Embed Size (px)
DESCRIPTION
Hydrogeology
Citation preview
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА
Геологічний факультет
Кафедра гідрогеології та інженерної геології
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИДО ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНИХ РОБІТ
З НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ
“ГІДРОГЕОЛОГІЯ ТА ІНЖЕНЕРНА ГЕОЛОГІЯ”
для студентів геологічного факультету
Київ – 2004
РЕЦЕНЗЕНТканд. геол. - мін. наук, доцент В.С. Шабатин
Затверджено Вченою Радою геологічного факультету( протокол № 2 від 29 жовтня 2004 року )
Методичні вказівки до виконання практичних робіт з навчальної дисципліни “ Гідрогеологія та інженерна геологія” для студентів геологічного факультету / Упорядник М.М. Костюченко.- К.: Видавничо-поліграфічний центр «Київський університет», 2004 - 30 с.
2
ВСТУП
Практичні заняття є обов’язковою і важливою складовою частиною учбового процесу при вивченні студентами навчальної дисципліни “ Гідрогеологія та інженерна геологія “
Головною метою практичних занять є закріплення та поглиблення знань, отриманих під час аудиторних занять в процесі вивчення теоретичних основ спеціальності.
На практичних заняттях студенти ознайомлюються з сучасними методами, приладами та обладнанням, що використовуються при вивченні фізичних та водно-фізичних властивостей гірських порід.
Программою практичних занять передбачається визначення таких найважливіших показників властивостей ґрунтів, як природна вологість , коефіцієнт неоднорідності
гранулометричного складу , щільність ґрунту , щільність
часток ґрунту , пористість , коефіцієнт пористості , та
коефіцієнт фільтрації .Крім того, метою однієї з робіт є побудова карти
гідроізогіпс, визначення потужності водоносного горизонту, виявлення додаткових джерел живлення чи зон розвантаження, визначення напрямку ґрунтового потоку, як одного з найсуттєвіших факторів геодинамічних процесів.
При виконанні практичних робіт значну увагу треба приділяти організації, раціональній послідовності проведення досліджень та обробці і інтерпретації отриманих результатів.
3
Практична робота № 1
Тема : “ Побудова карти гідроізогіпс”.
Згідно навчальної програми одним із індивідуальних завдань студентів є побудова карти ізогіпс. Ця побудова може виконуватись як в аудиторії, так і в години самостійної роботи студентів вдома.
Карта гідроізогіпс є одним із елементів звіту про інженерно геологічні умови майданчика забудови, або забудованих територій. Вона складається як за результатами інженерно- геологічних вишукувань на стадії проектування, так і за даними стаціонарних гідрогеологічних спостережень.
Гідроізогіпсами називаються лінії, що з’єднують точки з однаковими відмітками рівнів грунтових вод. Карта гідроізогіпс відображає рівень дзеркала грунтових вод, по ній можна визначити напрямок руху і величину ухилу ґрунтового потоку, глибину і характер залягання рівня грунтових вод та його співвідношення з рельєфом місцевості.
При наявності стратоізогіпс поверхні водотривкого ложа можна легко визначити потужність водоносного горизонту на певній ділянці.
В залежності від призначення карти , гідроізогіпси можуть проводитися через 0,25….0,5 чи 1,0 м. Карта гідроізогіпс часто суміщається з топографічним планом ділянки, що вивчається, тоді окрім характеру формування горизонту грунтових вод можна визначити глибину до рівня води в певній точці на плані та напрямок потоку грунтових вод.
Для розвитку практичних навичок в побудові карт гідроізогіпс у студентів гідрогеологів завданням передбачена побудова не тільки гідроізогіпс, а і горизонталей денної поверхні за даними позначок устя свердловин.
Цей спрощений підхід до побудови карти рельєфу робитьдля майбутніх спеціалістів в подальшому зрозумілим використання
топографічної основи при побудові реальних карт гідроізогіпс та визначення глибин залягання рівня грунтових вод в заданій точці.
