Xác định hệ số thấm môn địa chất công trình

Địa chất công trình: Xác định hệ số thấm theo thành phần cấp phối hạt và độ rổng. Xác định hệ số thấm trong phòng thí nghiệm. Xác định hệ số thấm hiện trường. Trong ba phương pháp này thì phương pháp thứ nhất ít sử dụng nhất do đọ chính xác kém, phương pháp thứ hai được sử dụng nhiều do độ chính xác cao và chí phí thấp phương pháp thứ 3 thì có độ chính xác cao nhưng rất tốn kém.

6.5 Các phương pháp xác định hệ

số thẩm của đá.

Hệ số thấm là chỉ tiêu tính toán cơ bản

để giải các bài toán địa chất thủy văn,

đánh giá về lựợng sự vận động của

nước dưới đất.

VD:

Tính độ mất nước của hồ chứa, kênh đào Xác định luongj nước chảy vào các hố

móng…

Xác định nước cần bơm ra từ hố khoan đề tháo khô hố móng …

www.themegallery.com Company Name

6.5 Các phương pháp xác định hệ

số thẩm của đá.

Có một số phương pháp xác định hệ số thấm của

đất đá:

hạt và độ rổng.

Trong ba phương pháp này thì phương pháp thứ nhất ít sử dụng nhất do đọ chính xác kém,

phương pháp thứ hai được sử dụng nhiều do độ

chính xác cao và chí phí thấp phương pháp thứ 3 thì có độ chính xác cao nhưng rất tốn kém.

www.themegallery.com Company Name

6.5 Các phương pháp xác định hệ

số thẩm của đá.

6.5.1 Các phương pháp xác định hệ

số thẩm k trong phòng thí nghiệm.

Thí nghiệm với cột nước không đổi.

Thí nghiệm cột nước cố định được dùng để xác định hệ

số thấm k của đất hạt thô như cuội và cát có giá trị k trên l0-4 m/s Thiết bị được dùng gọi là thấm kế với cột nước

cố định có sơ đồ như ở hình 1

Hình 1 Thiết bị

thí nghiệm cột nước

cố định

www.themegallery.com Company Name

6.5 Các phương pháp xác định hệ số thẩm của đá.

6.5.1 Các phương pháp xác định hệ số thẩm k trong phòng

thí nghiệm.

Thí nghiệm với cột nước không đổi.

 (1) ở đây : 

Q lưu lượng thu được trong thời gian t(s) ; 

Q = Q(ml) x l03 (mm3) ; 

A - diện tích mặt cắt ngang của mẫu (mm2); 

h - độ chênh của mực áp kế (mm); . 

L - khoảng cách giữa các điểm áp kế (mm)

Phải tiến hành thí nghiệm với các vận tốc thấm và cột nước khác nhau để tính giá  trị k trung bình. 

Sử dụng định luật Darcy để xác định giá trị k. 

Từ phương trình  q = kAi, ta rút ra :  

mm/s (1)

6.5 Các phương pháp xác định hệ số

thẩm của đá.

6.5.1 Các phương pháp xác định hệ số thẩm k

trong phòng thí nghiệm.

Thí nghiệm với cột nước giảm dần.

Thí nghiệm với cột nước giảm dần dùng để xác định hệ số thấm của đất hạt mịn như  cát mịn, bụi và đất sét. Với các loại đất này, vận tốc của dòng nước qua chúng quá nhỏ,  không có kh năng đo chính xác được bằng thấm kế với cột nước cố định. Hình 2  là sơ 

đồ thấm kế với cột nước giảm dần. 

Hình 2. Thiết bị thí  nghiệm cột nước  giảm dần 

6.5 Các phương pháp xác định hệ số

thẩm của đá.

6.5.1 Các phương pháp xác định hệ số thẩm k

trong phòng thí nghiệm.

Thí nghiệm với cột nước giảm dần.

Mẫu đất nguyên dạng được đặt trong ống trụ, thường có đường kính l00mm, có thể là  ống lấy mẫu U l00 hay ống cắt mẫu khoan như khi dùng trong thí nghiệm xác định dung  trọng ngoài trời. Mẫu có thể chuẩn bị bằng cách đầm chặt trong một khuôn đúc tiêu 

chuẩn. Lưới thép sợi và lớp cuội lọc được đặt ở đỉnh và đáy của mẫu. Đáy của ống trụ  đặt trong bề nước tạo được dòng chảy tràn ở mức cố định, còn đỉnh ống trụ nối tiếp với  một ống đo áp bằng thủy tinh đã biết đường kính. 

Thí nghiệm tiến hành với việc làm đầy ống đo áp bằng nước không chứa không khí và  cho thấm qua mẫu đất. Trong lúc thí nghiệm, sau các khoảng thời gian, ghi lại chiều cao  của nước trong ống đo áp; thí nghiệm lặp lại với các ống đo áp có đường kính khác 

nhau. Theo các kết qu thí nghiệm, tính toán xác định giá trị k trung bình. Thường phải  báo cáo cả trọng lượng đơn vị ban đầu và khi kết thúc thí nghiệm, cũng như độ ẩm của  mẫu đất. 

Xuất phát từ định luật Darcy phương trình: q = kAi 

6.5 Các phương pháp xác định hệ số

thẩm của đá.

6.5.1 Các phương pháp xác định hệ số thẩm k trong phòng thí nghiệm.

Thí nghiệm với cột nước giảm dần.

Nhưng lưu ý tới hình 5-4, nếu mực nước trong ống đo áp gi?m thấp là dh trong thời  gian dt, thì: 

  

và građien thủy lực   vì thế  

ở đây : a - diện tích mặt cắt ngang của ống đo áp; 

A - diện tích mặt cắt ngang của mẫu đất. 

Rút ra công thức tính k:    

hay 

6.5.CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ THẤM CỦA ĐẤT ĐÁ

Hệ số thấm là chỉ tiêu tính toán cơ bản để giải các bài toán địa chất thủy văn, đánh giá về lượng sự vận động của nước dưới đất.

i A

Q K

.

=

6.5.1.Các phương pháp xác định hệ

số thấm K trong phòng thí nghiệm

- Dụng cụ thấm với gradient không đổi (dụng cụ TIME)

b) Ống G.N Kamenxki:

l

S

H

S H

H t

l K

−

= ln

c) Đối với đất loại sét thường sử dụng dụng cụ thí nghiệm cột nước giảm dần

S H

H t

l K

−

×

×

2

1

ω

ω

l

S

H

LOGO 6.5 Các phương pháp xác định hệ số thấm của đá.

6.5.2 Các phương pháp xác định hệ số thấm k hiện

trường.

- Thí nghiệm ép nước trong hố khoan được dùng để xác 

định tính thấm nước, khả năng hấp thụ nước của đá gốc nứt 

nẻ. Bản chất của phương pháp thí nghiệm là cách ly từng  đoạn hố khoan bằng các nút chuyên môn, sau đó ép nước  vào các đoạn đất đá cách ly với các chế độ áp lực định 

trước.

- Thí nghiệm hút nước từ hố khoan nhằm xác định lưu 

lượng, hệ số thấm, kể cả của đất ở thành hố móng, độ dốc  thuỷ lực và khả năng có thể sinh ra áp lực thuỷ động… phục 

vụ cho công tác thiết kế chống giữ và chống thấm cho thành 

và đáy hố móng, công tác thiết kế thi công hạ mực nước 

ngầm

) (

.

H Z

H F

Z

Q K

K + +

=

Phương pháp đổ nước hố đào