background image

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:  

– współczynnik filtracji [cm*�

−1

],  

� - gęsto ć wody (1,0 g*cm

-3

),  

g - pr

zy pieszenie ziemskie (981 cm*

s-2

),  

– współczynnik porowato ci [-],  

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

−2

 

– 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.  
 
 
 
 
 
 

background image

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 (%) 

0,33 

0,33 

0,06 

0,06 

99,94 

9,9 

10,1 

1,86 

1,92 

98,08 

0,5 

418,5 

418,5 

76,2 

78,12 

21,88 

0,25 

105,34 

105,66 

19,27 

97,39 

2,61 

0,12 

14,22 

14,26 

2,6 

99,99 

0,01 

0,06 

0,05 

0,05 

0,01 

100 

7    

0,01 

0,01 

100 

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 

  

  

  

  

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

 

Według danych z tabeli sporządzono wykres uziarnienia. 

Wykres uziarnienia: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ufhfdgdfg 

 

 

 

background image

 

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 

0,0006 

0,0002 

2,0-1,0 

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 

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] 

background image

 

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

 

background image

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