ГОСТ 25584-2016. Межгосударственный стандарт. Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации
4.4. Определение коэффициента фильтрации глинистых грунтов
4.4.1 Для определения коэффициента фильтрации глинистых грунтов следует применять компрессионно-фильтрационные приборы, по принципу работы подобные прибору, изображенному на рисунке 5, позволяющие проводить испытания под нагрузкой при переменном градиенте напора.
1 - основание; 2 - поддон; 3 - нижний фильтр; 4 - рабочее
кольцо; 5 - прокладка; 6 - нижнее прижимное кольцо;
7 - верхний фильтр; 8 - крышка; 9 - верхнее прижимное
кольцо; 10 - арретир; 11 - шток; 12 - пробка;
13 - индикатор; 14 - стойка; 15 - держатель;
16 - упор; 17 - краны
Рисунок 5 - Схема компрессионно-фильтрационного прибора
для определения коэффициента фильтрации глинистых грунтов
4.4.2 Оборудование и приборы
4.4.2.1 В комплект оборудования для определения коэффициента фильтрации глинистых грунтов должны входить:
- компрессионно-фильтрационный прибор;
- весы лабораторные по ГОСТ 24104;
- термометр с погрешностью измерения не более 0,5 °C по ГОСТ 28498;
- секундомер;
- нож из нержавеющей стали с прямым лезвием;
- лопатка;
- пресс винтовой;
- пластины плоские с гладкой поверхностью (из стекла, плексигласа или металла).
4.4.2.2 В состав компрессионно-фильтрационного прибора должны входить:
- поддон с емкостью для воды и краном (штуцером) для ее подачи с боковой стороны;
- кольцо для образца грунта с заостренным нижним краем;
- металлические фильтры, обеспечивающие свободное поступление воды к образцу и ее отвод;
- насадка (крышка) на кольцо;
- два пьезометра диаметром 0,4 см (при быстрой фильтрации до 1 см, при медленной - 0,1 - 0,2 см);
- арретир - приспособление для предотвращения набухания образца грунта при его насыщении водой;
- индикатор ценой деления шкалы 0,01 мм для измерения вертикальных деформаций образца грунта;
- механизм вертикальной нагрузки на образец.
4.4.2.3 Конструкция компрессионно-фильтрационного прибора должна обеспечивать:
- герметичность всех стыков прибора;
- отсутствие защемленных пузырьков воздуха;
- создание заданного градиента напора (до 100);
- подачу воды к образцу грунта снизу вверх или сверху вниз и ее отвод;
- центрированную передачу нагрузки на образец грунта;
- передачу на образец грунта давления ступенями;
- постоянство давления на каждой ступени;
- неподвижность кольца с грунтом при испытаниях;
- измерение вертикальных деформаций грунта с точностью 0,01 мм;
- нагрузку на образец, создаваемую фильтром, измерительным оборудованием и неуравновешенными деталями, не более 0,0025 МПа.
4.4.2.4 Части прибора, соприкасающиеся с водой, должны быть изготовлены из некорродируемого материала.
4.4.2.5 Компрессионно-фильтрационные приборы необходимо тарировать не реже одного раза в год.
Индикаторы следует подвергать поверкам в соответствии с технической документацией.
4.4.3 Подготовка к испытанию
4.4.3.1 Воду и грунт, предназначенные для определения коэффициента фильтрации, выдерживают в лаборатории до выравнивания их температуры с температурой воздуха.
4.4.3.2 При испытании грунта ненарушенного сложения образец грунта подготавливают в соответствии с указаниями 4.2.3.2, предварительно смазав внутреннюю поверхность рабочего кольца 4 (см. рисунок 5) техническим вазелином.
Из остатков срезанного грунта отбирают пробы для определения влажности по ГОСТ 5180.
При заполнении кольца грунтом необходимо учитывать, в каком направлении относительно природного напластования определяют коэффициент фильтрации.
На нижнюю и верхнюю поверхности грунта накладывают фильтровальную бумагу, смоченную водой и вырезанную по внутреннему диаметру кольца.
4.4.3.3 Ставят кольцо с образцом грунта на нижний фильтр 3.
На рабочее кольцо устанавливают прокладку 5 и нижнее прижимное кольцо 6, затягивая его гайками.
Устанавливают верхний фильтр 7 на образец грунта.
Ставят на место крышку 8 и устанавливают на нее верхнее прижимное кольцо 9, затягивая его гайками.
В случае испытания грунта под нагрузкой устанавливают на шток 11 упор 16. На одну из шпилек основания устанавливают стойку с держателем 15 и индикатором 13.
Опускают винт арретира 10 так, чтобы при насыщении водой образец грунта не набухал.
4.4.3.4 Соединяют пьезометр с одним из кранов 17 в соответствии с направлением фильтрации, выбранным для проведения испытания. При исследовании фильтрации в нисходящем потоке пьезометр присоединяют к верхнему крану (в крышке прибора), а в восходящем потоке - к нижнему крану (в поддоне 2).
Все три крана прибора должны быть закрыты.
Соединяют резиновым шлангом свободный кран поддона с сосудом, наполненным водой, который устанавливают не ниже верхнего конца пьезометра.
