Способ определения фильтрационных характеристик грунта
Использование: инженерно-геологические исследования грунтов, в частности, при сооружении насыпных плотин. Сущность изобретения: способ включает бурение скважин, установку в них на различных уровнях датчиков порового давления и осадочных марок, нагружение поверхности грунта насыпью, измерение порового давления и послойных осадок грунта. При бурении скважин отбирают пробы грунта, по которым в лабораторных условиях определяют его пористость и коэффициент сжимаемости поровой воды, а коэффициент фильтрации определяют по конечно-разностной формуле. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических
РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N l5/08
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ-:
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4823148/25 (22) 03.05.90 (46) 23.11.92. Бюл. ¹ 43 (71) Ленинградский инженерно-строительный институт (72) В.Н.Бронин, А.В,Голли и А.А.Кисляков (56) Авторское свидетельство СССР
ЬЬ 1250912, кл. G 01 N 15/08, 1985.
Lегоuell S., Dlene U., Tavenas F. et al.
Direct determination of permeability of clay
under embankment. // J.Geotechn. Eng., 1988, ч.114, N. 66, р.645 — 657.
Изобретение относится к инженерногеологическим исследованиям, в частности к определению фильтрационных характеристик грунтов при сооружении насыпных плотин.
Известен способ определения коэффициента фильтрации, включающий бурение скважины, установку стакана на забое скважины при помощи штанги, которая противоположным концом присоединяется к домкрату. Через домкрат на стакан подают давление, внедряют стакан в массив грунта.
После уплотнения грунта в стакане к нему прикладывают гидростатическое давление, при этом фиксируют. изменение приложенного гидростатического давления датчиками порового давления и по скорости его изменения определяют коэффициент фильтрации грунта.
Известен также способ определения фильтрационных характеристик грунта под.,. Ы 1777045 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА (57) Использование: инженерно-геологические исследования грунтов, в частности, при сооружении насыпных плотин. Сущность изобретения: способ включает бурение скважин, установку в них на различных уровнях датчиков парового давления и осадочных марок, нагружение поверхности грунта насыпью, измерение порового давления и послойных осадок грунта. При бурении скважин отбирают пробы грунта, по которым в лабораторных условиях определяют его пористость и коэффициент сжимаемости поровой воды, а коэффициент фильтрации определяют по конечно-разностной формуле. 1 ил.
» насыпями, основанный на замерах парового давления и осадок. Датчики порового давления и осадок помещены в предварительно ь пробуренные скважины. Нагрузка на грунт увеличивается с земной поверхности сту- с пенчато. Расчет коэффициента фильтрации производится по разностной формуле.
Недостатком этого способа является низкая точность определения коэффициен- + та фильтрации грунта, обусловленная неуче-: л том коэффициента сжимаемости паровой воды, что особенно сказывается при значительном газонасыщении поровых вод. ° ° .Целью изобретения является повышение точности определения.
Поставленная цель достигается тем, что в способе определения фильтрационных õaрактеристик грунта, включающем бурение скважин, установку в них на различных уровнях датчиков порового давления и осадочных марок, нагружение поверхности
1777045
-m -@,3п +,+ ) l грунта насыпью, измерение порового давления и послойных осадок грунта, при бурении скважин отбирают пробы грунта, по которым в лабораторных условиях определяют его пористость и коэффициент сжимаемости поровой воды, а коэффициент фильтрации определяют по формуле где К1.д — коэффициент фильтрации грунта в
j-й точке в момент времени t";
y — удельный вес воды;
SI2,1 — осадка грунта в j-й точке в момент времени tz;
Ьщ — паровое давление в j-й точке в момент времени t2;
hj — расстояние между осадочными марками )-й и (j-1)-й;
m — коэффициент сжимаемости паровой воды;
n — пористость грунта;
j — индекс, обозначающий положение измерительного устройства;
t1Л2 — ВРЕМЯ;
dt — разность времени между измерениями.
На чертеже. изображено размещение основных элементов способа определения фильтрационных характеристик грунта; 1— датчики порового давления; 2 — регистрирующая аппаратура; 3 — скважины; 4 — глубинные марки; 5 — датчик регистрации поло>кения глубинных марок; 6 — диэлектрическая трубка; 7 — мерная лента; 8 — шкала-нониус для определения положения глубинной марки; 9 — нагрузка в виде насыпи, Способ состоит в выполнении следующих операций;
1. Бурят первую скважину на всю глубину исследуемой толщи грунтов.
