- Phõn loại chi tiết đất hạt thụ:
Đ8 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ THẤM CỦA ĐẤT
8.2. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ THẤM CỦA ĐẤT THEO PHƯƠNG PHÁP ĐẦU NƯỚC KHễNG ĐỔ
KHễNG ĐỔI
Phương phỏp này xỏc định hệ số thấm của đất bằng cỏch đong lượng nước thấm qua mẫu đất trong một thời gian nhất định, dưới tỏc dụng của cột nước cú chiều cao khụng đổi; sau đú, ỏp dụng cụng thức của định luật chảy tầng để tớnh hệ số thấm của đất.
8.2.1. Dụng cụ, thiết bị thớ nghiệm
- Thiết bị thấm với cột nước khụng đổi (thường gọi là thiết bị thấm Kamenxki) (hỡnh 8.2)
- Cỏc dụng cụ thớ nghiệm khỏc (tương tự thớ nghiệm thấm với cột nước thay đổi).
8.2.2. Cỏc bước tiến hành thớ nghiệm
• Bước 1: Vệ sinh dụng cụ thớ nghiệm
• Bước 2: Phơi khụ giú mẫu đất cỏt thớ nghiệm, dựng chày gỗ nghiền rời đất. Xỏc định độ ẩm khụ giú của đất (Wkg)
• Bước 3: Xỏc định lượng đất khụ giú cần lấy để chế tạo mẫu thớ nghiệm cú khối lượng thể tớch khụ theo yờu cầu
d c.yc kg
m = γ ìV(1 0,01W )+ (8.3)
Trong đú: md - khối lượng đất khụ giú cần lấy để chế tạo mẫu (g)
V - thể tớch mẫu thớ nghiệm được chế tạo trong ống mẫu thấm, cú
đường kớnh bằng 10cm và chiều cao lấy bằng 25cm, nghĩa là: .102 3
V 25(cm )
4
π
= ì (8.4)
Wkg - Độ ẩm khụ giú của đất (%)
Sau đú, cõn lấy một khối lượng mẫu md từ đất đó được chuẩn bị ở trong khay,
cõn chớnh xỏc đến 1g, rồi chia thành 10 phần bằng nhau. Như vậy, mỗi phần đất sau khi được đổ vào ống mẫu và đầm chặt phải đạt chiều dày lớp bằng 25/10cm.
Lưu ý: Kiểm soỏt chiều dày của từng lớp đất sau khi đầm chặt tạo mẫu trong ống, chớnh xỏc đến 0,1mm.
Hỡnh 8.2: Hộp thấm Kamenxki
• Bước 4: Cho từng phần đất vào ống mẫu, san bằng, rồi dựng chày gỗ đầm chặt đều đất cho đến chiều dày lớp xỏc định là 25/10cm. Sau đú, khúa van a và c, mở nhẹ van b
để nước ở thựng cấp nước chảy rất từ từ vào phần dưới của ống mẫu và dõng lờn làm bóo hũa đất. Khi cú nước vừa xuất hiện trờn mặt lớp đất, thỡ lập tức khúa van b lại. Dựng mũi dao để rạch mặt lớp (nhằm làm tăng bề mặt tiếp xỳc cho lớp tiếp theo), rồi lặp lại như trờn để đầm chặt lớp tiếp theo, cứ tiếp tục cho từng phần đất vào ống mẫu và đầm chặt.
• Bước 5: Khúa van b và c lại, mở nhẹ van a để nước chảy vào ống mẫu cho đến khi thấy nước tràn ra ống 1 thỡ khúa van a lại. Kiểm tra cỏc khớp nối, cỏc van xem cú hiện tượng rũ rỉ nước hay khụng.
• Bước 6: Mở nhẹ van a và c để cho nước thấm qua mẫu và chảy ra ngoài.
Lưu ý: Nước thoỏt ra ở van c phải ở độ cao ngang với 2/3 chiều cao mẫu đất. Đồng thời, theo dừi và điều chỉnh van a sao cho luụn cú nước tràn nhỏ giọt ra ở ống 1.