Для того, щоб був зрозумілим складний характер карт гідро-ізогіпс, що часто зустрічаються на практиці, в завданні
використовуються дані по дев‘яти свердловинам, які включаються в 4
побудову гідроізогіпс на ділянці квадратного плану. Для спрощення завдання ці свердловини розміщені по сітці, розміри якої приведені в завданні. Таке положення свердловин в плані на практиці відповідає тільки гідрогеологічним вишукуванням на стадії пепедпроектної оцінки заданої території.
В той же час побудова карти гідроізогіпс в зонах промислової забудови та житлових масивів дає можливість виявити джерела техногенних втрат води та прогнозувати можливий характер підтоплення майданчиків в подальшому і тим самим оцінювати його екологічний вплив на оточуюче довкілля та розвиток інженерно-геологічних процесів.
Побудова карт гідроізогіпс необхідна при стаціонарнихспостереженнях за рівнем грунтових вод на ділянках
влаштування підземних споруд, підпірних стін, пальових фундаментів для фіксації положення рівнів грунтових вод в часі, вивчення баражного ефекту, ефективності роботи дренажних систем, а також для запобігання втрат стійкості територій.
Традиційно склалося, що для отримання навичок в побудові карти гідроізогіпс багато років студентам пропонувалосяодне і теж завдання, а саме: на типовій ділянці, де проведенатопографічна зйомка пробурено певну кількість свердловин, потрібно провести гідроізогіпси та гідроізобати, знаходячи точки перетину горизонталей та гідроізогіпс з певною різницею у відмітках.
Але у будівельній практиці часто трапляються ситуації, коли при інженерно - геологічних вишукуваннях потрібно оперативно вивчити, або уточнити гідрогеологічні умови на ділянках, де не проведена топографічна зйомка.
Тому доцільно і корисно студентам вирішувати індивідуальні і той же час комплексні завдання, які полягають в :
1. побудові горизонталей рельєфу та гідроізогіпс за даними буріння свердловин, що у вигляді певної сітки розташовані на вибраній будівельній ділянці ;
2. визначення рівнів денної поверхні та грунтових вод в декількох точках на майданчику;
3. побудова перерізів між вказаними точками та аналіз співвідношення обрисів денної поверхні та дзеркала грунтових вод, виявлення джерел додаткового живлення або розвантаження водоносного горизонту;
5
4. визначення напрямку руху та величини ухилу ґрунтового потоку;
5. побудова ліній гідроізобат для визначення ділянок з певною глибиною до грунтових вод;
6. побудова ліній стратоізогіпс і визначення потужності водоносного горизонту в різних точках на майданчику.
Для найпростішого випадку розглянемо дев‘ять свердловин, в яких на період вишукувань зафіксовані абсолютні позначки устя та глибина до рівня грунтових вод.
Приймемо, що ці свердловини розташовані по правильній сітці з відстанню між свердловинами 100-200 м., побудову виконаємо в масштабі 1: 1000 – 1: 2000.
Для побудови карт гідроізогіпс в таблиці 1 наведені такі дані: відповідно до варіанту завдання – перелік із дев’яти свердловин (абсолютні відмітки устя свердловини, масштабпобудови , заданий переріз по горизонталях та гідроізогіпсах).
Послідовність побудови карти гідроізогіпс.
1. На папері (формату А-3) нанести сітку свердловин по квадратній схемі в заданому масштабі та позначити свердловини у вузлах сітки (див. рис.1 а ).
2. Внести позначки: номер свердловини, абсолютна відмітка устя, глибина до рівня грунтових вод.
3. Визначити абсолютну позначку рівня грунтових вод для кожної свердловини і записати її біля кожної свердловини (записи робити у порядку, визначеному діючою нормативною документацією).
4. Виконати інтерполяцію по сторонам квадратів, а також в межах квадратів по діагоналі з більшим перевищенням абсолютних позначок рівня грунтових вод.
