Методика экспериментального определения коэффициента влагопроводности грунта

Методика предусматривает определение коэффициента влагопроводности при начальных влажности и плотности за время увлажнения, необходимое для распределения влажности в образце - от полной влагоемкости в единичном элементарном объеме на контактирующей с жидкостью поверхности до начальной влажности на его границе. Увлажнение образца ведется снизу от поддерживаемого снизу уровня воды. Метод предполагает выполнение следующих граничных и начальных условий:

1 Начальная влажность и плотность образца должны быть равномерно распределены по его объему.

2 При увлажнении образца через нижнюю поверхность не допускается изменение влажности на его верхней поверхности при подходе к ней фронта увлажнения.

3 Увлажнение образца должно происходить безнапорно.

Выполнение этих условий достигается за счет применения прибора конструкции Г.И.Собко (рис.1).

Рис.1. Схема прибора для определения коэффициента влагопроводности грунта: 1 - трубка;

2 - тарированная пружина; 3 - уплотняющий штамп; 4 - плоский электрический датчик влажности;

5 - рукоятка с винтом; 6 - измерительная шкала пружины; 7 - разъемный цилиндр-грунтонос;

8 - верхняя насадка цилиндра-грунтоноса; 9 - центральная часть цилиндра-грунтоноса;

10 - съемная днищевая крышка цилиндра-грунтоноса; 11 - форма для фильтра; 12 - крупный песок;

13 - соединительная трубка; 14 - питающая камера; 15 - подводящая трубка; 16 - питающий сосуд;

17 - водомерная шкала; 18 - регистрирующий прибор; 19 - разъем трубки; 20 - микроамперметр; 21 - таймер;

22 - микроЭВМ; 23 - световой индикатор; 24 - регулировочные ручки измерительного моста;

25 - режущая кромка для отбора проб грунта ненарушенной структуры; 26 - нижняя шкала трубки.

Коэффициент влагопроводности грунта нарушенной структуры следует определять по следующей методике.

- отбирается проба грунта массой 2 кг, высушивается и размельчается;

- определяются вид грунта, его оптимальная влажность и максимальная плотность;

- высушенный и размельченный грунт увлажняется до оптимальной влажности;

- увлажненный грунт загружается в цилиндр-грунтонос, который навинчивается на трубку, и вращением рукояти с винтом уплотняется до требуемого коэффициента уплотнения;

- форма для фильтра наполняется крупным песком и тщательно выравнивается по внутреннему обрезу формы;

- питающий сосуд заполняется дистиллированной водой и навинчивается на подводящую трубку питающей камеры. После стабилизации уровня воды в питающем сосуде по водомерной шкале отмечается ее исходный уровень ;

- цилиндр-грунтонос навинчивается на трубку так, чтобы уплотняющий штамп с датчиком влажности свободно опускался на поверхность грунтового образца;

- к разъему трубки подсоединяется контактный шнур измерительного блока, производится его включение. Регулировочной ручкой измерительного блока стрелка миллиамперметра выводится на нулевую отметку;

- снимается днищевая крышка, и трубка с цилиндром-грунтоносом устанавливается в форму для фильтра.

Включается таймер.

Срабатывание датчика влажности, сопровождаемое звуковым и световым сигналами, свидетельствует о завершении увлажнения, после чего по водомерной шкале отмечается конечный уровень воды в питающем сосуде. По разнице показателей и определяется количество впитавшейся в образец грунта воды ( ).

Время увлажнения образца ( ) определяется по показанию таймера, автоматически останавливаемого при срабатывании датчика влажности.

Коэффициент влагопроводности грунта вычисляется по зависимости

, (1)

где - влажность, соответствующая полной влагоемкости, доли единицы:

, (2)

- плотность сухого грунта, г/см ;

- плотность частиц грунта, г/см ; =2,68 - для супесей; =2,70 - для суглинков; =2,72 - для глин;

- время увлажнения, ч;

- количество впитавшейся воды, г;

- начальная влажность грунта, доли единицы;

- диаметр грунтового образца в грунтоносном стакане, =2 см.

Для получения значения с требуемой доверительностью необходимо провести не менее пяти испытаний при обработке измерений в такой последовательности:

- вычисляется среднее экспериментальное значение коэффициента влагопроводности ( ) по результатам испытаний;

- рассчитывается среднеквадратичное отклонений ( );

- устанавливается верхняя граница для коэффициента влагопроводности, соответствующая одностороннему доверительному интервалу при уровне значимости =0,05, по формуле

, (3)

где - коэффициент Стьюдента для уровня значимости и степени свободы ( -1).