• Bước 7: Khi mực nước trong cỏc ống đo ỏp đó ổn định, đọc và ghi lại chiều cao cột nước trong ống đo ỏp bờn trờn và bờn dưới, chớnh xỏc đến 1mm. Đồng thời, bấm đồng hồ giõy và theo dừi lưu lượng nước thấm qua mẫu. Khi lưu lượng nước
thấm qua mẫu đạt được 500cm3, lập tức bấm đồng hồ giõy ngừng chạy, ghi lại thời
gian thấm và nhiệt độ nước ở trong phũng.
Lặp lại như trờn, đo lần thứ hai rồi lần thứ ba để lấy kết quả trung bỡnh cỏc số liệu đo thấm.
8.2.3. Tớnh toỏn kết quả
a/ Xỏc định khối lượng thể tớch khụ của đất γc (g/cm3)
d c kg m (1 0,01W ).F.h γ = + (8.5)
Trong đú: md - khối lượng đất khụ giú dựng chế tạo mẫu, g
Wkg - độ ẩm khụ giú của đất (%) F - tiết diện ngang của ống mẫu (cm2) h - chiều cao mẫu đất trong ống (cm) b/ Xỏc định hệ số rỗng của đất e
s cc c
e=ρ − γ
γ (8.6)
Trong đú: ρs - khối lượng riờng của đất (g/cm3)
c/ Hệ số thấm của đất (Kth) ứng với cột nước thớ nghiệm và ở nhiệt độ nước thớ nghiệm, tớnh theo cụng thức: th Q L K F H t ì = ì ì (8.7)
Trong đú: Q - lưu lượng nước thấm qua mẫu trong thời gian t (cm3)
t - thời gian thấm (giõy, s)
F - tiết diện thấm của mẫu đất, bằng tiết diện ngang của ống mẫu (cm2)
L - chiều dài thấm, bằng khoảng cỏch giữa 2 lỗ ở thõn ống mẫu thụng với hai ống đo ỏp sử dụng (cm)
H - chiều cao cột nước bỡnh quõn trong hai ống đo ỏp sử dụng
(cm) H1 H2
H
2
+
= (8.8). Với H1 là chiều cao cột nước cao trong ống đo ỏp sử dụng
(cm); H2 - chiều cao cột nước thấp trong ống đo ỏp sử dụng (cm).
* Hệ số thấm của đất lấy bằng trị số trung bỡnh hệ số thấm khỏc xỏc định được ứng với cỏc độ dốc thủy lực khỏc nhau đó ỏp dụng thớ nghiệm.
* Nếu yờu cầu quy đổi hệ số thấm của đất ở nhiệt độ của nước khi thớ nghiệm về nhiệt độ nào đú (200C) của nước, được tớnh toỏn hiệu chỉnh theo cụng thức:
20
th.20 th
t
K =η ìK
η (8.9)
Trong đú: Kth.20 - hệ số thấm của đất theo nhiệt độ của nước ở 200C (cm/s) Kth - hệ số thấm của đất ở nhiệt độ của nước thớ nghiệm (cm/s) η20 - độ nhớt động lực của nước ở nhiệt dộ 200C
ηt - độ nhớt động lực của nước ở nhiệt độ khi thớ nghiệm
Bảng 8.2: Độ nhớt động lực của nước (η) ứng với cỏc nhiệt độ khỏc nhau
T0C η T0C η T0C η T0C η 10 1,36 14 1,52 18 1,68 22 1,85 10,5 1,38 14,5 1,55 18,5 1,70 22,5 1,87 11 1,40 15 1,56 19 1,72 23 1,89 11,5 1,42 15,5 1,58 19,5 1,74 24 1,94 12 1,44 16 1,60 20 1,76 25 1,98 12,5 1,46 16,5 1,62 20,5 1,78 26 2,03 13 1,46 17 1,64 21 1,80 27 2,07 13,5 1,50 17,5 1,66 21,5 1,82 28 2,17
Bảng 8.3: Biểu mẫu thớ nghiệm thấm với cột nước thay đổi
Mụ tả mẫu: Tiết diện F: (cm2); Chiều cao H:
(cm); Chiều dài thấm L: (cm)
γc: (g/cm3) e: Ống thấm số:
Thời gian thớ nghiệm
Chiều cao cột nước trong ống đo ỏp Nhiệt độ của nước T0C Hệ số thấm Kth (cm/s) Hệ số thấm trung bỡnh Kth.tb (cm/s) Bắt đầu Kết thỳc Thời gian thấm t (s) Ống trờn H1 (cm) Ống dưới H2 (cm)