ГОСТ 25584-90 (с изм

Определение и назначение коэффициента фильтрации

Коэффициент обозначается аббревиатурой Kf и показывает скорость потока воды в почве. Так, например, Kf песка будет равна скорости движения жидкости внутри песчаного грунта до напора, равного единице. Этот параметр измеряется в метрах в сутки.

важно, что К10 часто используется для расчетов. Это параметр фильтрации при температуре воды 10 градусов Цельсия.

Kf используется для определения прочности грунта при устройстве песочного дренажа на участках дорожного строительства и строительства аэропортов. Устройство дренажных слоев возможно только при колебаниях коэффициента в пределах 1-2 метров в сутки. Также учитывается скорость фильтрации.

Работа с коэффициентом и его практическое применение должны осуществляться с учетом ГОСТов. Так, например, используемые методы описаны в документе под номером 25584-2016.

Что такое коэффициент фильтрации песка

Этот показатель отражает способность сыпучего материала пропускать воду. Значение измеряется в метрах и позволяет узнать, как далеко пройдет жидкость за один день. Гидравлический уклон учитывается при определении коэффициента водопроницаемости. Его значение равно единице.

Каждый тип песка имеет свой коэффициент фильтрации. Это связано с наличием примесей и крупностью зерна. Расчет значения водопроницаемости природного материала позволяет определить область его применения.

Крупный песок имеет самый высокий коэффициент фильтрации

Самый высокий коэффициент фильтрации в песках с крупными фракциями. Низкий показатель указывает на наличие примесей. Особенно низкое значение фильтрации, если материал содержит глину.

Рыхлые породы хорошего качества практически беспрепятственно пропускают жидкость. Незаменимы при массовом производстве цементных растворов.

Способы определения коэффициента

На практике используются три основных метода расчета Kf грунта: лабораторный, полевой и математический.

Первый осуществляется по ГОСТу № 25584-2016, второй — по ГОСТ 23278-2014.

В лабораторных условиях

ГОСТ 25584-2016 предусматривает следующий метод определения:

1. Измерьте температуру воды;
2. Поднимите баллон с землей и залейте корпус водой до краев;
3. Наполните стеклянную бутылку водой, закройте ее пальцем и выведите на стационарный режим фильтрации (главный признак — равномерное появление пузырьков);
4. Подождите, пока вода не достигнет целого числа на шкале;
5. Включите секундомер, и ранее отмеченное целочисленное значение принимается за отправную точку для фильтрации;
6. Подождите, пока уровень воды упадет до следующего целого числа;
7. Отключить секундомер;
8. Запишите время, затраченное на фильтрацию, а также объем воды, использованной для фильтрации;
9. Запишите градиент давления;
10. Повторите для градиента 0,4, а также для других значений.

После проведения всех лабораторных испытаний коэффициент рассчитывается по следующей формуле:

= ν / i,

где v и I — координаты любой точки на графике зависимости от скорости фильтрации грунта.

В полевых условиях

Согласно ГОСТ 23278-2014 на грунты для определения коэффициента фильтрации грунтов в поле с использованием котлована необходимо придерживаться следующего алгоритма:

1. Заполните инфильтрометр водой высотой от 10 до 20 сантиметров;
2. Не прерывайте подачу воды, чтобы уровень оставался одинаковым как во внутреннем, так и во внешнем кольце;
3. Измерьте расход и уровень наполнения;
4. Пробурить скважины после завершения загрузки. Далее будет отправлен образец для определения влажности.

важно вести журнал теста по мере продвижения эксперимента.

Также вы можете использовать экспериментальный метод откачки, который состоит из следующего:

1. Перед началом эксперимента измерьте уровень воды в колодце;
2. Измеряйте уровень на протяжении всего эксперимента, а также при подъеме, откачке, наполнении;
3. Измерьте уровень воды в баках;
4. Исправить гидрометеорологическую обстановку;
5. Постройте график изменения давления.

На основании полученных данных проводятся расчеты, делается вывод о коэффициенте и типе грунта.

