Главная страница >> Водонасыщенные глинистые грунты >> Методика лабораторных экспериментов по изучению характеристик проницаемости слабых глинистых грунтов

Методика лабораторных экспериментов по изучению характеристик проницаемости слабых глинистых грунтов

Методика лабораторных экспериментов заключалась в следующем.

Образец глинистого грунта помещали в компрессионно-фильтрационный прибор, заполненный дистиллированной водой. Так как испытания, проведенные В. Г. Булычевым, показали, что на величину фильтрационных характеристик существенно влияет количество воздуха, растворенного в воде, в наших экспериментах дистиллированную воду перед заливкой в фильтрационные приборы и напорный резервуар помещали в специальный сосуд, где с помощью вакуум-насоса ее дегазировали в течение 3 ч.

Б. В. Дерягин, Б. Ф. Рельтов и другие отмечали, что фильтрационные свойства глинистых грунтов изменяются в зависимости от содержания «пыли» (условное наименование, данное авторами) в фильтруемой воде. Даже незначительное содержание глинистых частиц (менее 0,01%) приводит к образованию в порах структурированных систем и значительно изменяет фильтрационные характеристики. Чтобы исключить попадание пыли в напорный резервуар, его покрывали крышкой, в которой были оставлены отверстия только для термометра и пропуска воздуха. Напорный резервуар был соединен с пьезометрической трубкой.

Большинство длительных опытов по исследованию фильтрации слабых водонасыщенных глинистых грунтов проводилось в специально оборудованных помещениях с регулированием температуры (термореле). Колебания температуры во время длительных опытов (в течение 5 месяцев) не превышали ±2°. Для уменьшения влияния температурных колебаний при окончательной обработке экспериментального материала все результаты были приведены к .

Для отработки методики проведения экспериментов вначале были выполнены исследования на искусственно приготовленных пастах глины неокома (Саратов) и хвалынской глины (Волгоград). Однородность паст позволила провести опыты с нужной повторностью и установить закономерности, наблюдаемые при изменении условий экспериментов. Затем по установленной уточненной методике исследовались глинистые грунты с ненарушенной структурой.

Некоторые физико-механические характеристики исследованных грунтов приведены в табл. I.6.

Физико-механические характеристики исследованных грунтов

В связи с тем, что на правильность определения коэффициента фильтрации по схеме, при которой вода фильтруется через образец снизу вверх, существуют различные точки зрения, нами были поставлены опыты на образцах сильносжимаемых глинистых грунтов с ненарушенной и нарушенной структурой по схеме, при которой вода проходит через образец сверху вниз. Многочисленные опыты, проведенные на глинистых грунтах с коэффициентом пористости большим единицы, показали тождественность результатов опытов по обеим схемам.

После определения коэффициента фильтрации грунта без нагрузки образец нагружали и при каждой ступени нагрузки устанавливали последовательно напор, равный 0,3; 0,6 и 1 м (а в некоторых опытах 1,4 м) для илов и 4, 8 и 12 см для лёссов. На каждой ступени нагрузки в период стабилизации осадки и после определяли коэффициент фильтрации образца грунта. Устанавливали зависимость между коэффициентом фильтрации и коэффициентом пористости грунта в процессе уплотнения и зависимость между скоростью фильтрации и градиентом напора для каждой ступени нагрузки. Как правило, опыты проводились на, двух-трех образцах-близнецах одновременно.

Продолжительность каждого определения коэффициента фильтрации менялась от нескольких часов до нескольких суток.

Анализ проведенных опытов показал, что для различных сильносжимаемых глинистых грунтов с нарушенной и ненарушенной структурой между коэффициентом пористости и коэффициентом фильтрации действительно существует логарифмическая зависимость. Эта зависимость становится особенно четкой (см. рис. I.19), если коэффициенты фильтрации определяются непосредственно после стабилизации осадки образцов грунта, а фильтрационные испытания проводятся при одинаковых постоянных градиентах напора (10 и более).


 Графики изменения коэффициента фильтрации грунтов

 Графики изменения коэффициента фильтрации

 Графики изменения коэффициента фильтрации при уплотнении сильносжимаемых водонасыщенных глинистых грунтов

 Графики изменения коэффициента фильтрации при уплотнении сильносжимаемых водонасыщенных глинистых грунтов

Рис. I.19 Графики изменения коэффициента фильтрации при уплотнении сильносжимаемых водонасыщенных глинистых грунтов
а – ил органо-минеральный (Рига); б – ил речной из Архангельска; в – ил г.Фао (Ирак), фильтрация в вертикальном направлении, г – то же, фильтрация в горизонтальном направлении

Изучение полученных в опыте многочисленных зависимостей между скоростью фильтрации и градиентом напора показывает, что при уплотнении грунта до определенного значения пористости, характерного именно для данного грунта, фильтрация протекает по закону Дарси. Начиная с какого-то значения пористости, фильтрация отклоняется от закона Дарси (точки зависимости «скорость фильтрации - градиент напора» лежат на прямой, которая проходит не через начало координат, а пересекает ось «градиент напора»). Отклонение от закона Дарси увеличивается по мере уплотнения грунтов и уменьшения коэффициента пористости.

В некоторых экспериментах при достижении определенных значений коэффициента пористости наблюдалось прекращение фильтрации при значениях градиента напора, меньших начального. В ряде других опытов при достижении пористости, характерной для появления начального градиента напора, фильтрация наблюдалась при градиентах, имеющих меньшее значение, однако скорость фильтрации при этом резко уменьшалась. Следует отметить, что в областях малых градиентов напора, близких по величине к начальному градиенту, наблюдается большой разброс значений коэффициента фильтрации.