе испытаний образец грунта уплотняют нагрузкой, равной весу столба грунта в массиве ниже уровня грунтовых вод. Образец уплотняют всесторонним изотропным давлеНием

h,гг) = A(3 = Лg = Н р (фиг,1). Одновременно с приложением уплотняющей нагрузки на жидкость в образце грунта передают давление, равное гидростатическому в месте отбора образца, Р 0 = Н ри (фиг.1), где р „- плотность воды. Образец выдерживают под нагрузкой до равенства давления в датчике 10 замера порового давления и в разделительном бачке 20, что соответствует равномерному распределению давления в поровой воде по всему объему образца. В процессе опыта осевые деформации образца определяют индикатором 28 часового типа. объемные деформации определяют при помощи волюмометра по объему вошедшей или вытесненной воды из камеры 1, Изменение давления в паровой воде во времени устанавливают датчиком 10 замера порового давления.

По экспериментальным данным Строят график изменения во времени давления в поровой воде (фиг.3, кРивая 1).

Задаются раэаичными значениями коэффициента фильтрации грунта и решают для различных момен гов времени уравнение

Pw =HwP + х 7 1 з п m zе

00 г а =1,3,5...m 2 h где o — тотальное напряжение в образце. равное природному давлению в месте отбора образца в массиве грунта, МПа;

/4 — коэффициент порового давления;

h — высота образца, см;

Hw — высота столба воды над точкой отбора образца в массиве грунта, см; р - плотность воды, г/см; з.

Z — координата точки определения давления в поровой воде по вертикальной оси; лг С,т

50 4h где с — время, k

Cv + коэффициент

pw mv+mw консолидации грунта;

ky — коэффициент фильтрации грунта;

mv — коэффициент относительной сжимаемости скелета грунта;

1661627

Р lРм

25

50 отбора образца.

mw — коэффициент сжимаемости поровой воды, Коэффициент сжимаемости поровой воды определяется по формуле где S — начальная степень влажности грунта;

S"" — текущая степень влажности;

Ар,— изменение давления в поровой воде, Степень влажности S< образца грунта определяется . о формуле (1 — а)(P

P"" — текущее значение давления в поровой воде;

P > — предыдущее значение давления в поровой воде.

По расчетным данным строят графики изменения давления в поровой воде во времени при различных коэффициентах фильтрации грунта (фиг.3, кривая 2).

На полученные расчетом теоретические кривые накладывают экспериментальную кривую и по совпадению одной из теоретических кривых с экспериментальной определяют величину коэффициента фильтрации грунта.

Пример. Проведена серия испытаний на образцах нарушенной структуры глинистого грунта с физическими свойствами: плотность грунтар= 2,01 г/см, плотность твердых частиц грунта р, = 2,7 г/см, з влажность w= 0,212, степень влажности

S o= 0,914, коэффициент пористости е=0,626, На первом этапе образец уплотняют всесторонйим изотропным давлением до уровня 0,28 МПа. На втором этапе уплотняющее всестороннее изотропное давление на образец доводят до уровня 0,8 МПа и одновременно на поровую жидкость в обI разце создается гидростатическое давление до уровня Р =0,26 МПа. Получен коэффициент фильтрации грунта Кф=5 10 см/с, -т

По известной методике Кь= 5 10 см/с.

-в

Сравнение результатов испытаний глинистых грунтов по известному и предлагаемому способам показывает, что коэффициент

:„ ильтрации, определенный по предлагаемому способу, на порядок выше коэффициента фильтрации, определенного по известному способу.

Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает повышение точности определения коэффициента фильтрации, что позволяет с большей достоверностью прогнозировать величину и время осадки возводимых на глинистых грунтах зданий и сооружений, правильно устанавливать темпы возведения и пуска их в эксплуатацию ю.

Формула изобретения

Способ .определения коэффициента фильтрации грунта, включающий отбор обраэца грунта из массива, размещение его в приборе, приложение нагрузки к образцу в условиях дренирования с выдерживанием до стабилизации деформаций, подачу жидкости в образец под постоянным давлением с измерением порового давления и деформаций образца и расчет коэффициента фильтрации по формуле, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности определения путем создания начального напряженно-деформированного состояния грунта, сначала к образцу прикладывают нагрузку, по величине равную весу столба грунта в массиве выше уровня грунтовых вод. а после стабилизации деформаций— нагрузку, по величине равную весу столба грунта в массиве от уровня грунтовых вод до глубины отбора образца, при этом подачу жидкости в образец производят под давлением, равным гидростатическому в массиве грунта на глубине отбора образца, одновременно с приложением к нему нагрузки, по величине равной весу столба грунта в массиве от уровня грунтовых вод до глубины

1661627

1661627

Составитель Г.Мартынова

Техред М.Моргентал Корректор H.Êîðîëü

Редактор О.Головач

Заказ 2118 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул;Гагарина, 101