1. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego
Celem ćwiczenia laboratoryjnego nr 7 jest opanowanie umiejętności przeprowadzania badania współczynnika filtracji gruntów niespoistych w aparacie zmiennego naporu. Badanie przeprowadza się dla gruntów sypkich piaszczystych w celu oceny ich wodoprzepuszczalności, przy wykorzystaniu w drogownictwie, robotach fundamentowych lub budownictwie wodnym.
2. Opis stanowiska badawczego i przebieg realizacji eksperymentu
Przygotowanie próbek. Oznaczanie wykonuje się na próbkach o nienaruszonej strukturze. Próbki należy pobierać do pierścieni wmontowywanych do aparatu. Przed wmontowaniem pierścienia do aparatu należy zawarty w nim piasek wysuszyć do stałego ciężaru i następnie ochłodzić do temperatury pokojowej.
W razie niemożności pobrania próbki o nienaruszonej strukturze oraz przy badaniach do celów drogowych, można oznaczanie wykonać na piasku wsypanym do pierścienia.
Jeśli podczas wypełniania pierścienia piasek rozsegregowuje się, należy go przed wsypaniem zwilżyć, a po wypełnieniu nim pierścienia, wysuszyć do stałego ciężaru w temperaturze 105-110°C.
Aparat typu ITB-ZW K2
1 - Cylinder zewnętrzny
2 - Cylinder wewnętrzny
3 - Podstawa perforowana
4 - Sito o wielkości boków oczek kwadratowych 0,2 mm
5 - Pierścień
6 - Filtr górny
7 - Nadstawka
8 - Końcówki odpowietrzające i rurki gumowe
9 - Nakrętka
10 - Uszczelnienie
11 - Sito o wielkości boków oczek kwadratowych 0,2 mm
12 - Podziałki milimetrowe
13 - Dopływ wody
14 – Przelew
Wykonanie oznaczania na próbkach o nienaruszonej strukturze. Po wmontowaniu pierścienia z próbką do aparatu, rozpocząć napełnianie aparatu wodą o temperaturze pokojowej przegotowaną lub odpowietrzoną za pomocą odpowietrzacza (filtr żwirowy). Wodę doprowadzić przez dolny dopływ. Drogę od spodu do wierzchu badanej próbki woda powinna przebyć w czasie co najmniej 20 minut. Po ustaleniu się zwierciadła wody w obydwu komorach aparatu, należy wykonać pięć pomiarów wydatku wody Q w czasach T. Spadek hydrauliczny powinien wynosić 0,3-0,8. Następnie należy przeprowadzić to samo badanie przy odwrotnym kierunku przepływu wody. Po tym próbkę wysuszyć bez wyjmowania jej z pierścienia i powtórzyć całe badanie.
Wykonanie oznaczania na próbkach o naruszonej strukturze. Badanie próbek o naruszonej strukturze dla celów budowlanych należy wykonać na czterech próbkach w różnych stanach zagęszczenia. Dla celów drogowych należy wykonać badanie na dwóch próbkach w stanach największego i najmniejszego zagęszczenia.
Wskaźnik wodoprzepuszczalności (kt) przy temperaturze t °C w centymetrach na minutę obliczyć według wzoru:
w którym:
Q- objętość wody, w cm3, która przepłynęła przez próbkę w czasie T,
A- powierzchnia przekroju próbki, w centymetrach kwadratowych
i- spadek hydrauliczny
Otrzymany wskaźnik kt przeliczyć w odniesieniu do temperatury 100C według wzoru:
w którym t- temperatura wody podczas badania w stopniach Celsjusza.
Różnice między wynikami oznaczeń. Przy badaniu tej samej próbki o nienaruszonej strukturze przy tym samym (Q/T) spadku hydraulicznym wydatki jednostkowe nie powinny się różnić między sobą więcej niż o 5%. Wartości k10 przy przepływie od dołu i przy przepływie od góry nie powinny się różnić więcej niż o 10%; w przypadku tym jako wartość właściwą przyjmuje się średnią arytmetyczną. Jeżeli różnice są większe, próbkę należy wysuszyć i powtórzyć badanie.
Wykres. Z otrzymanych czterech wartości k10 (dla próbek o naruszanej strukturze) należy wykonać wykres w zależności od porowatości badanych próbek. Linia łącząca punkty wyników badań kilku próbek tego samego piasku powinna być linią ciągłą bez załamań. Rozrzut punktów od linii ciągłej nie powinien przekraczać 5% wartości wskaźnika k10.
W przypadku większych różnic należy wykonać dodatkowe badania.
3. Zestawienie wyników badań
Badanie makroskopowe rodzaju gruntu:
Struktura gruntu:
Wyniki badań próbki pobranej w terenie, w aparacie stałego naporu typu ITB-ZW K2
Ruch wody w gruncie
t
[°C ]
A [cm2]
l
[cm]
∆H [cm]
i
[-]
T [min]
Q [cm3]
ktm*
[cm/min]
k10* [cm/min]
k10 [cm/min]
z dołu do góry
...
slacke