Принцип інтерполяції за допомогою палетки ґрунтується, до речі, на теоремі давньогрецького вченого Фалеса Мілетського (VII-VI ст. д.н.е.) про співвідношення відрізків, що відсікаються на сторонах кута
6
паралельними лініями, і який запропонував цікаву гіпотезу про проходження підземних вод та кругообіг води в природі.
Палетку можна зробити з прозорого паперу, наприклад з кальки під туш, розміром 15 25 см. Вздовж аркушу тушшю проводиться система паралельних ліній (масштабна сітка) на рівній відстані одна від одної (як правило 5 -10 мм.).
Виконується інтерполяція в такій послідовності. Точки з відомими рівнями (устя сусідніх свердловин) з’єднуються допоміжною лінією. На палетці з лівої сторони олівцем проводиться лінія, перпендикулярна лініям на палетці, на цій лінії, відповідно до вибраного перерізу гідроізогіпс, підписуються олівцем лінії палетки, що визначають положення гідроізогіпс між відомими рівнями. Якщо, наприклад, треба побудувати гідроізогіпси з перерізом 1,0 м., а відомі точки мають 101,6м. та 109,7 м., то на перпендикулярній лінії підпишемо лінії палетки із 101 до 110, а в інтервалах 101-102 та 109-110 проводяться олівцем додаткові лінії, паралельні основним лініям палетки, що відповідають рівням 101,6 та 109,7 м.
Далі палетка накладається на допоміжну лінію між точками з відомими рівнями так, щоб одна відома точка співпала з відміткою на палетці (наприклад точка 101,6), цю точку можна зафіксувати шпилькою. Потім палетка повертається навкруги шпильки до тих пір, поки відмітка другої відомої точки не співпаде з відміткою на палетці (109,7). В місцях пересікання допоміжної лінії, що з’єднує точки з відомими рівнями, з масштабною сіткою палетки, знаходяться потрібні точки, які також можна зафіксувати шпилькою. Після зняття палетки для цих точок записуються абсолютні позначки.
Після знаходження абсолютних позначок точок між цією парою свердловин лінії та написи на палетці витираються гумкою і, аналогічним чином, проводиться інтерполяція між іншою парою точок з відомими рівнями.
Отримані точки однакових рівнів грунтових вод з’єднують плавними лініями – це і є лінії гідроізогіпс.
Після побудови гідроізогіпс таким же способом треба побудувати горизонталі рельєфу ділянки, користуючись абсолютними позначками устя свердловини.
Потрібно пам’ятати, що позначки горизонталей (так само як і гідроізогіпс) показуються в розриві горизонталі (гідроізогіпси).
7
Позначку слід ставити цифрою вниз, в напрямку зниження поверхні (див. рис.1 б).
Гідроізогіпси креслять синім кольором, а горизонталі рельєфу -- коричневим.
До горизонталей будуються в бік зниження бергштрихи, а до гідроізогіпс – стрілки перпендикулярно до дотичних прямих (рис.1в).
Після того, як ви намалюєте карту гідроізогіпс в повному обсязі, перевірте, користуючись нею, чи вмієте ви підрахувати гідравлічний ухил і глибину залягання грунтових вод в будь-якому місці означеної ділянки.
Для цього на побудованій карті треба вибрати дві – три характерні точки, в яких методом інтерполяції потрібно знайти рівень денної поверхні, глибину залягання грунтових вод та рівень залягання водотриву ( задається додатково ).
На основі отриманих таким чином даних та даних по сусіднім свердловинам можна побудувати 1-2 перерізи, на яких показати рівні денної поверхні та дзеркала грунтових вод.
Аналізуючи перерізи можна зробити висновки про рельєф поверхні, співпадання обрисів рельєфу та дзеркала грунтових вод, діапазони зміни рівнів грунтових вод, гідравлічний ухил, наявність додаткових джерел живлення або розвантаження грунтових вод.
