ΔΡΓΑΣΗΡΙΑΚΗ ΑΚΗΗ ΓΙΑ ΣΟ ΜΑΘΗΜΑ ΣΗ ΔΓΑΦΟΜΗΥΑΝΙΚΗ ΓΟΚΙΜΗ ΓΙΑΠΔΡΑΣΟΣΗΣΑ

Transcript

1 ΑΝΩΣΑΣΖ ΥΟΛΖ ΠΑΗΓΑΓΩΓΗΚΖ ΚΑΗ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΖ ΔΚΠΑΗΓΔΤΖ ΣΜΖΜΑ ΔΚΠΑΗΓΔΤΣΗΚΩΝ ΠΟΛΗΣΗΚΩΝ ΓΟΜΗΚΩΝ ΔΡΓΩΝ ΔΡΓΑΣΗΡΙΑΚΗ ΑΚΗΗ ΓΙΑ ΣΟ ΜΑΘΗΜΑ ΣΗ ΔΓΑΦΟΜΗΥΑΝΙΚΗ ΓΟΚΙΜΗ ΓΙΑΠΔΡΑΣΟΣΗΣΑ Αθαδεκατθόο Τπεύζπλνο: Π. Κ. Πειέθεο Δξγαζηεξηαθνί πλεξγάηεο: Γ. Καββαδία, Γεσιόγνο, MSc Β. Κ. Ξελάθε, Γξ. Πνιηηηθόο Μεραληθόο Η. Παληαδόπνπινο, Γξ. Πνιηηηθόο Μεραληθόο ΗΑΝΟΤΑΡΗΟ 2011

2 ΟΡΙΜΟ ΓΙΑΠΔΡΑΣΟΣΗΣΑ Γηαπεξαηόηεηα είλαη ε επθνιία κε ηελ νπνία ην λεξό ξέεη κέζα ζηνπο πόξνπο ηνπ εδάθνπο ηα λεπηόκοκκα εδάθη, ιόγσ ηνπ κηθξνύ κεγέζνπο ησλ θελώλ, ε ξνή ηνπ λεξνύ αλάκεζα ζηνπο θόθθνπο γίλεηαη κε δπζθνιία. Σν ίδην ζπκβαίλεη θαη ζηα πσκνά εδάθη Αληίζεηα ζηα τονδρόκοκκα εδάθη ε ξνή ηνπ λεξνύ αλάκεζα ζηνπο εδαθηθνύο θόθθνπο είλαη εύθνιε. Οκνίσο θαη ζηα ταλαρά εδάθη

3 ΟΡΙΜΟ ΓΙΑΠΔΡΑΣΟΣΗΣΑ νερό Υαλαρό έδαθος - Δύθνιε ξνή - Τυηλή δηαπεξαηόηεηα Πσκνό έδαθος - Γύζθνιε ξνή - Υαμηλή δηαπεξαηόηεηα

4 ΜΟΝΟΓΙΑΣΑΣΗ ΡΟΗ ΝΟΜΟ DARCY ΝΟΜΟ DARCY h 1 Q = k * h1 h2 * A ή Q=k*i*A L Εδαφικό δείγμα L Γh h 2 Q = ε παξνρή ηεο ξνήο (όγθνο / ρξόλνο) k = ζπληειεζηήο δηαπεξαηόηεηαο κε δηαζηάζεηο ηαρύηεηαο (κήθνο / ρξόλνο) h 1 -h 2 = πδξαπιηθό θνξηίν (κήθνο) L = κήθνο εδαθηθνύ δνθηκίνπ παξάιιεια κε ηε ξνή (κήθνο) Α = ε εγθάξζηα (ζε ζρέζε κε ηε ξνή) δηαηνκή ηνπ δείγκαηνο (κήθνο) 2 i = (h 1 -h 2 ) / L = πδξαπιηθή θιίζε

