Анализ фильтрового гравия

Если степень проходимости сквозь сито поддерживается в % веса, в то время как, начиная с 100 %, степень проходимости сита удерживается при 10 мм соответствующего остатка, тогда

В конце этого столбца 3 степень проходимости должна достигнуть примерно 0%. Остаток более 2 % означает неправильный просев и расчеты!

Значение в столбце 3 заносится в главное приложение к ситовому анализу (см. гл. 5.7) и служит информацией для построения гранулометрической кривой в диаграмме ситового анализа (см. гл. 5.8). Кроме того в главном приложении к ситовому анализу могут быть занесены все показатели по рыхлой породе и значению фильтрового гравия, которые следует взять из гранулометрической кривой (см. строки 3 – 13).

Строка 3: Гранулометрическая часть в % может быть взята как из столбца 3 главного приложения, так и прямо из гранулометрической кривой. Здесь следует принимать во внимание возможное удаление частиц > 10 мм!

Строка 4: Идентификация породы происходит согласно DIN 4022. Сюда относятся фракции с основной весовой долей в 45% главного вида почвы → 0,2 – 0,63 = среднезернистый песок mS. Дополнительно присутствует более 30 % «сильных» примесей, например, крупный песок. И менее 10% составляют «слабые» примеси, например, мелкий песок. Таким образом, рыхлая порода рассматривается, как среднезернистый песок с «сильными» примесями крупного песка и «слабыми» примесями мелкого песка, гравелистый песок = mS, gs, fs’, fg, или просто, как песок, гравийный = S, fg.

Строка 5: Сюда заносится ранее отсортированная часть зерен > 10 мм.

Строка 6: Диаметр фракции при 60% проходимости сквозь сито = d₆₀

Строка 7: «Эффективный» диаметр фракции при 10% проходимости сквозь сито = d_w. Эффективный диаметр фракции, так как согласно Хейзену 10% мельчайших частиц являются решающими для пропускной способности рыхлых пород. При содержании более 10 % частиц < 0,063 мм = пылеватых частиц рыхлая порода считается водонепроницаемой в большей или меньшей степени и, таким образом, едва ли может быть пригодной для добычи воды!

Строка 8: Коэффициент неравномерности U=d₆₀/d_w. Он указывает на неравномерность грунта: чем меньше значение, тем круче пролегает гранулометрическая кривая и тем монофракционнее рыхлая порода, что как следствие имеет хорошую пропускную способность. В общем U должно быть < 5 при представляемом способе анализа гравийного фильтра. Если U больше 5, значит, смесь водоносного горизонта имеет смешанный гранулометрический состав, что осложняет процесс удаления песка, который очень важен в данном случае. Тогда следует выбирать больший коэффициент фильтрации f, как рекомендуется в некоторых способах.

Строка 9: Диаметр характеристической частицы (см. гл. 5.3.1) возникает в точке пересечения гранулометрической кривой и графика характеристической частицы.

Строка 10: Диаметр фильтровального гравия по 80%-границе возникает в точке пересечения гранулометрической кривой и кривой 80%-проходимости сквозь сито. Вычисленный диаметр гравия должен умножаться на коэффициент фильтрации f.

D=d₈₀ ⋅ f

Строка 11: Диаметр фильтровального гравия вычисляется по графической характеристике частиц, в данном случае характеристическая частица из строки 9 умножается на коэффициент фильтрации.

D=d_k ⋅ f

Строка 12: Диаметр фильтровального гравия по кривой фильтровального гравия возникает на пересечении гранулометрической кривой и кривой фильтровального гравия. Пролегая отвесно вниз, он возникает прямо под диаграммой фракций фильтровального гравия по DIN 4924.

Строка13: В конечном счете, фильтровальный гравий, выбранный по DIN 4924, должен определяться тремя вышеназванными способами.

Особенно смелые должны выбирать обсыпку более крупной фракции при U > 4 в породах со смешанным гранулометрическим составом! В представленном главном приложении (рис. 5.7) строки с 3 по 13 для Образца грунта №1 заполнены в качестве примера.

Рис. 5.8. Диаграмма: кривая гранулометрического состава

Вычисление диаметра фильтровальных частиц с помощью практических примеров

1. Пример

На рисунке 5.8 изображена гранулометрическая кривая для Образца №1 (см. также рис.

• 5.7)    при помощи проходимости сита в процентах по весу.

На основании гранулометрической кривой рыхлая порода определяется, как мелкий гравийный песок (S, fg).

