Analiza uziarnienia

I. Wła ciwo ci hydrogeologiczne skał na podstawie analizy uziarnienia

Analiza sitowa-

metoda badawcza polegająca na rozdziale materiału (gruntu, mieszanki

mineralnej) na frakcje zawierające ziarna o różniej wielko ci, poprzez przesiewanie przez

zestaw sit, w wyniku czego ziarna o odpowiednich rednich pozostają na kolejnych sitach (o

coraz mniejszych oczkach). Po zważeniu poszczególnych klas ziarnowych okre la się ile

procent materiału pozostało na każdym sicie w stosunku do cało ci materiału

Warto ć współczynnika filtracji uzyskamy dzięki krzywej uziarnienia. Stąd możliwe jest

wyznaczenie współczynnika filtracji metodą Hazena czy Carmana - Kozeny.

Wzór HazenaŚ

�

10

=1,16

∗�

10

k

10

-

współczynnik filtracji w temp. 10ºC [cm/s],

d

10

-

rednica okre lana z krzywej uziarnienia, poniżej której masa frakcji w badanym gruncie

stanowi 10 % [mm].

Wzór Seelheima

�

10

=0,357

∗�

50

gdzie:
k

10

– współczynnik filtracji odniesiony do temperatury 10˚C [cm*s

-1

],

d

50

-

rednica okre lana z krzywej uziarnienia – rednica, poniżej której masa frakcji w

badanym gruncie stanowi 50 % [mm].

Wzór Carmana-Kozeny

�=�∗�∗ 35∗ƞ∗�

2

gdzie:
k

– współczynnik filtracji [cm*�

−1

],

� - gęsto ć wody (1,0 g*cm

-3

),

g - pr

zy pieszenie ziemskie (981 cm*

s-2

),

n

– współczynnik porowato ci [-],

ƞ - dynamiczny współczynnik wody (dla 10º C ƞ = 74,2 10−3 N* −1=74,2g*�

−2

s

– powierzchnia wła ciwa [cm-1],

d

m

– rednica miarodajna gruntu [cm].

II. Poszczególne kroki badań.

-

odważenie ok. 500g gruntu,

-

ustawienie sit na wstrząsarce i przymocowanie ta m zabezpieczających

-

wstrząsanie próbki w aparacie przez 10 minut,

-

ważenie gruntu pozostałego na danym sicie na wadze o dokładno ci 0,01g

- obliczenia, wykonanie wykresu.

III. Przebieg do wiadczenia

Masa gruntu użyta do do wiadczenia m=550g

Wynik

i do wiadczenia zamieszczono w tabeli nr 1.

Tabela nr 1 Wyniki analizy sitowej

Numer sita

Wielko ć

oczek sita

(mm)

Masa

frakcji

pozostałej

na sicie mi

(mm)

mi po

poprawce

mi* (mm)

Procentowa

zawarto ć

wagowa frakcji

mi/m*100%

(%)

Zawarto ć

cząstek o

rednicy

większej (%)

Zawarto ć

cząstek o

rednicy

mniejszej (%)

1

2

0,33

0,33

0,06

0,06

99,94

2

1

9,9

10,1

1,86

1,92

98,08

3

0,5

418,5

418,5

76,2

78,12

21,88

4

0,25

105,34

105,66

19,27

97,39

2,61

5

0,12

14,22

14,26

2,6

99,99

0,01

6

0,06

0,05

0,05

0,01

100

0

7

0,01

0,01

0

100

0

Suma

548,35

550

100

Masa całego

gruntu

użytego w

do wiadcze-

niu (g)

550

Różnica

między

masami (g)

1,65

Masa gruntu

otrzymanego

po

zakończeniu

do wiadcze-

nia (g)

548,35

Według danych z tabeli sporządzono wykres uziarnienia.