Для виділення ділянок з глибиною рівня грунтових вод, наприклад, менше 2 м. треба знайти точки перетину горизонталей та гідроізогіпс з різницею відміток 2 м. Лінія проведена через такі точки – гідроізобата, - буде границею ділянки.
8
Рис.1 Схеми: а – розміщення свердловин на плані, б – позначення гідроізогіпс та напрямку потоку ґрунтових вод, в – позначення горизонталей рельєфу бергштрихами.
Контрольні запитання по темі :
При підготовці виконаної роботи до захисту необхідно також повторити теоретичні положення про ґрунтові води, осмислити практичні дії при складанні карти гідроізогіпс та відповісти для себе на такі запитання :
1.На які типи розділяються підземні води ?2.Чим відрізняються ґрунтові, напірні та артезіанські води ?3.Яка область поширення грунтових вод ?
9
4.Що таке ґрунтовий потік та як його визначають ?5.Що таке карта гідроізогіпс ?6.Як визначити глибину рівня грунтових вод в даній точці по карті гідроізогіпс ?7.Як визначити потужність водоносного горизонту ?8.На скільки можна довіряти даним про глибину та потужність водоносного горизонту, що отримують за картами гідроізогіпс ?9.Як визначити напрямок фільтрації води за картою гідроізогіпс ? 10.Що таке водоносний горизонт ?11.Які ґрунти можуть бути водотривами ?12.Від чого залежить дебіт грунтових вод ?13.Який дренаж ви могли б запропонувати на заданій території і якої конструкції ?14.Де варто на вашу думку розташувати водозабірні колодязі, а де водонапірну башту ?15.Яка вода вважається придатною для пиття ?
10
Практична робота № 2
Тема : “ Визначення природної вологості ґрунту “.
Природною вологістю ґрунту є відношення всієї маси води, що вміщується в порах зразка ґрунту в природних умовах, до маси скелету зразка ґрунту. Визначають природну вологість шляхом висушування зразка ґрунту до постійної ваги при температурі 105 – 107 0 С. Вологість, визначену по відношенню до маси висушеного зразку ґрунту, називають ваговою ( абсолютною ) вологістю ґрунту, а визначену по відношенню до об’єму ґрунту - об’ємною вологістю ґрунту.
Природна вологість є важливою характеристикою фізичного стану ґрунту, що визначає його міцність і деформативність.
Обладнання : ваги технічні, алюмінієві або скляні бюкси, ексикатор, сушильна шафа, журнал.
Хід роботи.
1) У зважений бюкс кладуть 10 – 15 г ґрунту, відібраного із середини моноліту, бюкс закривають кришкою і зважують ( ) .
2) Після зважування прикритий бюкс ставлять у сушильну шафу, де зразок ґрунту висушується при температурі 105 - 1070 С до постійної ваги, яка встановлюється періодичними повторюваними зважуваннями : перше зважування виконується через 4 – 5 годин, друге і наступні через 1 – 2 години.
3) Бюкс з висушеним зразком ґрунту закривають кришкою, охолоджують в ексикаторі і зважують ( ).
11
Результати досліджень записують в журнал :
№бю-кса
Маса бюкса, г
Маса води,
, г
Масаскелетаґрунту,
, г
Природнавологість,
, %
порож-нього,
з воло-гимґрунтом,
з сухимґрунтом,
Природна вологість розраховується за формулою :
;
Відношення різниці між вагою зразка ґрунту до і після висушування до ваги абсолютно сухого зразка ґрунту і помножене на 100, становить вологість у процентах. Розрахунки вологості зразка ґрунту виконуються з точністю до 0,1 %.
Для кожного зразка ґрунту виконується 2 – 4 визначення природної вологості, по яких визначається середньоарифметичне значення з точністю до 1 %.
12
Практична робота №3
Тема : “ Визначення гранулометричного складуґрунтів ситовим методом “.
