Последовательность выполнения работы

4.1. Для нахождения породы лабораторные испытания рекомендуется проводить в две серии опытов: при напорном градиенте, равном 1,0, и при J = 0,5. Значения напорного градиента – от 0 до 1,0 обозначены на измерительной планке.

4.2. Установить напорный градиент, равный 1,0. Для этого вращением винта поднять фильтрационную трубку до отметки 1,0 на измерительной планке. В банку долить воды до верхнего края крышки батарейной банки.

4.3. Заполнить мерный цилиндр водой, предварительно измерив её температуру, зажать отверстие большим пальцем и быстро вставить цилиндр в муфту так, чтобы он соприкасался с латунной сеткой. В таком виде мерный цилиндр работает как мариоттов сосуд, автоматически поддерживая над породой постоянный уровень воды в 1 – 2 мм. При понижении этого уровня в мерный цилиндр прорывается пузырек воздуха и вытекает соответствующее количество воды. Этим достигается постоянство напорного градиента.

4.4. При J = 1 фильтрационная трубка полностью выдвинута из банки и поднята над водой. Напорный градиент рассчитывается как отношение перепада высот напора воды ( ), равного в данном опыте расстоянию от пленки воды над породой до уровня воды в банке, к длине пути фильтрации ( ), равной длине фильтрационной трубки, то есть и совпадают.

4.5. Если в мерный цилиндр прорываются крупные пузырьки воздуха, это свидетельствует о том, что горлышко цилиндра отстоит на значительном расстоянии от поверхности породы. В этом случае необходимо мерный цилиндр опустить глубже и добиться, чтобы в него равномерно поднимались мелкие пузырьки воздуха.

4.6. По достижении указанных условий пускают секундомер и фиксируют время, за которое из мерного цилиндра вытечет определенный объём воды (например. 20 см³). Такое наблюдение при данном напорном градиенте повторяют 3–5 раз, результаты заносят в табл. 2.

4.7. Повторить опыты при J = 0,5. Для этого вращением винта опустить фильтрационную трубку до отметки 0,5 на измерительной планке и повторить испытание согласно пп. 4.3–4.5 методических указаний.

4.8. При J = 0,5 фильтрационная трубка наполовину погружена в банку и, соответственно, наполовину находится в воде. Напорный градиент в данном опыте определяется как отношение , равного половине длины фильтрационной трубки, к , равной длине фильтрационной трубки.

Обработка результатов

5.1. Рассчитать фактический коэффициент фильтрации для каждого наблюдения по формуле

, см/с (4)

где S – площадь поперечного сечения фильтрационной трубки, см².

5.2. Рассчитать , приведенный к температуре воды 10 °С, по формуле

, см/с (5)

где ТП₁₀ – температурная поправка при температуре воды 10 °С;

ТП_t – температурная поправка для фактической температуры воды.

Температурные поправки вычисляют по формуле Пуазейля:

ТП = 1 + 0,0337t + 0,000221t² (6)

или определяют с помощью табл. 3.

Таблица 3

Значения температурных поправок (ТП) по Пуазейлю

t, °С	ТП	t, °С	ТП	t, °С	ТП	t, °С	ТП
	1,36		1,52		1,68		1,84
	1,40		1,56		1,72		1,88
	1,44		1,60		1,76		1,92
	1,48		1,64		1,80		1,96

5.3. По полученным значениям приведенного найти среднее значение при J = 1,0 и при J = 0,5:

, см/с (7)

где n – число наблюдений.

В идеальном случае средние значения при J = 1,0 и при J = 0,5 должны совпадать.

5.4. Учитывая, что 1 см/с = 864 м/сут, найти значения , м/сут.

Анализ результатов

6.1. По величине , найденного опытным путем, и по данным табл. 1, дать характеристику исследуемой породы.

6.2. Рассчитать по формуле (3) и сравнить с , полученный опытным путем.

Контрольные вопросы

1. Каким показателем оценивается водопроницаемость горных пород ?

2. Назовите примерные значения коэффициентов фильтрации для различных пород.

3. От чего зависит величина коэффициента фильтрации ? Какое влияние на величину коэффициента фильтрации оказывают скорость фильтрации воды, напорный градиент, количество атмосферных осадков ?

4. Охарактеризуйте влияние гранулометрического состава дисперсной породы на значение коэффициента фильтрации.

5. Методы определения коэффициента фильтрации, общие их достоинства и недостатки.

6. Устройство универсальной трубки КФ–ООМ СПЕЦГЕО и порядок работы с ней.

7. Объясните, почему во время опыта с трубкой СПЕЦГЕО напорный градиент остается постоянным, хотя уровень воды в мерном цилиндре постоянно понижается.

8. Перечислите основные проблемы (задачи), при решении которых используется значение коэффициента фильтрации.

9. Что такое напорный (гидравлический) градиент ?

Список рекомендуемой литературы

1. ГОСТ 23278–78. Грунты. Методы полевых испытаний проницаемости. – М.: Изд-во стандартов, 1981. – 61 с.

2. ГОСТ 25584–83. Грунты. Метод лабораторного определения коэффициента фильтрации. – М.: Изд-во стандартов, 1983. – 9 с.

3. ГОСТ 5180–84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. – М.: Изд-во стандартов, 1984. – 23 с.

4. Ломтадзе В. Д. Физико-механические свойства горных пород. Методы лабораторных исследований. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Недра, 1990. – 328 с.

5. Гальперин, А. М. Геология: Часть IV. Инженерная геология:учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению "Горное дело"/ А. М. Гальперин, В. С. Зайцев. – М.: «Горная книга» МГГУ, 2010. - 568 с. http://www.biblioclub.ru/book/69816/

6. Гальперин, А. М. Геология. Часть III. Гидрогеология:учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки "Горное дело"/ А. М. Гальперин [и др.]. – М.: «Мир горной книги», МГГУ, «Горная книга», 2009. - 397 с.

http://www.biblioclub.ru/book/79052/

Лабораторная работа № 8