Wykres uziarnienia:

Ufhfdgdfg

Z wykresu odczytano: d

10

=0,33 ; d

50

=0,66 ; d

60

=0,7

Obliczony wskaźnik niejednorodno ci uziarnienia U wynosiŚ

U =

�

60

�

10

= 2,12

Tabela nr 2. Oznaczanie rednicy miarodajnej ziarna

Zakres wielko ci

poszcze-

gólnych

frakcji

Wielko ć oczek

sita

rednica

miarowa i-tej

frakcji d

i

Udział

masowy i-tej

frakcji g

i

g

i

/d

i

>2

2

3

0,0006

0,0002

2,0-1,0

1

0,6021

0,0186

0,03089

1,0-0,5

0,5

0,301

0,762

2,53156

0,5-0,25

0,25

0,1505

0,1927

1,2804

0,25-0,12

0,1

0,0736

0,026

0,35326

0,12-0,06

0,06

0,0361

0,0001

0,00277

<0,6

0,01

0

0

0

Suma g

i

1

Suma g

i

/d

i

4,19908

1. rednica miarodajna ziarna

d

m

=

1

4,19908

=0,238147mm=0,024cm

2. Współczynnik porowato ci na podstawie próbki badanej w aparacie Wiłuna

44

,

0

22

,

291

65

,

2

431

36

,

49

9

,

5



























 



p

s

s

p

V

m

V

n



3. Powierzchnia wła niwa











024

,

0

1

)

44

,

0

1

(

6

1

)

1

(

6

m

d

n

s

140 [cm

-1

], gdzie:

s-

powierzchnia wła ciwa [mm

-1

],

n-

współczynnik porowato ci [-],

d

m

-

rednica miarodajna ziarna [mm]

4. rednica miarodajna kanalikaŚ

]

[

01257

,

0

024

,

0

)

44

,

0

1

(

3

44

,

0

2

)

1

(

3

2

cm

d

n

n

m















, gdzie:



 rednica miarodajna kanalika [mm],

n-

współczynnik porowato ci [-],

d

m

-

rednica miarodajna ziarna [m]

5. Współczynnik filtracji

- wg wzoru Hazena

]

/

[

126

,

0

33

,

0

16

,

1

16

,

1

2

2

10

10

s

cm

d

k











, gdzie:

k

10

-

współczynnik filtracji w temperaturze 10*C [cm/s],

d

10

-

rednica okre lana z krzywej uziarnienia poniżej której masa frakcji w badanym gruncie

wynosi poniżej 10% [mm]

- wg wzoru Seelheima

]

/

[

1555

,

0

66

,

0

357

,

0

357

,

0

2

2

50

50

s

cm

d

k











, gdzie:

k

50

-

współczynnik filtracji w temperaturze 50*C [cm/s],

d

50

-

rednica okre lana z krzywej uziarnienia poniżej której masa frakcji w badanym gruncie

wynosi poniżej 50% [mm]

-wg wzoru Carmana-Kozeny

]

/

[

0656

,

0

140

10

3

,

1

5

44

,

0

981

1

5

2

2

3

2

3

s

cm

s

gn

k























, gdzie:

k-

współczynnik filtracji [cm/s],

- gęsto ć wody (g*cm

-3

),

g-

przy pieszenie ziemskie (981 cm*s

-2

],

n-

współczynnik porowato ci [-],

 - dynamiczny współczynnik wody (1,3*10

-2

g*cm

-1

*s

-1

),

s-

powierzchnia wła ciwa [cm

-1

]

6. Wysoko ć wzniosu kapilarnego

]

[

07

,

24

981

1

44

,

0

2

,

74

140

cm

g

n

s

h

k

















, gdzie:

s-

powierzchnia wła ciwa [cm

-1

],



-

napięcie powierzchniowe (dla 10*C,



=74,2 g*s

-2

],

p-

gęsto ć wody (g*cm

-3

),

g-

przy pieszenie ziemskie (981 cm*s

-2

],

n-

współczynnik porowato ci [-]

IV. Wnioski

Na podstawie analizy sitowej gruntu okre lono następujące wła ciwo ci hydrogeologiczne
skałyŚ

1. rednicę miarodajną ziarna – 0,024 mm
2. Powierzchnię wła ciwą – 140 mm
3. rednicę miarodajną kanalika – 0,01257mm
4. Współczynnik filtracji

 Wg wzoru Hazena – 0,126cm/s

 Wg wzoru Sellheima – 0,155cm/s

 Wg wzoru Carmana – Kozeny – 0,0656cm/s

5. Wysoko ć wzniosu kapilarnego – 24,07 cm