Методи визначення гранулометричного складу ґрунтів поділяються на прямі та опосередковані. Прямі методи дозволяють безпосередньо виділяти окремі фракції, зважувати та визначати їх відсотковий склад у ґрунті, а також використовувати виділені фракції для їх вивчення ( мінералогічного складу, тощо ). Опосередковані методи не передбачають розподіл гірської породи на фракції, і в таких випадках про гранулометричний склад роблять висновки за результатами вивчення певних властивостей або особливостей досліджуваної гірської породи.
Ситовий метод є одним із прямих методів визначення гранулометричного складу пісчано – гравелистих ґрунтів.
Обладнання : набір стандартних сит з діаметрами отворів 0,25 ;0,5 ; 1 ; 2 ; 3 ; 5 ; 7 ; 10 мм, технічні ваги, фарфорова ступка, пестик, бюкси.
Хід роботи.
1. Зразок ґрунту в повітряно – сухому стані перевіряється на наявність грудочок, які необхідно обережно розтерти у ступці пестиком з резиновим наконечником, щоб запобігти руйнування окремих зерен.
2. Вага середньої проби для аналізу повинна складати для ґрунтів, що не вміщують часток, розміром більше 2 мм -
100 г ; для ґрунтів, що вміщують до 10 % часток, розміром більше 2 мм - 500 г ; для ґрунтів, що вміщують від 20 до 30 % часток розміром більше 2 мм - 1000 г ; для ґрунтів, що вміщують більше 30 % часток розміром більше 2 мм - не менше 2000 г.
3 Зважену пробу ґрунту просіюють крізь набір сит з піддоном. Для цього грунт висипають у верхнє сито і обережно трясуть до тих пір, поки не буде досягнуте сортування часток ґрунту в ситах на фракції повністю.
13
4 Фракції ґрунту, що залишилися після просіювання на кожному ситі і ті, що опинилися у піддоні, зважуються з точністю до 0,1 г.
Обробка результатів.
1. Підсумовуємо вагу всіх фракцій ґрунту. Якщо отримана сума відрізняється більше, ніж на 1 % від ваги взятої для аналізу проби, то аналіз необхідно повторити.
2. Вміст у ґрунті кожної фракції у відсотках розраховується за формулою :
;
де : - вага певної фракції ґрунту ;
- вага проби ґрунту . 3. Результати аналізу реєструються в журналі :
Розмір
фракції
<0,25
0,25- 0,5
0,5- 1
1-2
2-3
3- 5
5-7
7-10
>10
Вага, г
Вміст, %
4. За результатами аналізу будується сумарна крива гранулометричного складу. Для цього по осі абсцис показують розмір часточок, а по осі ординат - вміст фракцій по сукупності. На відповідних ординатах точками відмічають процентний вміст ( 60 % та 10 % ) фракцій з розміром часток менше певного діаметра.
14
5. Показником неоднорідності гранулометричного складу пісчаних та глинистих ґрунтів є коефіцієнт
неоднорідності , який розраховується за формулою :
;
де : - ефективний діаметр часток, мм ;
- контролюючий діаметр часток, мм.
При значеннях коефіцієнта неоднорідності пісчаних ґрунтів більше 3,0 ,а глинистих ґрунтів більше 5,0 - такі ґрунти вважаються неоднорідними.
15
Практична робота № 4
Тема : “ Визначення щільності ґрунтуметодом ріжучого кільця “.
Щільність ґрунту визначається як відношення маси зразка ґрунту ( включаючи масу води в його порах ) до об’єму зразка ( включаючи об’єм пор ).
Для визначення щільності зв’язних ґрунтів , як правило, користуються методом ріжучого кільця.
Обладнання : ваги технічні, штангенциркуль, ріжуче кільце із некородованого металу із загостреним краєм діаметром не менше 50 - 70 мм.
Хід роботи.
1. Заміряємо штангенциркулем внутрішній діаметр та висоту кільця. Розраховуємо об’єм кільця ( ) . Зважуємо кільце ( ).