Расчетный метод

Для реализации математического метода используется закон Дарси, который способен описывать течение жидкости в грунтах (ламинарный режим). Формула выглядит так:

v = k * степень I,

где v — скорость фильтрации, измеряемая в сантиметрах в сутки, k — коэффициент фильтрации почвы, измеряемый в сантиметрах в сутки, а gradI — градиент давления.

Градиент определяется по следующей формуле:

gradI = ч / л,

где h — перепад давления, l — длина фильтрации.

Как вычислить КФ?

Обновленная выборка используется для идентификации индикаторов. Исследование проводится в лабораторных условиях при оптимальном уровне влажности и максимальной плотности. Для определения оптимальных значений используется таблица коэффициентов фильтрации песка, согласно действующим СНиП).

Название почвы	Коэффициент фильтрации
см / сек	м / сутки
Мытая галька	0.1 и выше	80 и выше
с песком	0,1-0,2	80-17
Крупнозернистый песок	0,05-0,01	40-8
суглинок мелкозернистый и супесчаный
свободный	0,005-0,001	4-0,8
Глинистые пески	0,002-0,0001	1,5-0,08
Плотный супесчаный суглинок	0,0005-0,0001	0,4-0,08
Верхний слой почвы	0,0001 и ниже	0,8 и ниже
Глина	0,000001	0,0008 и ниже

Для выполнения расчета используются:

1. Весы лабораторные;
2. Прибор КФ-00М;
3. Электрический термометр;
4. Секундомер.

Измерительная трубка прибора заполнена объектом исследования. К трубке прикреплена специальная латунная сетка и перфорированное дно. После заливки, утрамбовки и снятия замеров от крайней точки трубы до поверхности, а также дополнительной утрамбовки жидкость заливается в трубу. Когда вода течет через перфорированное дно, время выхода регистрируется с помощью секундомера.

КФ для разных типов песка

Грунты с разными свойствами имеют разные коэффициенты поглощения воды или других жидкостей (коэффициент водопроницаемости). Точные данные приведены в ГОСТ 25584. Свойства жидкости не учитываются: основным параметром для расчетов является размер фракций песка и содержащихся в нем включений.

Устройство КФ-00М

Коэффициент проницаемости для карьерного песка составляет 0,5-7 м / сут, так как этот строительный материал содержит много посторонних включений: глина, пыль и т.д. Все эти ненужные компоненты задерживают жидкость, поэтому при приготовлении смесей на цементной основе и ступки этот песок используется очень редко.

После того, как карьерный песок очищен водой, CV увеличивается, и качество песка улучшается. КФ в перерабатываемых песках на открытом воздухе достигает 5-20 м3 / сут, а размер средней песчаной фракции остается на уровне 1,5 мм. Такой промытый карьерный песок уже можно использовать при приготовлении бетонных и цементно-песчаных смесей.

Мелкий песок с расходом 1-10 м3 / сут широко применяется при изготовлении сухих строительных смесей — штукатурных, кладочных и т.д. При наличии в мелком песке посторонних примесей его CF значительно снижается.

Очень высокий CV в крупном песке — это материал с практически максимальной водопроницаемостью, так как между крупными зернами всегда есть воздух, через который может свободно течь вода или любая другая жидкость.

Различные фракции песка

CF используется для определения параметров песка. Высокая водопроницаемость определяет чистоту песка и степень пригодности для использования в строительстве, так как качество песка напрямую влияет на показатели надежности и продолжительность эксплуатации строительных объектов.

	Коэффициент для чистого грунта (значения по инженерно-геологическим изысканиям)	Коэффициент для лесных земель
Глинистая почва	0,07 мм / мин 0,1 м / сутки	1,9–2,4 мм / мин (до 16,7 мм / мин)	Серая лесная почва на лёссовидной глинистой почве
Супеси и мелкозернистые песчаные почвы	0,07-1,4 мм / мин 0,1-2,0 м / сут
Песчаная мелкозернистая почва	1,4-7,0 мм / мин 2,0-10,0 м / сутки	2,4-3,9 мм / мин	Песчано-подзолистая почва
Среднезернистая песчаная почва	7,0-20,0 мм / мин 10,0-30,0 м / сут

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Коэффициент фильтрации — это скорость фильтрации воды с градиентом давления, равным единице, и линейным законом фильтрации.

