title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Методы и приборы измерения избыточного давления в поровой воде

Методы и приборы измерения избыточного давления в поровой воде

Для проверки теорий уплотнения и исследования закономерностей ползучести скелета деформаций объема вообще, одномерного уплотнения в частности, а также определения прочности и длительной прочности водонасыщенных глинистых грунтов представляет большой интерес избыточное давление в поровой воде. Возникающее под действием уплотняющих нагрузок избыточное давление в поровой воде указанных грунтов является переменной во времени величиной, установление закономерностей изменяемости которого входит в число основных проблем механики грунтов.
При испытании глинистых грунтов в условиях одномерного, трехмерного сжатия, а также простого сдвига избыточное давление в поровой воде измеряют как у одного из торцов, так и внутри образца.
Метод замера порового давления внутри образца имеет ряд существенных недостатков, а именно: ввод иглы в образец сильно усложняет зарядку прибора и проведение эксперимента; ввиду малого коэффициента фильтрации глинистых грунтов не всегда обеспечивается полная передача порового давления находящейся в капиллярной трубке (в игле) воды; появляется возможность фильтрации воды по наружной поверхности иглы, что приводит к понижению порового давления.
Давление, воспринимаемое водой в капиллярной системе (игле) или в закрытой дренажной системе, можно определить:
1) методом непосредственного замера;
2) методом, основанным на принципе создания противодавления компенсирующей системой;
3) методом, предусматривающим включение в систему измерения бокового давления специальных устройств.
В первом случае избыточное давление в поровой воде замеряют при помощи запаянного с одного конца и частично заполненного водой стеклянного капилляра диаметром 0,1 мм, называемого гидроаэростатическим манометром. Давление в воде определяют изменением объема газа в капилляре по закрепленной на нем тарированной шкале. Гидроаэростатические манометры очень чувствительны к изменениям температуры и барометрического давления, поэтому в полученные результаты необходимо вводить соответствующие поправки.
Суть метода измерения порового давления, основанного на принципе создания противодавления, заключается в том, что вытесненная из пор грунта вода нарушает равновесие заполняющей капиллярную трубку воды или ртути, перемещая их в сторону манометра. Противодавлением, создаваемым компенсатором, вода или ртуть занимает первоначальное положение, возвращая тем самым в образец вытесненную из него поровую воду. Давление, необходимое для уравновешивания положения воды или ртути в капилляре, равно избыточному давлению в поровой воде.
Компенсирующее давление, необходимое для возвращения воды или ртути в первоначальное положение в капилляре, можно создать воздухом, в одой, расширением масла при нагреве и давлением столба ртути путем поднятия вверх открытого конца ртутного манометра. В лабораторной практике для указанной цели чаще всего используется вода.
Схема устройства для уравновешивания порового давления сжатым воздухом, предложенная Л. Бьеррумом, приведена на рис. 37. Здесь давление в поровой воде уравновешивается давлением сжатого в баллоне воздуха, замеряемого манометром. Величину уравновешивающего давления определяют по положению мениска в капилляре.
Схема одного из простейших приборов измерения порового давления по рассмотренному методу с использованием воды приведена на рис. 38. Конструкция прибора разработана А.А. Ничипоровичем и С.И. Мигиным, усовершенствована В.М. Павилонским. Прибор состоит из следующих основных частей: соединительной трубки 3 U-образного стеклянного капилляра 1, гнезда для его закрепления 4, двух металлических трубок 5 и 7, двух гнезд 6, в которые вставляется манометр и вакуумметр (манометр или вакуумметр можно отсоединить при помощи кранов, не показанных на рисунке), конуса 12 с крышкой 11, резиновой мембраны 8 и винтов-регуляторов 9 и 10, соединенных с ней шарниром. Стеклянный капилляр закрепляется менделеевской замазкой 2.

Внутренняя полость прибора заполнена кипяченой водой, лишенной пузырьков свободного воздуха, а стеклянный капилляр — ртутью (до половины высоты), уровень которой отмечается визиркой.
Измерение порового давления осуществляется следующим образом. Возникающее в образце поровое давление через воду передается на ртуть, находящуюся в U-образной трубке, вследствие чего ртуть изменяет свое первоначальное положение. Вращением винтов-регуляторов с крупной и мелкой нарезкой резиновая мембрана прогибается и в приборе создается противодавление, удерживающее ртуть в первоначальном положении. Противодавление, которое равно избыточному давлению в поровой воде, замеряют манометром.
Компенсационные устройства для создания противодавления винтовыми прессами имеют широкое применение в лабораторной практике. Конструкции таких устройств подробно описаны в книге А. Бишопа и Д. Хенкеля (1957 г.). Принцип определения избыточного давления в поровой воде использован также в приборах конструкции ДИИТ, З.Г. Тер-Мартиросяна и др.
Методы создания противодавления массой столба ртути и расширения масла при нагреве в лабораторной практике не получили широкого применения ввиду их сложности. Третий метод измерения величины избыточного давления в поровой воде, предусматривающий включение в систему измерения бокового давления специальных систем, также не имеет широкого применения из-за ряда существенных недостатков. Эти методы измерения порового давления подробно изложены в книге А. Бишопа и Д. Хенкеля.

title-icon Подобные новости