Из вышеназванных способов вытекают следующий гранулометрический состав гравийной обсыпки:

• 1.    Диаметр характеристической частицы при 80%-проходимости = 2,0 мм

Диаметр фильтр. гравия = диаметр характ. част. 2,0 ⋅ коэффициент фильтрации 4 = 8 мм

подбираем: 5,6 – 8 мм

• 2.    Пересечение гранулометрической кривой и графика характеристической частицы

Диаметр характ. част. = 1,5 мм

→ Диаметр фильтр. гравия = диаметр характ. частицы 1,5 ⋅ частица фильтра 4 = 6 мм

подбираем: 5,6 – 8 мм

• 3.    Пересечение гранулометрической кривой и кривой фильтровального гравия

→ Частица фильтра = 3,1 – 5,6 мм

• 4.    Данные о фильтр. частицах без гранулометрической кривой (см.гл.5.6)

Образец №1 – мелкий гравийный песок (S, fg), максимальный размер которого прим. 2 мм.

Частица фильтра = 2,0 ⋅ коэффициент фильтрации 4 = 5,6 – 8 мм

• 5.    По Инструкции Немецкого союза специалистов водо- и газоснабжения W 113

d_g = 0,34 мм, U=3,5

F_g = 6 + 3,5 = 9,5

Диаметр фильтр. гравия = d_g ⋅ F_g = 0,34 ⋅ 9,5 = 3,25 мм

подбираем: 3,1 – 5,6 мм

Этот способ здесь в дальнейшем не рассматривается из-за проблем с графической дифференциацией.

Смелые выберут гравий размером 5,6 – 8 мм, а предусмотрительные скорее остановятся на 3,1 – 5,6 мм.

В сомнительных случаях предусмотрительные люди выберут более маленький размер гравия, что может иметь как следствие:

• •    незначительное попадание песка

• •    высокое сопротивление при входе

• •    склонность к закупорке

• •    быстрое старение.

2. Пример

Для образца пород №2 на рисунке 5.7 задана только степень проходимости сквозь сито.

Гранулометрическая кривая, тип почвы и сведения о диаметре гравия должны устанавливаться самостоятельно.

Тип породы на основании гранулометрической кривой: _____________________

Условное обозначение: ____________________

Диаметр фильтровального гравия по всем представленным способам:

• 1.    Диаметр характеристической частицы при 80%-проходимости: ____мм

Диаметр фильтр. гравия = диаметр характ. част. __ ⋅ коэффициент фильтрации __ = __ мм подбираем: ___ мм

• 2.    Пересечение гранулометрической кривой и графика характеристической частицы

→ Диаметр характ. част. = __ мм

Диаметр фильтр. гравия __ ⋅ коэффициент фильтрации 4 = __ мм

подбираем: ___ мм

• 3.    Пересечение гранулометрической кривой и кривой фильтровального гравия

→Частица фильтра = __ мм

3. Пример

На рисунке 5.5 данные о гранулометрической кривой показаны схематично. Вычисленные данные весовой доли в % образца №3 могут быть перенесены на рисунок 5.7 и 5.8; так фильтровая частица может быть вычислена, как в примерах 1 и 2.

Следует учитывать, что в этом случае будут применяться другие сетки, как это часто случается на практике. Величина зерен на гранулометрической прямой должна соответствовать усредненному значению!

4. Пример

На рисунке 5.6 данные о суммарной проходимости в % могут быть еще раз восполнены с помощью образца №4. Значения столбца 3 (см. рис. 5.6) могут быть внесены на рисунок 5.7 и 5.8, и как в примерах с 1 по 3 может быть определена фильтровая частица.

 Бланки для определения фильтровального гравия

Главное приложение к ситовому анализу

Диаграмма кривой гранулометрического состава

Определение фильтровального гравия без гранулометрической кривой

Если для получения сведений о фильтровальной частицы нет гранулометрической кривой, можно поступить следующим образом:

Диапазон размера частиц по DIN 4022 Часть 1 сравнивается, как правило, с обстоятельствами повседневной жизни (см. рис. 5.9).

Рис. 5.9: Диапазон размера частиц.

Диаметр максимальных имеющихся частиц вычисляется с помощью визуального осмотра пробы из водоносного горизонта. В данном случае весьма кстати иметь измерительную лупу с 7 или 8-кратным увеличением для определения размера частиц, а также получения сведений о количестве частиц максимального размера. Диаметр максимальных частиц в мелком гравийном песке (большее количество частиц размером со спичечную головку, но также есть частицы меньше манной крупы) – примерно 2 мм. Эта «характеристическая частица» ⋅ коэффициент фильтрации 4 составляет фильтровальную частицу 5,6 - 8 мм, необходимая ширина щели фильтра должна быть примерно 4 мм.

Максимальный диаметр частиц мелкозернистого среднего песка (частицы размером с манную крупу и меньше) составляет примерно 0,5 мм. Фильтровальный песок/ гравий = 0,5 ⋅ коэффициент фильтрации 4 = 2 мм; выбранный фильтровальный песок должен иметь диаметр 1 – 2 мм.