Выворачивают пробку воздушного клапана на 1 - 2 оборота.
Открывают кран прибора, соединенный с сосудом с водой.
Водонасыщение образца следует проводить не менее 2 сут для супесей, не менее 5 сут для суглинков; продолжительность водонасыщения глин устанавливают заданием.
При коэффициенте водонасыщения грунта более 0,98 водонасыщение допускается не проводить.
По завершении насыщения образца закрывают нижний кран, через который вода поступает из сосуда в прибор. Заливают образец грунта водой до верха крышки через верхний кран. При появлении воды из-под пробки воздушного клапана пробку заворачивают.
4.4.3.5 Передают на образец ступенями заданное давление.
Значения ступеней давления и время их выдерживания назначают в соответствии с ГОСТ 12248.
Если заданное давление равно pstr (соответствующее структурной прочности), то образец нагружают ступенями давления по 0,0025 МПа до начала сжатия по ГОСТ 12248.
4.4.3.6 Подготовка образцов глинистого грунта нарушенного сложения
а) для подготовки образцов глинистых грунтов с заданными значениями плотности необходимо размять грунт пестиком с резиновым наконечником до исчезновения комков крупнее 2 мм и определить влажность грунта по ГОСТ 5180;
б) массу грунта, которая в объеме кольца должна обеспечить заданное значение плотности, рассчитывают по формуле (1).
Если задано значение плотности сухого грунта 
, г/см3, то массу грунта в объеме кольца рассчитывают по формуле
(6)
где m - масса грунта;
- плотность сухого грунта, г/см3;
V - объем кольца, см3;
w - влажность грунта, доли единицы;
в) заполняют кольцо приготовленным грунтом необходимой массы. Если вручную не удается уложить весь грунт, то применяют пресс;
г) накрывают торцы образца грунта кружками влажной фильтровальной бумаги и выполняют последовательно операции 4.4.3.3 - 4.4.3.5.
4.4.4 Проведение испытания
4.4.4.1 Наливают воду в пьезометр прибора и устанавливают начальный напор, соответствующий заданному градиенту напора.
Начальный напор равен разнице между уровнем воды в пьезометре и постоянным уровнем воды в приборе (уровнем слива воды).
При исследовании фильтрации в нисходящем потоке для слива профильтровавшейся через прибор воды используют кран в поддоне, а в восходящем потоке - в крышке прибора.
4.4.4.2 Рядом с прибором устанавливают дополнительный пьезометр с заглушенным нижним концом, предназначенный для учета количества испарившейся в процессе определения воды, и заполняют его водой.
4.4.4.3 Открывают кран, соединяющий пьезометр с прибором, одновременно с краном слива воды из прибора и отмечают время начала фильтрации воды.
4.4.4.4 Через одинаковые промежутки времени измеряют значение снижения уровня воды в обоих пьезометрах и температуру воды с точностью до 0,5 °C.
Отсчеты по пьезометрам проводят в зависимости от скорости фильтрации. Промежутки времени отсчетов могут быть 5, 10, 15, 30 мин, 1 ч, при медленной фильтрации - два раза, в начале и в конце рабочего дня. Проводят не менее шести отсчетов.
Если уровень воды в пьезометре прибора понижается на одно деление за время, превышающее 40 с, то следует заменить пьезометр на более тонкую трубку.
4.4.4.5 В случае фиксации снижения уровня воды в дополнительном пьезометре, предназначенном для учета испарения воды, в опытные данные вносят поправки путем вычитания из значений снижения уровня в пьезометре прибора значений снижения уровня в дополнительном пьезометре, зафиксированных в соответствующие моменты времени.
4.4.4.6 После испытания определяют влажность и плотность грунта по ГОСТ 5180.
4.4.5 Обработка результатов
4.4.5.1 По результатам испытания следует построить график в координатах
(рисунок 6),
где H0 - начальный напор воды в пьезометре, см;
S - снижение уровня воды в пьезометре, см;
t - время, за которое произошло снижение уровня воды на значение S, с.
где Fk - площадь кольца, см2;
Fn - площадь сечения пьезометра, см2;
Ik - высота образца грунта, равная высоте кольца, см.
Рисунок 6 - График для определения
коэффициента фильтрации глинистых грунтов
Проводят диагностику полученных результатов с использованием построенного графика. Опытные точки на графике должны наложиться на прямую линию, что является показателем корректности проведения испытания. В случае необходимости следует провести отбраковку недостоверных опытных точек и аппроксимировать оставшиеся прямой линией. Число точек для аппроксимации должно быть не менее трех, в противном случае испытание следует повторить.
4.4.5.2 Коэффициент фильтрации K, см/с, при температуре проведения испытания, равный угловому коэффициенту построенной прямой линии, вычисляют по формуле
(7)
где 
и 
- разница координат двух произвольных точек на построенной прямой линии.
4.4.5.3 Коэффициент фильтрации K10, м/сут, приведенный к условиям фильтрации при температуре 10 °C, вычисляют по формуле (4).
4.4.5.4 Коэффициент фильтрации вычисляют до второй значащей цифры.
4.4.5.5 Результаты испытания должны быть представлены в табличном (приложение В) и графическом (см. 4.4.5.1) видах.
Подписаться на обновления