2. Устанавливают датчики порового давления по высоте снизу вверх в стенках пробуренной скважины при помощи внедряющего устройства. Количество устанавливаемых датчиков порового давления определяется по формуле
М= n+2, где N — количество датчиков порового давления;
ri — количество точек, в которых определяют коэффициент фильтрации.
3. Тампонируют скважину раствором, препятствующим фильтрации воды по кабелю датчика порового давления, 5
"5
4. Бурят вторую скважину на всю глубину исследуемой толщи грунтов. Отбирают пробы грунта. В лабораторных условиях определяют его пористость и коэффициент сжимаемости поровой воды.
5 Устанавливают глубинные марки по высоте снизу вверх при помощи устройства установки марок, Количество устанавливаемых марок равно числу датчиков порового давления. Глубина установки глубинных марок равна глубине установки датчиков порового давления.
6. Тампонируют вторую скважину раствором, имеющим модуль деформации, близкий к модулю деформации исследуемого грунта, Это обеспечивает одинаковые деформации исследуемого грунта и раствора, заполняющего скважину, что уменьшает погрешность измерения деформации грунтов основания.
7, На дневной поверхности грунта ступенями прикладывают нагрузку. Каждая ступень нагрузки прикладывается после рассеивания избыточного порового давления, вызванного приложением предыдущей ступени нагрузки.
8. По датчикам парового давления в фиксированные моменты измеряют поровое давление при каждой ступени нагрузки.
9. По глубинным маркам определяют осадки каждого слоя грунта при каждой ступени нагрузки в те >ке моменты времени, в которые производили измерение порового давления.
10. По скорости рассеивания порового давления, фиксируемого по датчикам порового давления, и по скорости нарастания осадки слоя грунта, фиксируемой по глубинным маркам, определяют коэффициент фильтрации в
j-x точках грунта по формуле (1), 11, Операцию 10 повторяют для всех остальных точек и для других моментов времени. Таким образом, получают фильтрационные характеристики грунта и их изменение по глубине и во времени для каждой ступени нагрузки.
Бурение первой скважины (для датчиков порового давления) проводилось на глубину 18 м. Исходя из геологии основания сооружения, датчики порового давления были установлены на глубинах 6,45 м; 7,44 м;
14,4 м; 15,21 м; 16,89 м. Вторая скважина (для глубинных марок) бурилась на глубину
18,5 м. Глубин н ые марки были установлен ы на глубинах 4,8 м; 5.5 м: 6,; 8 м; 9,8 м; 11,2 м: 14 5 м; 15,8 м; 18,5 м. Обе скважины тампонировались вынутым при бурении скважин грунтом. Пригрузка была выполнена в виде песчаной насыпи, Отсыпка пригрузочной насыпи велась в три этапа: 0,015
1777045
МПа; 0,053 МПа; 0,073 МПа. По датчикам порового давления замерялось поровое давление до отсыпки пригрузочной насыпи и в процессе нагружения. По глубинным маркам определялись осадки грунтов в различных точках основания, При этом принималось, что нижняя марка находится в несжимаемом слое и не перемещается, Величина осадки в каждой точке определялась относительно положения нижней марки по перемещениям глубинных марок. При исследовании вынутого при бурении грунта было обнаружена, что пористость в относительных единицах составляет 0,435, а коэффициент относительной сжимаемости воды равен 4 10 МПа . Результаты испытаний
-1 по определению фильтрационных характеристик грунта в качестве примера приведены для одной точки в моменты приложения разных ступеней нагрузки в таблице.
Формула изобретения
Способ определения фильтрационных характеристик грунта, включающий бурение скважин, установку в них на различных, уровнях датчиков nopoeoro давления и осадочных марок, нагружение поверхности грунта насыпью, измерение парового давления и послойных осадок грунта, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности определения, при бурении скважин отбирают пробы грунта, по которым в лабораторных условиях определяют его пористость и коэффициент сжимаемости поро5 вой воды, а коэффициент фильтрации определяют по формуле где KJ,а- коэффициент фильтрации грунта в
)-й точке в момент времени tz, 15 у - удельный вес воды;
Яа,> — осадка грунта в J-й точке в момент времени тг;
Ut2 i — поровое давление в J-й точке в момент времени tp;
20 hj — расстояние между осадочными марками J-1 и (J-1)-й;
m — коэффициент сжимаемости паровой воды; и — пористость грунта;
25 J — индекс, обозначающий положение измерительного устройства;
ti t2 — время;
Ж вЂ” разность времени между измерениями.
1777045
Составитель В.Бронин
Техред M.Ìîðãåíòàë . Корректор М.Керецман
Редактор Г.Бельская
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 4118 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5