5 ΟΡΙΜΟ ΓΙΑΠΔΡΑΣΟΣΗΣΑ Ο ζπληειεζηήο δηαπεξαηόηεηαο είλαη ε ζηαζεξά ηεο αλαινγίαο κεηαμύ ηεο θαηλόκελεο ηαρύηεηαο ξνήο θαη ηεο πδξαπιηθήο θιίζεο ή ε θαηλόκελε ηαρύηεηα ξνήο κέζσ ηνπ εδάθνπο ππό πδξαπιηθή θιίζε ίζε κε ηε κνλάδα Μέθοδοι Προζδιοριζμού σνηελεζηή Γιαπεραηόηηηας Δδαθών Ακεζεο κέζνδνη (δνθηκή ζηαζεξνύ θνξηίνπ, δνθηκή κεηαβιεηνύ θνξηίνπ, δνθηκή άληιεζεο ζην πεδίν) Δκκεζεο κέζνδνη (ζηνηρεία από δνθηκή ζηεξενπνίεζεο, ηύπνο ηνπ Hazen)

6 ΓΟΚΙΜΗ ΓΙΑΠΔΡΑΣΟΣΗΣΑ ΣΑΘΔΡΟΤ ΦΟΡΣΙΟΤ Ζ δνθηκή εθηειείηαη κε βάζε ην πξόηππν ASTM D2434 Καηά ηε δνθηκή δηαπεξαηόηεηαο ζηαζεξνύ θνξηίνπ, ην λεξό ξέεη κέζσ ελόο εδαθηθνύ δείγκαηνο κήθνπο, L, θαη επηθάλεηαο δηαηνκήο, Α, ππό ζηαζεξό θνξηίν, Ζ. Γηα έλα γλσζηό ρξνληθό δηάζηεκα, t, πξνζδηνξίδεηαη ν όγθνο λεξνύ εθξνήο, V, θαη εθαξκόδεηαη ν λόκνο ηνπ Darcy γηα λα πξνζδηνξηζηεί ν ζπληειεζηήο δηαπεξαηόηεηαο. Ζ δνθηκή απηή είλαη θαηάιιειε γηα ηνλ πξνζδηνξηζκό ηνπ ζπληειεζηή δηαπεξαηόηεηαο ρνλδξόθνθθσλ πιηθώλ

7 ΓΟΚΙΜΗ ΓΙΑΠΔΡΑΣΟΣΗΣΑ ΣΑΘΔΡΟΤ ΦΟΡΣΙΟΤ Απαξαίηεηεο πζθεπέο θαη Τιηθά Κπςέιε δηαπεξαηνκέηξνπ ύζηεκα δνθηκήο δηαπεξαηνκέηξνπ Επγαξηά Φνύξλνο Μεγάια δνρεία μήξαλζεο Μέηξν Μεθπλζηόκεηξν Θεξκόκεηξν Ογθνκεηξηθόο ζσιήλαο Υξνλόκεηξν

8 ΓΟΚΙΜΗ ΓΙΑΠΔΡΑΣΟΣΗΣΑ ΣΑΘΔΡΟΤ ΦΟΡΣΙΟΤ δεμακελή ζηαζεξνύ θνξηίνπ εηζξνή λεξνύ εθξνή λεξνύ h Μαλόκεηξα νγθνκεηξηθό δνρείν εδαθηθό δείγκα L πνξόιηζνη