1.2. Коэффициент фильтрации определяется на образцах невозмущенной (естественной) добавки или возмущенной добавки заданной плотности.

1.3. Отбор, упаковка, транспортировка ненарушенных образцов грунта должны производиться по ГОСТ 12071.

1.4. Для определения коэффициента фильтрации песчаных грунтов нарушенного состава следует использовать воздушно-высушенные образцы.

Коэффициент фильтрации песчаных грунтов, используемых при строительстве дорог и аэропортов, определяется в соответствии с инструкциями Приложения 5 на образцах нарушенного состава при максимальной плотности и оптимальной влажности.

(Доработанная редакция, изм. N 1).

1.5. Максимальный размер частиц песчаных грунтов не должен превышать внутренний диаметр устройства коэффициента фильтрации.

1.6. Коэффициент фильтрации песчаных грунтов определяется при постоянном заданном градиенте давления с прохождением воды сверху вниз или снизу вверх с предварительным насыщением образца грунта водой снизу вверх.

Коэффициент фильтрации суглинистых и глинистых грунтов определяется при заданном давлении на грунт и переменном градиенте давления с прохождением воды сверху вниз или снизу вверх, с предварительным насыщением образца грунта водой снизу вверх без возможности его набухания.

1.7. Для насыщения образцов почвы и фильтрации используются грунтовые воды с места отбора проб или питьевая вода. В случаях, предусмотренных программой исследований, допускается использование дистиллированной воды.

1.8. Образцы почвы взвешивают на лабораторных весах с погрешностью ± 0,01 г.

1.9. Результаты определения коэффициента фильтрации должны сопровождаться данными о гранулометрическом составе по ГОСТ 12536, влажности, плотности частиц, плотности сухого грунта, пределах текучести и прокатки по ГОСТ 5180, влажности и коэффициенту пористости.

1.10. Количество частных определений коэффициента фильтрации для каждого инженерно-геологического элемента (слоя почвы) должно быть не менее шести.

Количество конкретных определений коэффициента фильтрации грунта можно уменьшить, если в материалах предыдущих испытаний, проведенных на том же участке для одного и того же инженерно-геологического элемента, существуют одноименные определения.

1.11. Нормативные значения коэффициента фильтрации для каждого геотехнического элемента (слоя грунта) устанавливаются методом статистической обработки результатов отдельных определений по ГОСТ 20522. Расчетные значения коэффициента фильтрации следует принимать равными нормативные.

1.12. В процессе подготовки, проведения и обработки результатов испытаний образцов почвы ведутся дневники по формам, приведенным в Приложениях 2 и 3.

Классификация грунтов по водопроницаемости

Числовые значения коэффициента водопроницаемости позволяют определить тип грунта по коэффициенту водопроницаемости. Классифицируются следующие разновидности:

• Водонепроницаемый. Почвы этого типа имеют Kf ниже 0,005;
• Плохо водопроницаем. CF этого типа выше предыдущего, но не принимает значения выше 0,3;
• Водонепроницаемый. Коэффициент находится в пределах 0,3-3,0 метра в сутки;
• Высокая водопроницаемость. Эти почвы могут достигать значений от 3 м / сутки до 30 м / сутки;
• Очень хорошо водопроницаем. Почва этого типа имеет Kf более 30 метров в сутки.

Определение коэффициента

Для определения стоимости используются специальные приспособления. Методика расчета позволяет узнать, на какой глубине уложенного слоя песка вода утонет за одни сутки.

Коэффициент фильтрации измеряется по ГОСТу. Сам процесс несложный.

