Hydrogeologia Lab3 - sprawozdanie numer 3 z hydrogeologii na wydziale ggg ocena 5 PDF

Preview

Summary

sprawozdanie numer 3 z hydrogeologii na wydziale ggg ocena 5...

Description

Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Kierunek: Geodezja i kartografia, II rok Rok akademicki 2019/20

Hydrogeologia

Laboratorium 3

Data oddania sprawozdania: 17.05.2020r.

WŁAŚCIWOŚCI HYDROGEOLOGICZNE SKAŁ NA PODSTAWIE ANALIZY SKŁADU GRANULOMETRYCZNEGO

Analiza sitowa jest to metoda badawcza polegająca na rozdziale materiału na frakcje zawierające ziarna o różniej wielkości, poprzez przesiewanie przez zestaw sit o coraz mniejszych oczkach, w wyniku czego ziarna o odpowiednich średnich pozostają na kolejnych sitach. Po zważeniu poszczególnych klas ziarnowych określa się ile procent materiału pozostało na każdym sicie w stosunku do całości materiału. Średnica miarodajna skał luźnych czyli średnica poniżej której zawartość ziaren w składzie granulometrycznym skały stanowi 10% masy:

1

dm

N

g

i ∑ d i=1 i

Gdzie:

Gdzie: d1 – wielkość ziaren najgrubszej frakcji, dgi, ddi - górna i dolna wielkość ziaren gruntu dla i-tej frakcji (wielkość oczek sita górnego i dolnego między którymi zawarta jest i-ta frakcja)

gi=

mi m

Gdzie: mi - masa gruntu pozostałego na i-tym sicie. m – masa gruntu użytego do badania. Powierzchnia właściwa gruntu to stosunek łącznej powierzchni wszystkich cząstek i ziaren gruntu w określonej objętości V do tej objętości.

s=

6∗( 1−n )∗1 dm

Gdzie: s – powierzchnia właściwa [mm-1]

n – współczynnik porowatości [-] dm – średnica miarodajna skały [mm].

Średnica miarodajna porów w skale Фm oznacza średnicę kanalików w takim gruncie, który ma identyczną powierzchnię właściwą i współczynnik porowatości jak skała rzeczywista, natomiast wszystkie kanaliki utworzone przez pory mają jednakową średnicę.

Фm =

2n d 3(1−n) m

gdzie: Фm – średnica miarodajna kanalika [mm], n – współczynnik porowatości [-], dm – miarodajna średnica szkieletu ziarnowego [mm].

Wartość współczynnika filtracji uzyskamy dzięki krzywej uziarnienia. Stąd możliwe jest wyznaczenie współczynnika filtracji metodą Hazena czy Carmana - Kozeny. Wzór Hazena:

k 10 =1.16∗d 10

2

k10 - współczynnik filtracji w temp. 10ºC [cm/s], d10 - średnica określana z krzywej uziarnienia, poniżej której masa frakcji w badanym gruncie stanowi 10 % [mm]. Wzór Seelheima

k 10 =0.357∗d50

2

gdzie: k10 – współczynnik filtracji odniesiony do temperatury 10˚C [cm/s], d50 - średnica określana z krzywej uziarnienia – średnica, poniżej której masa frakcji w badanym gruncie stanowi 50 % [mm]. Wzór Carmana-Kozeny

1 ∗n3 180 ∗ ρ∗ g 2 ρ∗g∗n3 ( 1−n ) k= = ∗d m2 2 ƞ 5∗ƞ∗s gdzie: k – współczynnik filtracji [cm/�], � - gęstość wody (1.0 g/cm3), g - przyśpieszenie ziemskie (981 cm/s2), n – współczynnik porowatości [-], ƞ - dynamiczny współczynnik wody (dla 10º C ƞ = 1.3*10 -2 g/cm*s) s – powierzchnia właściwa, dm – średnica miarodajna skały [cm].

Wznios kapilarny:

hk =

σ∗ s n∗ρ∗g

Gdzie: hk – wysokość podnoszenia kapilarnego [cm] s- powierzchnia właściwa [cm-1], σ - napięcie powierzchniowe (dla 10*C, =74,2 g/s2], ρ- gęstość wody (1,0 g/cm3), g- przyśpieszenie ziemskie (981 cm/s2], n- współczynnik porowatości [-]

Opis badań: - odważenie ok. 500g gruntu, - ustawienie sit na wstrząsarce - wstrząsanie próbki w aparacie do momentu, aż przesiane zostaną wszystkie ziarna - ważenie gruntu pozostałego na danym sicie na wadze o dokładności 0,01g - obliczenia, wykonanie wykresu.

Przebieg doświadczenia: Masa gruntu użyta do doświadczenia – 500,13 g Wyniki doświadczenia zamieszczono w tabeli nr 1. Tabela 1. Wyniki doświadczenia

Masa Procentowa Średnice Wielkość frakcji mi po zawartość poszczególnyc oczek pozostałe poprawce wagowa frakcji h frakcji sita j na sicie mi mi mi/m*100 mm mm g g % 0.00 >2 2 0.17 0.170 0.03 2,0-1,0 1 2.52 2.518 0.50 1,0-0,5 0.5 220.23 220.028 43.99 0,5-0,25 0.25 232.12 231.907 46.37 0,25-0,12 0.12 39.21 39.174 7.83 0,12-0,06 0.06 6.23 6.224 1.24 < 0,06 0.11 0.110 0.02 Suma [g] 500.59 500.13 100 Masa całego Różnica 500.13 -0.46 gruntu użytego między

Zawartoś Zawartość ć cząstek cząstek o o średnicy średnicy większej mniejszej % 0.00 0.03 0.54 44.53 90.90 98.73 99.98 100.00

% 100.00 99.97 99.46 55.47 9.10 1.27 0.02 0.00

w doświadczeniu [g]

masami [g]

Z wykresu odczytano d10 = 0,13 mm; d50 = 0,46 mm; d60 = 0,52 mm. Obliczony wskaźnik niejednorodności uziarnienia U wynosi:

U=

d 60 d 10

= 4,00

Na podstawie wyników analizy sitowej oznaczono następujące właściwości: 1. Średnicę miarodajną ziarna:

dm

1 N

g

∑ di i=1

i

W celu określenia średnicy miarodajnej sporządzono pomocniczą tabelę: Zakres wielkośc i poszczególnych frakcji >2 2,0-1,0 1,0-0,5 0,5-0,25 0,250,12 0,120,06...