9 ΓΟΚΙΜΗ ΓΙΑΠΔΡΑΣΟΣΗΣΑ ΣΑΘΔΡΟΤ ΦΟΡΣΙΟΤ Γηαδηθαζία Δθηέιεζεο 1. Δπηινγή αληηπξνζσπεπηηθνύ δείγκαηνο εδαθηθνύ πιηθνύ κε πνζνζηό ιεπηόθνθθσλ ιηγόηεξν από 10%. Υνλδξόθνθθν πιηθό κε δηάκεηξν θόθθσλ κεγαιύηεξε από 19mm δελ ρξεζηκνπνηείηαη ζηε δνθηκή. Καηαγξάθεηαη όκσο ε πνζνζηηαία αλαινγία ηνπ ρνλδξόθνθθνπ πιηθνύ ζην εμεηαδόκελν δείγκα 2. Μεηξώληαη θαη θαηαγξάθνληαη ε εζσηεξηθή δηάκεηξνο, D, ηνπ θπιίλδξνπ ηνπ δηαπεξαηνκέηξνπ θαη ην κήθνο, L, κεηαμύ ησλ καλνκεηξηθώλ απαγσγώλ 3. Επγίδεηαη ην εμεηαδόκελν εδαθηθό πιηθό, ηνπνζεηείηαη κέζα ζηνλ θύιηλδξν θαη ζπκππθλώλεηαη θαηά ζηξώζεηο ζηελ επηζπκεηή ππθλόηεηα 4. Επγίδεηαη ην πιηθό πνπ πεξηζζεύεη θαη έηζη πξνθύπηεη ην βάξνο ηνπ πιηθνύ πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε ζηε δνθηκή 5. Σνπνζεηείηαη ν αλώηεξνο πνξόιηζνο πάλσ ζην δνθίκην, ζπκπηέδεηαη θαη πεξηζηξέθεηαη ειαθξά έηζη ώζηε λα εμαζθαιηζηεί πιήξεο επαθή ηνπ κε ην εδαθηθό δείγκα

10 ΓΟΚΙΜΗ ΓΙΑΠΔΡΑΣΟΣΗΣΑ ΣΑΘΔΡΟΤ ΦΟΡΣΙΟΤ Γηαδηθαζία Δθηέιεζεο 6. Μεηξάηαη ην ηειηθό ύςνο ηνπ δνθηκίνπ θαη ππνινγίδεηαη ε ππθλόηεηα θαη ν ιόγνο θελώλ ηνπ εδαθηθόύ δνθηκίνπ 7. πλαξκνιόγεζε θπιίλδξνπ έηζη ώζηε λα εμαζθαιίδεηαη αεξνζηεγήο ζύλδεζε. Αθνινπζεί θνξεζκόο ηνπ δνθηκίνπ από θάησ πξνο ηα πάλσ θαη κε ηελ νινθιήξσζε ηνπ θνξεζκνύ θιείλεηαη ε θαηώηεξε βαιβίδα πξνζαγσγήο λεξνύ 8. Αλνίγεηαη ε βαιβίδα πξνζαγσγήο λεξνύ από ηε δεμακελή ζηαζεξνύ ύςνπο. Αθνύ ζηαζεξνπνηεζεί ην ύςνο ηνπ λεξνύ κέζα ζηνπο καλνκεηξηθνύο ζσιήλεο, ιακβάλνληαη κεηξήζεηο ηνπ ρξόλνπ, t, ηνπ καλνκεηξηθνύ ύςνπο, h, (δηαθνξά ζηάζκεο ζηνπο καλνκεηξηθνύο ζσιήλεο), ηεο πνζόηεηαο ξνήο, Q, θαη ηε ζεξκνθξαζίαο ηνπ λεξνύ, Σ 9. Δπαλάιεςε δνθηκήο έηζη ώζηε λα πξνζδηνξηζηεί κε αθξίβεηα ε πεξηνρή ηεο ζηξσηήο ξνήο όπνπ ε ηαρύηεηα είλαη αλάινγε ηεο πδξαπιηθήο θιίζεο

11 ΓΟΚΙΜΗ ΓΙΑΠΔΡΑΣΟΣΗΣΑ ΣΑΘΔΡΟΤ ΦΟΡΣΙΟΤ Τπνινγηζκνί 1. Τπνινγηζκόο ηνπ ζπληειεζηή δηαπεξαηόηεηαο, k, από ηελ εμίζσζε: k = V L h A t (cm/sec) όπνπ: V = όγθνο λεξνύ πνπ ζπιιέρζεθε, cm 3 t = ρξόλνο, sec h = ζηαζεξό πδξαπιηθό θνξηίν, cm L = κήθνο δείγκαηνο, cm A = επηθάλεηα δηαηνκήο δείγκαηνο, cm 2

