Описание опытной установки. Экспериментальная установка – прибор Дарси (рис.1) состоит из вертикальной колонки 1 прямоугольного сечения с размерами 25×25 см и площадью ω с

Экспериментальная установка – прибор Дарси (рис.1) состоит из вертикальной колонки 1 прямоугольного сечения с размерами 25×25 см и площадью ω с глухим закрытым дном. В нижней части колонки на некоторой высоте от дна закреплена металлическая решетка 2, которая разделяет колонку на две части. В верхнюю часть загружается грунт 3, в нижней части располагается кран 4 для регулирования фильтрационного расхода.

Верхняя часть колонки имеет три отверстия со штуцерами, к которым подключены 4 пьезометра (П1, П2, П3 и П4). Расстояния между пьезометрами одинаковые и равны l =l₁= l₂= l₃=20 см.

В верхней части колонки имеется переливная труба 5 для поддержания на постоянной высоте уровня воды в приборе.

Подвод воды осуществляется по трубе 6. Профильтровавшаяся вода сливается по трубе 7 через кран 4 в мерный сосуд 8.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. По трубе 6 из системы водоснабжения подать воду в колонку с испытуемым грунтом. Провести проверку работы пьезометров. При закрытом кране 4 уровни воды во всех четырех пьезометрах должны находиться на одной и той же отметке.

2. Подготовив прибор к работе, открыть кран 4 и после установления неизменного во времени положения уровня воды в пьезометрах при фильтрации воды через грунт 3 произвести измерение расхода Q_ф1 объемным способом при помощи мерного сосуда 8 и секундомера.

3. По пьезометрам П1÷П4 снять пьезометрические напоры Н₁, Н₂, Н₃, Н₄.

4. С помощью регулирующего крана последовательно установить четыре различных фильтрационных расходов и все измерения повторить заново.

Обработка опытных данных

1. По объему V_i в мерном сосуде и времени t_i для каждого опыта подсчитать фильтрационный расход

.

2. Определить среднюю скорость фильтрации

,

где ω – площадь поперечного сечения прибора Дарси с размерами 25×25 см.

3. Определить потери напора на первом участке h_тр1=Н₁–Н₂,

на втором – h_тр2=Н₂–Н₃ и на третьем – h_тр3=Н₃–Н₄. Затем определить среднюю потерю напора h_ср.тр=(h_тр1+h_тр2+ h_тр3)/3.

4. Определить средний гидравлический уклон J=h_ср.тр/l, где l – путь фильтрации равный 20 см.

5. Определить критическую скорость фильтрации υ_ф.кр, при которой происходит нарушение закона Дарси, для чего по данным опыта построить график υ_фi= f(J), где по оси ординат отложить скорость υ_фi, а по оси абсцисс – гидравлический уклон J. Критическая скорость υ_ф.кр определяется по графику в точке заметного отклонения графика от прямой линии.

6. Коэффициент фильтрации k вычислить по известным скоростям υ_фi<υ_ф.кр и соответствующим им гидравлическим уклонам по формуле

.

7. Результаты измерений и вычислений внести в таблицу 1. Сделать вывод.

Таблица 1

Экспериментальные данные и обработка результатов

Измеряемые и искомые величины	Единицы измерения	Опыты
Объем воды, профильтровавшейся через прибор Vi	см3
Время вытекания воды ti	с
Фильтрационный расход		см3/с
Средняя скорость фильтрации		см/с
Показания пьезометров:	Н1	см
Н2	см
Н3	см
Н4	см
Потери напора:	hтр1	см
hтр2	см
hтр3	см
hср.тр	см
Средний гидравлический уклон
Критическую скорость фильтрации υф.кр	см/с
Коэффициент фильтрации k		см/с