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 = l ₁= l ₂= l ₃=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 Н ₁, Н ₂, Н ₃, Н ₄.

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 =Н ₁ –Н ₂,

на втором – h _тр2 =Н ₂ –Н ₃ и на третьем – h _тр3 =Н ₃ –Н ₄. 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	см 3
Время вытекания воды ti	с
Фильтрационный расход		см 3/ с
Средняя скорость фильтрации		см / с
Показания пьезометров:	Н 1	см
Н 2	см
Н 3	см
Н 4	см
Потери напора:	h тр1	см
h тр2	см
h тр3	см
hср. тр	см
Средний гидравлический уклон
Критическую скорость фильтрации υ ф.кр	см / с
Коэффициент фильтрации k		см / с