12 ΓΟΚΙΜΗ ΓΙΑΠΔΡΑΣΟΣΗΣΑ ΣΑΘΔΡΟΤ ΦΟΡΣΙΟΤ Τπνινγηζκνί (ζπλέρεηα) 2. Γηόξζσζε ηνπ ζπληειεζηή δηαπεξαηόηεηαο ζε ζρέζε κε ηε ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνύ δνθηκήο: k 20 = k T n n T 20 (cm/sec) όπνπ: k 20 = ζπληειεζηήο δηαπεξαηόηεηαο γηα ζεξκνθξαζία λεξνύ 20 ν C k t = ζπληειεζηήο δηαπεξαηόηεηαο πνπ πξνζδηνξίζηεθε ζην βήκα (1) (ζεξκνθξαζία λεξνύ δνθηκήο Σ ν C) n t = ημώδεο λεξνύ ζεξκνθξαζίαο Σ ν C n 20 = ημώδεο λεξνύ ζεξκνθξαζίαο 20 ν C Ο ιόγνο n t /n 20 ιακβάλεηαη από ηνλ πίλαθα 1 κε βάζε ηε ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνύ θαηά ηε δηάξθεηα ηεο δνθηκήο

13 ΓΟΚΙΜΗ ΜΔΣΑΒΛΗΣΟΤ ΦΟΡΣΙΟΤ Ζ δνθηκή απηή δελ έρεη πξνηππνπνηεζεί από ηελ ASTM. Αθνινπζείηαη ε δηαδηθαζία πνπ πεξηγξάθεηαη ζηηο Διιεληθέο Πξνδηαγξαθέο Δξγαζηεξηαθώλ Γνθηκώλ Δδαθνκεραληθήο (Δ105-86) ζει Ζ δνθηκή εθηειείηαη κε παξόκνην ηξόπν όπσο ε δνθηκή δηαπεξαηόηεηαο ζηαζεξνύ θνξηίνπ κε ηε δηαθνξά όηη ε ξνή ηνπ λεξνύ κέζσ ηνπ εδαθηθνύ δείγκαηνο γίλεηαη ππό θνξηίν πνπ κεηώλεηαη κε ην ρξόλν. Ζ δνθηκή απηή είλαη θαηάιιειε γηα ηνλ πξνζδηνξηζκό ηνπ ζπληειεζηή δηαπεξαηόηεηαο ιεπηόθνθθσλ πιηθώλ

14 ΓΟΚΙΜΗ ΜΔΣΑΒΛΗΣΟΤ ΦΟΡΣΙΟΤ Απαξαίηεηεο πζθεπέο θαη Τιηθά Κπςέιε δηαπεξαηνκέηξνπ ύζηεκα δνθηκήο δηαπεξαηνκέηξνπ Επγαξηά Φνύξλνο Μεγάια δνρεία μήξαλζεο Μέηξν Μεθπλζηόκεηξν Θεξκόκεηξν Υξνλόκεηξν

15 ΓΟΚΙΜΗ ΜΔΣΑΒΛΗΣΟΤ ΦΟΡΣΙΟΤ πηεδνκεηξηθόο ζσιήλαο δηαηνκήο α πνξόιηζνο h 1 L Δδαθηθό δείγκα δηαηνκήο Α h 2