2. Поступово, без особливих зусиль кільце врізається в моноліт ґрунту, перед кільцем ножем вирізається стовпчик ґрунту, самим кільцем обрізається зайвий грунт. Після того, як кільце пройде верхній край стовпчика ґрунту на 5 – 7 мм, стовпчик ґрунту відрізається із запасом від моноліту і обрізається врівень із верхнім і нижнім краями ріжучого кільця. Кільце з ґрунтом зважують ( ). Отримані результати записуємо в журнал :
№п/п
Вага кільця, г Вага зразка
ґрунту, г
Об’ємкільця, , см3
Щільність ґрунту, , г/см3
порожньо-го
з грун-том
Окремого зразка
Середня
3. Розрахунки щільності ґрунту виконуємо за формулою :
16
;
Для кожного ґрунту виконуються два паралельних
визначення щільності та розраховується середнє значення. Результати паралельних визначень не повинні відрізнятися більше, ніж 0,02 г / см3 .
Практична робота № 5
17
Тема : “ Визначення щільності часток ґрунту “.
Щільністю часток ( твердої компоненти, твердої фази ) ґрунту називається маса одиниці їх об’єму. Чисельно вона дорівнює відношенню маси твердої компоненти зразка ґрунту до його об’єму.
Величина щільності твердих часток визначається мінеральним складом і наявністю органічних та органо – мінеральних речовин і представляє собою середньо виважену щільність цих компонентів ґрунту.
Щільність твердих часток окремих типів дисперсних ґрунтів, що не вміщують домі шків органічних речовин та водорозчинних солей, є величиною достатньо постійною. ЇЇ середнє значення для пісків 2,66 г/см3 ,супісків - 2,70 г/см3 суглинків - 2,71 г/см3 , та глин - 2,74 г/см3 .
Обладнання : пікнометр ємністю 100 см3 , ваги технічні, ступка з пестиком, сушильна шафа, ексикатор, термометр, пісчано баня, бюкси.
Хід роботи.
1. З роздрібненого у фарфоровій ступці ґрунту відбирають пробу ( близько 15 г ) , висушують в сушильній шафі до постійної ваги при температурі 100 – 105 0 С.
2. Попередньо висушений і чистий пікнометр зважують ( ). Через лійку засипають в пікнометр пробу ґрунту і зважують
пікнометр з ґрунтом ( ). Розраховують точну вагу ґрунту .
3. На одну третину об’єму пікнометра заливають дистильовану воду, деякий час збовтують і кип’ятять на пісчаній бані, рахуючи з моменту закипання, піски та супіски 30 хвилин, суглинки та глини - 60 хвилин.
18
4. В охолоджений після кип’ятіння пікнометр доливають дистильовану воду з температурою 18 - 200 С до мірної риски, ретельно витирають фільтрувальним папером і зважуємо ( ). 5.Після зважування суспензію з пікнометра виливають, ретельно промивають пікнометр і наповнюють дистильованою водою з температурою 18 - 200 С до мірної риски і зважують ( ).
Обробка результатівЩільність часток ґрунту розраховують за формулою :
;
де : - щільність часток, г/см3 ;
- щільність води, г/см3 . При температурі 18 – 20 0 С щільність дистильованої
води становить 0,998 г/см3 .
Результати досліджень записують в журнал :
№п/п
Маса, гЩіль-ність
частокґрунту,
,г/см3
Пікно-метра
Пікно-метра
з сухим ґрунтом
Сухогоґрунту
Пікноме-тра з во-
дою іґрунтом
Пікно-метра
з водою
Для кожного різновиду ґрунту визначення щільності часток ґрунту слід проводити паралельно в двох пікнометрах, а потім розраховувати середнє значення. Результати паралельних визначень не повинні відрізнятися більше, ніж на 0,02 г / см3 .
Практична робота № 6
19
Тема : “ Визначення пористості та коефіцієнтупористості ґрунту методом насичення“.
