background image

P O L I T E C H N I K A   G D A Ń S K A  

Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska 

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego 

80-233 Gdańsk, ul. G. Narutowicza 11/12 

 

 

6. Oznaczenie współczynnika filtracji przy stałym spadku hydraulicznym w aparacie 

ITB-ZWK-2. 

Ruch wody w gruncie nazywamy filtracją. Polega on na przemieszczaniu się wody w kanalikach utworzonych 
przez pory gruntu. Gdy przyjmiemy, że ten przepływ jest ruchem laminarnym to możemy ustalić następującą 
zależność: 

l

H

F

t

k

i

F

t

k

Q

Δ

=

=

 

gdzie: 

Q – objętość (wydatek) wody przepływającej przez daną próbkę w czasie t (cm

3

k – współczynnik filtracji (cm/s) 
t – czas trwania przepływu (s) 
F – powierzchnia przekroju próbki (cm

2

∆H – różnica wysokości hydraulicznych (cm) 
l – droga filtracji (cm) 
i – spadek (gradient) hydrauliczny 

Prędkość filtracji wody przez próbkę jest to stosunek wydatku wody Q w czasie t do przekroju poprzecznego 
próbki F

t

F

Q

v

=

   [cm/s] 

Podstawiając wzór na objętość wody przepływającej przez próbkę do równania prędkości filtracji 
otrzymujemy: 

v = k

Jest to liniowe prawo Darcy mówiące,  że w ruchu laminarnym istnieje proporcjonalność między prędkością 
filtracji v a spadkiem hydraulicznym i

6.1.  Sprzęt do badania. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Rys. 6.1. Budowa aparatu ITB-ZWK-2. 

background image

 

2

A – cylinder zewnętrzny 

B – cylinder wewnętrzny 

1 – próbka gruntu 

2 – pierścień (na jego dnie i na powierzchni próbki umieszcza się siatkę filtracyjną) 

3 – perforowany krążek 

4 – obciążnik o masie 10 kg 

5 – pionowa podziałka do odczytu poziomu wody w cylindrach 

6 – doprowadzenie wody do cylindra zewnętrznego 

7 – przelew z cylindra zewnętrznego 

8 – przelew z cylindra wewnętrznego 

6.2.   Wykonanie badania 

Próbkę gruntu umieszcza się w pierścieniu  3 aparatu ITB-ZWK-2. Stan zagęszczenia gruntu powinien 
odpowiadać stanowi jaki jest w podłożu naturalnym lub w miejscu zalegania gruntu. Powierzchnię próbki gruntu 
przykrywa się sztywną pokrywką filtracyjną i obciąża obciążnikiem 4

Należy doprowadzić wodę do cylindra zewnętrznego  A. Po pewnym czasie woda przefiltrowując przez grunt 
wypełni cylinder wewnętrzny  B. Wodę należy doprowadzać powoli i tak, aby w próbce gruntu i pod nią nie 
pozostały żadne pęcherze powierza. 

Spadek hydrauliczny reguluje się przelewem 7, a jako ujęcie wody przefiltrowanej używa się przelewu 8

Po wyregulowaniu spadku hydraulicznego, ustabilizowaniu się zwierciadeł wody w obydwu cylindrach oraz 
ustabilizowaniu się przepływu, dokonuje się pomiaru objętości  V wody przefiltrowanej w kilku okresach 
czasowych t. W czasie badania należy również mierzyć temperaturę wody T

6.3.   Wynik badania 

Współczynnik filtracji oblicza się ze wzoru: 

i

t

F

Q

k

T

=

 

k

T

 – współczynnik filtracji dla temperatury T (cm/s) 

Q – objętość wody przepływającej przez próbkę w czasie t (cm

3

F – powierzchnia przekroju próbki prostopadła do kierunku filtracji (cm

2

t – czas filtracji (s) 

i = ∆H/l – spadek hydrauliczny (-) 

Współczynnik filtracji sprowadza się do temperatury T=10

o

C na podstawie wzoru: 

2

10

00022

.

0

0337

.

0

1

359

.

1

T

T

k

k

T

+

+

=

 

background image

 

3

     Załącznik 

Tab. 6.1. Orientacyjne wartości współczynnika filtracji k dla niektórych rodzajów gruntów.