Определение коэффициента фильтрации грунта
Водопроницаемость – способность грунта пропускать сквозь себя воду. Численно водопроницаемость характеризуется коэффициентом фильтрации грунта kФ, который определяется линейным соотношением между скоростью фильтрации (средняя скорость течения воды, отнесенная к поперечному сечению фильтрующего грунта) и гидравлическим градиентом J (отношение напора к длине пути фильтрации) при условии ламинарного характера течения воды, подчиняющегося закону Дарси.
Количество воды Q, протекающей через поперечное сечение площадью А в течении времени t при ламинарном (параллельно-струйном) движении, по закону Дарси равно:
, [13]
где kФ- коэффициент водопроницаемости (фильтрации);
J – гидравлический уклон (градиент), равный отношению потери напора Н к длине фильтрации 
:
. [14]
Скорость фильтрации определяется 
откуда 
,
при J=1 получается 
, поэтому единица измерения коэффициента фильтрации: см/с, м/сут, см/год. При kФ=10-6 см/с грунты практически считаются водоупором.
Существует несколько выводов определения величины kФ, которые объединили в три группы : полевые, лабораторные и по эмпирическим формулам. При лабораторных исследований kФ для песков и глин определяется с помощью приборов, а именно прибор КФ-01 (рис.4).
Рис. 4. Схематичный разрез прибора КФ-01 для определения коэффициента фильтрации песчаных грунтов:
1-мерный баллон;
2- муфта;
3 и 6 – латунные сетки;
4 - фильтрационная трубка;
5 - упорное дно;
7 – внешний стакан;
8 – образец грунта;
9 – винт для вертикального перемещения фильтрационной трубки;
10 – шкала напорного градиента;
11 – поддон.
Определение kФ для пылевато-глинистых грунтов производится одометром (компрессионного прибора) по рекомендациям ГОСТ 25584-90 (1999) «Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации».
Необходимое оборудование: прибор КФ-01, термометр, секундомер, глубокая тарелка (поддон).
Методика определения.
1) Заполнить фильтрованную трубку 4 грунтом 9 и надеть на нее муфту 2 и упорное дно 5, положив на торцовые поверхности грунта латунные сетки 3 и 6 (рис.4). Если грунт с естественной структурой, то трубка задавливается в монолит грунта. Грунт с нарушенной структурой засыпается в трубку с послойным трамбованием до получения необходимой пористости. При опытах с тонкозернистыми песками на дно трубки насыпают буферный слой песка из фракции 0,5-0,25 мм на высоту 2-3 мм.
2) Вставить трубку упорным дном во внешний стакан 7 на кольцевую подставку, соединенную со шкалой напорного градиента 10. Винтом 9 установить напорный градиент, следя за совмещением соответствующего деления на шкале 10 с верхом внешнего стакана. Заполнить внешний стакан водой и поставить на тарелку.
3) В течении 3-4 минут небольшими порциями налить воду на верхнюю сетку 3, пока вода не начнет выливаться из внешнего стакана. Значит грунт находится в состоянии полного водонасыщения, а вода в его порах-гидравлически непрерывна.
4) Заполнить мерный баллон водой и измерить ее температуру. Закрыть отверстие баллона большим пальцем и, быстро опрокинуть, вставить в муфту 2 до соприкосновения с сеткой 3. В таком виде баллон поддерживает над грунтом постоянный уровень воды в 1-2 мм. Этим достигается постоянство напорного градиента.
5) Достигнув равномерного появления мелких пузырьков воздуха в баллоне, определите время t, в течение которого профильтруется количество воды Q=10 мл. Определение произвести при двух различных положениях уровня воды в баллоне.
6) Изменить напорный градиент, долить воду во внешний стакан и повторить операции, описанные в пр.5, а при необходимости – в п.4.
7) Вылить воду из мерного баллона. И определить значения k1 по таблице №2 на странице 29 методических указаний к выполнению лабораторных работ «Физико-механические характеристики нескальных грунтов» или по формуле:
[15]
где Q - расход воды, равный 10 мл;
А – площадь поперечного сечения цилиндра, равная 25 см2;
J – напорный градиент;
– температурная поправка (0,7+0,03t);
t- температура фильтрующей воды, С;
864 – переводной коэффициент (см/с в м/сут).
8) Определить коэффициент фильтрации kФ, м/сут:
[16]
где t – время фильтрации, с.
За величину kФ принять среднее арифметическое значение из полученных результатов. Результат сравнить с величинами, представленными в таблице 1 на странице 27 методических указаний к выполнению лабораторных работ «Физико-механические характеристики нескальных грунтов».
Лабораторная работа №8