Пористістю ґрунту ( ) називається загальний об’єм пор в одиниці об’єму ґрунту. Чисельно пористість виражається як відношення об’єму пор до об’єму зразка ґрунту у відсотках :
;
Для характеристики пористості ґрунтів користуються також коефіцієнтом пористості ( ) , який дорівнює відношенню об’єму пор до об’єму скелету ґрунту і виражається у долях одиниці :
;
Значення показників пористості і коефіцієнта пористості часто розраховуються по результатам визначення показників щільності часток ґрунту ( ) та щільності скелету ґрунту ( ) :
100% ; ;
Між показниками пористості і коефіцієнта пористості існують такі співвідношення :
; ;
Пористість пісчаних ґрунтів можна визначити методом насичення їх водою.
Обладнання : градуйована склянка об’ємом 250 – 500 см3 , бюретка на штативі, ваги технічні.
Хід роботи.1. Зважують градуйовану склянку ( ) .2. Наповнюють склянку повітряно – сухим піском до певного
об’єму ( ) зі щільністю, при якій необхідно визначити пористість. Зважують склянку з піском ( ) ;
20
3. Склянку з піском ставлять на штатив під бюретку, нижній кінець бюретки занурюють у пісок так , щоб він знаходився на висоті 2 – 3 мм над дном склянки.
4. Бюретку наповнюють водою до риски. Потім періодично трохи відкриваючи затискач у бюретці, повільно насичують пісок до появи плівки води на поверхні піску.
5. Піднімають бюретку по штативу, вилучаючи її з піску. Якщо при цьому плівка води на поверхні зникне, в склянку додають води до появи плівки. Після цього беруть відлік по бюретці і розраховують об’єм води ( ), витрачений на насичення піску.
6. Склянку з насиченим водою піском зважують ( ). Збільшення у вазі ( в грамах ) повинно бути приблизно рівне об’єму води ( в см3 ), витраченої на насичення водою піску.
7. Розраховують пористість та коефіцієнт пористості піску за формулами :
; ;
Одночасно за результатами досліджень можна розрахувати щільність повітряно – сухого ( ) та водонасиченого піску ( ) за формулами :
; ;
Результати досліджень записуємо в журнал :
Мас
а ,
г
Пустої склянки , Склянки з сухим піском , Склянки з водона-сиченим піском ,
21
Сухого піску ,
Водонасиченого піску, Об’єм води , , см3
Об’єм піску, , см3 Пористість, , %
Коефіцієнт пористості, , д. о.
Щільність повітряно – сухого піску , г/ см3 Щільність водонасиче- ного піску , г/ см3
Для кожного зразка ґрунту виконуються два паралельних визначення пористості ґрунту при певних значеннях щільності , а потім розраховувати середнє значення. Результати паралельних визначень не повинні відрізнятися більше, ніж на 0,02 г / см3 .
Практична робота № 7.
Тема : “ Визначення коефіцієнту фільтрації пісчаногоґрунту
за допомогою трубки СПЕЦГЕО “.
22
Трубка СПЕЦГЕО сконструйована і призначена для лабораторного визначення коефіцієнта фільтрації пісчаних та глинистих порід. В трубці СПЕЦГЕО є можливість :
1) проводити дослідження порід у природному стані і складі , що важливо для глинистих порід ;2) вести дослідження порід при постійному градієнті, що
важливо для пісчаних порід.
Обладнання : трубка СПЕЦГЕО, чаша для води, секундомір.
Підготовка трубки СПЕЦГЕО до роботи.1. На сталевий стакан надіти сітчасте дно і поставити стакан
в чашу з водою, рівень якої повинен бути на 1 – 2 см вище сітки стакану.
2. Загрузити грунт у стакан невеликими порціями, чекаючи поки відбудеться насичення ґрунту водою, і підливаючи воду у чашу. Після заповнення стакану водонасиченим ґрунтом до країв закрити стакан зверху сіткою і надіти ковпачок.
3. Виставити циліндри у середнє положення і поставити їх в чашу, налити воду так, щоб вона виступила з пазух. Поставити стакан з ґрунтом у внутрішній циліндр і привести циліндри у нульове положення .