16 ΓΟΚΙΜΗ ΜΔΣΑΒΛΗΣΟΤ ΦΟΡΣΙΟΤ Γηαδηθαζία Δθηέιεζεο 1. Σνπνζέηεζε εδαθηθνύ δνθηκίνπ ζηνλ θύιηλδξν (θύιηλδξνο δνθηκήο ζπκπύθλσζεο Proctor, δηαηνκήο Α) κε ηνπο δίζθνπο πνξνιίζσλ ή ζραξώλ ζηελ άλσ θαη θάησ επηθάλεηά ηνπ θαη ηνπνζέηεζε θπιίλδξνπ κέζα ζην ζάιακν όπνπ γίλεηαη ε ζπλαξκνιόγεζε 2. Ο ζάιακνο ηνπνζεηείηαη κέζα ζε δνρείν ην νπνίν γεκίδεηαη αξγά κε λεξό θαη γίλεηαη θνξεζκόο ηνπ δνθηκίνπ 3. Σν θνξεζκέλν δνθίκην ζπλδέεηαη κέζσ πιαζηηθνύ ζσιήλα γεκάηνπ κε λεξό κε έλαλ από ηνπο καλνκεηξηθνύο ζσιήλεο (δηαηνκήο α) πνπ είλαη επίζεο γεκάηνο κε λεξό κέρξη ηελ αλώηεξε βαζκνλόκεζή ηνπ 4. Με ηε ξνή ηνπ λεξνύ από ην καλνκεηξηθό ζσιήλα πξνο ην δνθίκην, ε ζηάζκε ηνπ λεξνύ πέθηεη 5. Ο καλνκεηξηθόο ζσιήλαο μαλαγεκίδεηαη σο ηελ αξρηθή ζηάζκε θαη ε δνθηκή επαλαιακβάλεηαη γηα αθόκα 2 ή 3 θνξέο 6. ε θάζε δνθηκή κεηξάηαη ν ρξόλνο πνπ απαηηείηαη γηα ηελ πηώζε ηεο ζηάζκεο ηνπ λεξνύ από ην έλα ύςνο (h 1 ) ζην άιιν (h 2 )

17 ΓΟΚΙΜΗ ΜΔΣΑΒΛΗΣΟΤ ΦΟΡΣΙΟΤ Τπνινγηζκνί 1. Τπνινγηζκόο ηνπ ζπληειεζηή δηαπεξαηόηεηαο, k, από ηελ εμίζσζε: k = αl Αt h ln h 1 2 (cm/sec) όπνπ: α = επηθάλεηα δηαηνκήο ζσιήλα αλάληε ηνπ δείγκαηνο, cm 2 A = επηθάλεηα δηαηνκήο δείγκαηνο, cm 2 h 1 = πδξαπιηθό θνξηίν ζηελ αξρή ηεο δνθηκήο (t=0), cm h 2 = πδξαπιηθό θνξηίν ζην ηέινο ηεο δνθηκήο, cm L = κήθνο δείγκαηνο, cm t = ρξόλνο, sec 2. Γηόξζσζε ηνπ ζπληειεζηή δηαπεξαηόηεηαο ζε ζρέζε κε ηε ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνύ δνθηκήο γίλεηαη κε ηνλ ίδην ηξόπν όπσο θαη ζηε δνθηκή ζηαζεξνύ θνξηίνπ.

18 ΥΑΡΑΚΣΗΡΙΣΙΚΔ ΣΙΜΔ ΤΝΣΔΛΔΣΗ ΓΙΑΠΔΡΑΣΟΣΗΣΑ ΔΓΑΦΩΝ k cm/s Δίδνο εδάθνπο Υνλδξνί ράιηθεο, θξνθάιεο, ιαηύπεο Καζαξνί ράιηθεο Καζαξέο άκκνη Καζαξά κίγκαηα ακκνράιηθνπ Αδηαπέξαηα εδάθε κεηαβαιιόκελα από ηηο Πνιύ ιεπηέο άκκνη επηδξάζεηο: Ηιύσδεηο άκκνη ξσγκώλ Ηιύεο απνμήξαλζεο δηάβξσζεο Με απνζαζξσκέλεο αξεγκάησηεο άξγηινη (πνζνζηό αξγίινπ>20%) Υαξαθηεξηζηηθά απνζηξάγγηζεο Πνιύ θαιή Καιή Μηθξή Πξαθηηθά αδηαπέξαην