Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Коэффициент фильтрации




Водопроницаемость связана с уплотнением грунта, так как при уплотнении из грунта в первую очередь извлекается влага.

В строительстве фильтрационные свойства грунта связаны:

1. С инженерными задачами (фильтрация берегов в результате строительства плотин).

2. С вопросами временного понижения уровня грунтовых вод для осушения котлованов и последующего возможного устройства дренажных систем.

Фильтрацией называют движение свободной воды в порах грунта в условиях, когда поток воды почти полностью заполняет поры грунта, т. е. содержится относительно небольшое количество газа, защемленного в скелете грунта.

Закон ламинарной фильтрации Дарсиустанавливает зависимость скорости фильтрации поровой воды от градиента гидравлического напора. Движение поровой воды называют фильтрацией, а связанные с этим процессы – фильтрационными. Рассматриваются такие скорости, при которых не наблюдаются завихрения гидравлического потока. Такое движение характеризуется как спокойное, или ламинарное.

Гидравлическим напором называют давление в поровой воде, выраженное в единицах высоты эквивалентного водяного столба:

 

, (3.7)

 

где γwудельный вес воды. Градиентом гидравлического напора называют безразмерную величину, равную отношению разности гидравлических напоров на входе и выходе фильтрационного потока к длине пути фильтрации поровой воды (рис. 3.11, б):

 

(3.8)

 

 

Рис. 3.11. Схемы фильтрации поровой воды:

ав приборе Дарси; бв грунтовом массиве; 1 – песок; 2 – сетка; 3, 4 – уровни воды на входе
и выходе; j – угол наклона потока

В опытах (рис. 3.11, а) Дарси измерял расход воды Q3) при фильтрации ее через цилиндр с песком площадью поперечного сечения А. Им получена следующая экспериментальная зависимость:

 

Q = , (3.9)

 

где kfкоэффициент пропорциональности, названный коэффициентом фильтрации;
t – время фильтрации.

Определим понятие скорости фильтрации (м/с) как расход поровой воды через единицу поперечного сечения в единицу времени. Тогда из экспериментальной зависимости Дарси будем иметь:

(3.10)

 

Формула известна как закон ламинарной фильтрации Дарси, который можно сформулировать следующим образом: скорость фильтрации поровой воды прямо пропорциональна градиенту гидравлического напора.

Коэффициент фильтрации kf , входящий в формулу (3.10), можно трактовать как скорость фильтрации поровой воды при градиенте гидравлического напора (говорят также, гидравлическом градиенте), равном единице. В соответствии с рисунком (3.11, б) единичному значению градиента гидравлического напора соответствует угол наклона поверхности грунтового потока к горизонтальной плоскости j = 45°. Из приведенного выше определения следует, что коэффициент фильтрации имеет размерность скорости (м/с).
В справочных материалах коэффициент фильтрации чаще всего приводится в метрах, деленных на сутки. Значения коэффициента фильтрации зависят от вида грунта и изменяются в широких пределах от 0,001 м/сутки для глин до 100 м/сутки для песков.

В формуле (3.10) фигурирует фиктивная скорость фильтрации, отнесенная к полному сечению грунта, включающему как сечения пор, так и сечения минеральных частиц. Так как фильтрация происходит только по сечениям пор, действительная скорость фильтрации выше фиктивной. Она может быть вычислена через пористость грунта: V = / n.Действительная скорость учитывается при анализе суффозионных процессов в грунтах.

Реальные грунты обладают начальным гидравлическим сопротивлением. Это означает, что фильтрационные процессы протекают лишь при гидравлических градиентах, больших определенной величины. Эту величину называют начальным гидравлическим градиентомi0.Величина начального гидравлического градиента, как и коэффициент фильтрации, зависит от вида грунта.

С учетом сделанного замечания запишем окончательное выражение для закона ламинарной фильтрации Дарси:

 

. (3.11)

 

 

 

Рис. 3.12. Фильтрация воды в глинистом грунте при действии сжимающей нагрузки


Фильтрационные характеристики грунтов используются при:

1. Расчете дренажа.

2. Определении дебита источника подземного водоснабжения.

3. Расчете осадок сооружений (оснований) во времени.

4. Искусственном понижение уровня грунтовых вод.

5. Расчете шпунтового ограждения при откопке котлованов, траншей.

В качестве примера приведем усредненные значения коэффициента фильтрации различных грунтов:

галечник чистый более 100 м/сут;

галечник с песчаным заполнителем 100 – 200 м/сут;

пески чистые разной крупности 50 – 2 м/сут;

пески чистые глинистые, супеси 2 – 0,1 м/сут;

суглинки менее 0,1 м/сут;

глины менее 0,01 м/сут.

 

 


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-07-04; просмотров: 1738. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.022 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7