Визначення коефіцієнта фільтрації ґрунту за допомогою приладу КФ-ОО.
Лабораторна робота № 3
Мета роботи – навчитися визначати коефіцієнт фільтрації піщаного ґрунту за допомогою приладу КФ-ОО.
Тривалість виконання – 2 год.
Коефіцієнтом фільтрації називають швидкість фільтрації води при градієнті напору рівному одиниці та лінійному законі фільтрації (ДСТУ Б В.2.1-23:2009).
За коефіцієнтом фільтрації оцінюють водопроникність ґрунтів – здатність ґрунтів пропускати через себе воду.
Коефіцієнт фільтрації використовують при визначені притоку води в будівельні котловани, гірничі виробки, при розрахунку витоку води з водосховищ, при проектуванні дренажних споруд і фільтрів, а також при інших розрахунках.
Коефіцієнт фільтрації визначають на зразках непорушеного (природного) складу або порушеного із заданою щільністю.
Для визначення коефіцієнта фільтрації піщаних ґрунтів порушеного складу застосовують зразки, висушені до повітряно-сухого стану.
Максимальний розмір часток піщаних ґрунтів не повинен перевищувати 1/5 внутрішнього діаметра приладу для визначення коефіцієнта фільтрації.
Коефіцієнт фільтрації піщаних ґрунтів визначають при постійному заданому градієнті напору із пропуском води зверху вниз або знизу нагору, при попередньому насиченні зразка ґрунту во-
дою знизу нагору.
Необхідне обладнання.
Прилад КФ-ОО (рис. 4); ваги лабораторні згідно з гирями; термометр; секундомір; ніж з нержавіючої сталі з прямим лезом; лопатка; скляні пластини.
Хід роботи.
1. Пісок і воду, що призначені для визначення коефіцієнта фільтрації, витримують у лабораторії до вирівнювання їх температури з температурою повітря.
2. Із корпуса приладу виймають фільтраційну трубку та розбирають її.
3. Заповнення циліндра ґрунтом виконують у наступному порядку:
- циліндр закривають дном із латунною сіткою, покритою кружком марлі;
- заздалегідь зважений циліндр ставлять загостреним краєм на вирівняну поверхню ґрунту і рукою злегка вдавлюють його в ґрунт, позначаючи межі майбутнього зразка для проведення випробувань;
- ґрунт біля загостреного краю циліндра (із зовнішньої його сторони) зрізують гострим ножем у вигляді стовпчика діаметром більшим ніж 0,5 мм до 1 мм від діаметра циліндра і висотою приблизно 10 мм. Одночасно, по мірі зрізання ґрунту, легким натисненням поступово насувають циліндр на ґрунт, не допускаючи перекосу, до повного заповнення циліндра;
- верхній торець зразка ґрунту зачищають ножем на рівні з краями циліндра й накривають заздалегідь зваженою пластинкою;
- підхоплюють циліндр із ґрунтом знизу лопаткою, перевертають його, зачищають нижній торець зразка ґрунту на рівні з краями циліндра і також накривають заздалегідь зваженою пластинкою;
4. У корпус наливають воду та обертами піднімального гвинта піднімають підставку до суміщення позначки градієнта напору на планці з верхнім краєм кришки корпуса;
5. Установлюють циліндр із ґрунтом на підставку та обертами піднімального гвинта повільно занурюють у воду, що утримується в корпусі, до позначки градієнта напору 0,8 і залишають його в такому положенні до зволоження ґрунту. У процесі насичення ґрунту водою підтримують постійний рівень води біля верхнього краю корпуса;
6. Вкладають на зразок ґрунту латунну сітку, одягають на циліндр муфту, обертами піднімального гвинта опускають фільтраційну трубку в крайнє нижнє положення і залишають на 15 хв.
7. Циліндр зі зразком ґрунту закривають дном з латунною сіткою, покритою кружками марлі.
8. Обертами піднімального гвинта, встановлюють циліндр із ґрунтом до суміщення позначки 0,6 градієнта напору на планці з верхнім краєм кришки корпуса і доливають воду в корпус до верхнього краю. Випробування проводять при поетапному збільшенні значень градієнта напору до 0,8 та 1.
9. Заміряють температуру води.
10. Заповнюють мірний скляний балон водою і, закриваючи пальцем його отвір, перекидають отвором вниз, підносять як можна ближче до циліндра із ґрунтом і, віднімаючи палець, швидко вставляють у муфту фільтраційної трубки так, щоб його горло стикалося з латунною сіткою, а в балон рівномірно піднімалися дрібні бульбашки повітря. Якщо в мірний балон потрапляють великі бульбашки повітря, то його необхідно опустити нижче, до появи дрібних бульбашок.
11. Відмічають час, коли рівень води досягне позначки шкали мірного балона з цифрою 10 см3 (або 20 см3, за вказівкою викладача), приймаючи цей час за початок фільтрації води. Надалі фіксують час, коли рівень води досягне відповідно позначок 20; 30; 40; 50 см3 (або 20; 40; 60; 80 см3) або інших кратних значень (за вказівкою викладача). Знімають чотири відліки.
Обробка результатів
Коефіцієнт фільтрації К10у метрах на добу, приведений до умов фільтрації при температурі 10 °С, обчислюють за формулою:
де 
– об’єм води, що профільтрується, при одному вимірюванні, см3;
– середня тривалість фільтрації (за вимірюваннями при однакових витратах води), с;
– площа поперечного перерізу циліндра фільтраційної трубки, см2;
– градієнт напору (зменшення напору води на одиницю довжини шляху фільтрації);
– поправка для приведення значення коефіцієнта фільтрації до умов фільтрації води при температурі 10 °С, де 
– фактична температура води при випробуванні, °С;
– перехідний коефіцієнт (від см/с до м/доб).
Коефіцієнт фільтрації вираховують до другої значущої цифри.
Для розрахунку коефіцієнта фільтрації складають таблицю розрахункових даних для постійних витрат води із циліндра певної площі поперечного перерізу при різних градієнтах напору та температури.
У процесі підготовки, проведення і обробки результатів випробувань зразків ґрунту всі дані заносять до таблиці 3.
Таблиця 3
| Номер досліду | Час фільтрації, с | Об’єм профільтрованої води Vw, см3 | Температура води Tf, °С | Градієнт напору J | Коефіцієнт фільтрації K10, м/доб | Середнє значення Kср, м/доб | |
| окремі заміри ti | середнє значення tm` | ||||||
| 0,6 | |||||||
| 0,8 | |||||||
| 1,0 | |||||||
Після проведення досліджень і розрахунків роблять висновки.
Висновки:
Контрольні питання:
1. Дайте визначення коефіцієнта фільтрації ґрунту.
2. З якою метою визначають коефіцієнт фільтрації?
3. Дайте визначення напірного градієнту.
4. За якою формулою визначають коефіцієнт фільтрації?
5. Від яких характеристик ґрунту залежить коефіцієнт фільтрації?