Приборы

Для расчета показателя водопроницаемости сыпучего материала используются следующие измерительные приборы:

• секундомер;
• лабораторные весы;
• управлять;
• электрический термометр.

Для расчета коэффициента фильтрации песка необходимы лабораторные весы
Кроме того, для проведения процедуры требуется специальный аппарат КФ-00М. Такое оборудование включает в свою конструкцию:

• стеклянная мерная бутылка;
• фильтрующая трубка высотой не менее 10 сантиметров и диаметром 56,5 миллиметра;
• цилиндр для сыпучих материалов;
• дно с дырочками;
• латунные сетки;
• схватить;
• стоя.

Кроме того, к прибору прикреплена планка, на которой указана шкала градиентов давления. Такое устройство позволяет производить расчеты по нормам, указанным в ГОСТ 8736.

Порядок проведения процедуры

Выбрав все необходимые инструменты, можно приступать к процессу тестирования. Перед проведением эксперимента воду и песок, которые будут использоваться, предварительно оставляют на несколько часов, чтобы они приобрели ту же температуру, что и окружающий воздух. В этом случае сыпучий материал пропускается через сито для удаления частиц размером более пяти миллиметров.

Процедура определения скорости проникновения жидкости через песок осуществляется в следующей последовательности:

1. Поместите пропитанный водой отрез марли на латунную сетку. Далее соедините дно и подготовленную сетку с мерной трубкой. В этом случае прибор для измерения проницаемости сыпучего материала необходимо разместить на ровной поверхности.
2. Насыпьте песок в трубку с мерной шкалой. Добавлять сыпучий материал необходимо порциями. Поместите первую деталь в устройство и промокните. Далее острым предметом ослабляем верхний слой и добавляем вторую порцию песка. Третий слой добавляется аналогично предыдущему.
3. Затем измеряется расстояние от края измерительной трубы до верха уплотненного песка. Если быть точным, измерения производятся в нескольких точках и вычисляется среднее значение. При этом расстояние не должно превышать десяти сантиметров. Если индикатор расстояния больше указанного, песок необходимо снова слегка утрамбовать.

После получения результата можно приступать к расчету значения водопроницаемости отобранной пробы песка.

Расчеты

Чтобы узнать значение коэффициента, следует провести замеры:

1. Налейте воду в пробирку с отметками измерения. Жидкость должна быть до пяти миллиметров от нуля.
2. Запишите время проникновения воды через нижнюю часть устройства с соответствующими отверстиями. Делать это нужно с помощью секундомера.

Определение коэффициента фильтрации песка
Время фильтрации жидкости необходимо регистрировать не менее четырех раз. Каждое новое измерение должно производиться с первой подачей воды в трубку до пяти миллиметров. Результатом этих операций является среднее значение всех установленных показателей. Эти действия определят, сколько времени потребуется воде, чтобы опуститься ниже пяти сантиметров.

Во время эксперимента необходимо следить за тем, чтобы жидкость не уходила ниже поверхности песка. В противном случае все измерения будут неточными, и эксперимент придется проводить с самого начала.

В этом случае определяется плотность сухого грунта в трубе:

P = m1 / (V (1 + W))

где m1 — масса песка, V — объем насыпного материала в устройстве, W — влажность используемого песка. Согласно расчетам, полученный перепад плотности материала трубы до его максимальной начальной плотности не должен превышать 0,02 грамма на кубический сантиметр. Если показатель превышен, эксперименты запускаются заново.

График отношения уровня падения жидкости от начального значения напора можно посмотреть в таблицах, представленных ГОСТом. Показатели в них указаны по градиенту давления. Значения коэффициента фильтрации указаны при условии максимального уровня плотности и оптимальной влажности.

Этот метод исследования имеет особое значение при строительстве дорог, тротуаров в аэропортах или дренажных устройств различного типа.

Определив коэффициент фильтрации, можно определить пригодность материала к использованию и его морозостойкие качества, что особенно важно при масштабной кладке дорожных оснований.