Laboratoryjne oznaczenie

współczynnika filtracji gruntów za

pomocą rurki Kamieńskiego

Data: 16.04.2011r.

Andrzej Chmaj

Wydział: GGiIŚ

Rok: 2

Semestr: IV

Grupa laboratoryjna: II

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było oznaczenie współczynnika filtracji w warunkach laboratoryjnych, polegające na pomiarze szybkości opadania zwierciadła wody przesączającej się przez próbkę gruntu. Badanie zostało wykonane w tzw. rurce Kamieńskiego (dla gruntów piaszczystych).

1. Przebieg ćwiczenia:

Do przeprowadzenia doświadczenia wykorzystano szklaną rurkę z miarką. Koniec rurki został zabezpieczony metalową obręczą z sitem. Do środka dodano bibułę laboratoryjną. Do tak przygotowanego przyrządu na wysokość l wsypano grunt piaszczysty i ubito go drewnianym kołkiem. Aby pozbyć się powietrza występującego między porami gruntu włożono rurkę do zlewki z wodą i odczekano aż woda przesiąknie przez całą próbkę i pojawi się na jej powierzchni. Wykonano cztery pomiary: dwa pierwsze gdy próbka zalaną była cieczą na różnych wysokościach i trzymaną w powietrzu poddano 3-krotnemu opadania wody w funkcji czasu do wysokości (w sumie 6 pomiarów), oraz dwie kolejne gdy próbka została zalaną cieczą i zanurzoną na wysokość 5 cm w wodzie poddano 3-krotnemu pomiarowi opadania wody w funkcji czasu do wysokości (kolejne 6 pomiarów). Wartości poszczególnych parametrów, wyznaczone czasy szybkości zmiany obniżenia zwierciadła wody wraz z wartością uśrednioną oraz rysunki pomocnicze podano w poniższej tabeli:

Schemat oznaczania współczynnika filtracji:
Pomiar I
Pomiar II

Współczynnik filtracji k wyliczony został wg wzoru:

k = $\frac{l}{T}$ [ -ln ( 1- $\frac{S}{h0}$ ) ]

gdzie:

S – wielkość obniżenia zwierciadła wody,

h0 – wielkość ciśnienia pierwotnego,

l – długość drogi filtracji,

T – Czas obniżenia wartości wody o wartość S.

Wartość funkcji –ln ( 1- $\frac{S}{h0}$ ) wyrażoną jako f ($\frac{S}{h0})\ $odczytano z tablic.

1. Obliczenia:

Pierwszy pomiar:

Obliczamy stosunek:

$\frac{S}{h0}$ = $\frac{3}{25}$ = 0,12

Na podstawie $\frac{S}{h0}$ odczytujemy wartość funkcji –ln ( 1- $\frac{S}{h0}$ ). Jest ona równa 0,128.

Obliczamy k:

k = $\frac{10}{50,7}$ * (0,128) = 0,025247 [cm/s]

k=0,025247 * 864 = 21,81 [m/d]

Dla pozostałych pomiarów robimy analogicznie.

1. Wnioski:

Warunki doświadczenia	Współczynnik filtracji k [m/d]	Średnie k [m/d]	Średnia ze średnich [m/d]
Swobodne wyciekanie	21,81	19,975	18,935
	18,14
Nie swobodny wypływ	17,16	17,895
	18,63

Uzyskane wartości współczynnika filtracji zarówno dla swobodnego wyciekania

jak i nie swobodnego wypływu dla różnie przyjętych wielkości obniżenia S i

wielkości naporu h0 niewiele różnią się od siebie. Oczywiste są natomiast różnice między współczynnikami filtracji oznaczonym dla swobodnego wycieku a nie swobodnego wypływu. Spowodowane to jest oczywiście wpływem wody napierającej od podstawy rurki.