4. В стакан з ґрунтом налити поверх сітки воду, поступово виставити циліндри у робоче положення при
, при цьому весь час необхідно доливати воду у стакан з ґрунтом та в пазухи.
Заповнити водою посудину Маріота і , прикриваючи вказівним пальцем отвір, швидко перевернути посудину і закріпити над приладом в затискачах ковпачка. З моменту появи бульбашок повітря прилад знаходиться у робочому стані.
Посудина Маріота завжди повинна бути заповнена водою. Якщо треба її зняти з приладу, необхідно підливати воду в ковпачок. У випадку, коли дослід не вдалося закінчити, його слід переробити, при цьому прилад повертається у нульове положення.
Порядок виконання роботи .
23
1.При проходженні рівня води в посудині Маріота через нульову поділку включити секундомір та виключити його в той момент, коли рівень води досягне поділки 50. Дослід повторити тричі при , визначити температуру води, яка профільтрувалася.
2.Перевести прилад в нове положення при для цього спочатку повернутися в нульове положення, а потім у положення
, весь час підливаючи воду, дослід повторити тричі.3.Перевести прилад у положення і аналогічним чином
дослід повторити тричі.Результати досліджень занести в таблицю 1.
Обробка результатів досліджень.
1.Визначити коефіцієнт фільтрації за формулою :
;
де : - витрати води в см3 / сек ; - площа поперечного перерізу, см2 ; - напірний градієнт.
Результати досліджень записуємо в журнал :
24
Нап
ірни
й гр
адіє
нт,
Об’
єм в
оди,
см
3
Вит
рати
пот
оку,
см
3 /с
ек.,
Кое
фіц
ієнт
філ
ьтра
ції,
см/с
ек.
Тем
пера
турн
а п
опра
вкв,
ТП
=0,
7+0,
03Т
Сер
еднє
зна
ченн
я к
оеф
іціє
нту
філ
ь-тр
ації
з т
емпе
рату
рною
поп
равк
ою
Kс
= К
ф.m
t /
ТП
, см
/ сек
.
Кд
= К
сек
864
0,6
1
2
0,8
1,0
За результатами досліджень розрахувати середнє значення, внести температурну поправку і визначити значення коефіцієнта фільтрації в розмірності м / добу.
ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ :
25
1.Руденко Ф. А., Попов О. Є. Гідрогеологія, Вища школа, Київ, 19752.Ломтадзе В.Д. Методы лабораторных исследований физико-механических свойств горных пород ( Руководство к лабораторным занятиям по инженерной геологии ), Недра, Л., 19723. Иванов И.П., Тржцинский Ю.Б.Инженерная геодинамика, Санкт-Петербург, Наука, 20014. Золотарев Г. С. Учебное пособие по инженерной геологии, Издательство МГУ, 19705. Чернишев С. Н. и др. Задачи и упражнения по инже- нерной геологии, Высшая школа, Москва,2001. 6. Дранников А.М. Инженерная геология. Госстройиздат УССР. Киев, 1964 7. Сергеев Е.М. Грунтоведение, Издательство МГУ, 1983
ЗМІСТ
26
Вступ.............................................................................................3
Практична робота №1: Побудова карти гідроізогіпс............4
Практична робота № 2: Визначення природної вологості ґрунту......................................................................11
Практична робота №3: Визначення гранулометричного складу ґрунтів ситовим методом .........................................13
Практична робота № 4: Визначення щільності ґрунтуметодом ріжучого кільця............................................. ..........16 Практична робота № 5: Визначення щільності часток ґрунту.............................................................. .............18
Практична робота № 6 : Визначення пористості та коефіцієнту пористості ґрунту методом насичення............20
Практична робота № 7: Визначення коефіцієнтуфільтрації пісчаного ґрунту за допомогою трубки СПЕЦГЕО .................................................................23
Перелік рекомендованої літератури........................................26
Зауваження, доповнення, уточнення і побажаннянадсилайте на поштову скриньку :[email protected]
27
