Определение коэффициента фильтрации песков по эмпирическим зависимостям

Для определения коэффициента фильтрации к песчаных, отно­сительно однородных пород существуют различные эмпирические формулы (Хазена, Крюгера, Милихикера, Замарина, Слихтера, Козени и др.), в которых используются данные о гранулометрическом составе породы, ее пористости, вязкости воды и другие показа­тели. Все эти формулы дают приближенные результаты. К числу наиболее используемых эмпирических формул относится формула Хазена:

где С — эмпирический коэффициент, который зависит от степени однородности и пористости породы, изменяется от 400 до 1200 и может определяться по формуле

где n — пористость породы; d_эф — эффективный или действующий диаметр частиц, определяемый графически по кривой грануломет­рического состава песка; t — температура воды в градусах Цельсия, определяющая ее вязкость.

Для метода Хазена под действующим или эффективным диа­метром частиц d_эф понимается такой диаметр, меньше которого имеются частицы, составляющие в породе 10% (d_эф = d₁₀).

При построении кривой гранулометрического состава по оси абсцисс откладываются логарифмы значений диаметров частиц, а по оси ординат — суммарное процентное содержание фракций в породе частиц от самых мелких значений до данного диаметра (рис. ниже).

Чтобы по кривой найти диаметр частиц, соответствующий их определенному содержанию в грунте, из точки, находящейся на вер­тикальной оси и отвечающей заданному процентному содержанию, например 10%, проводят горизонтальную линию до пересечения с кривой и из точки пересечения опускают перпендикуляр на гори­зонтальную ось, найдя таким образом искомый диаметр частиц.

Для характеристики степени неоднородности пород необходимо учитывать и коэффициент неоднородности К_н — отношение диа­метра зерен, содержание которых по кривой гранулометрического состава соответствует 60% (d₆₀), к действующему диаметру (d_эф = d₁₀):

Кривая гранулометрического состава

Формулу Хазена можно применять только при условии, что К_н< 5.

Рассмотренный эмпирический метод Хазена не требует про­верки по размерности параметров, входящих в состав формулы. Диаметр взят в мм, температура — в °С, а результат имеет размер­ность м/сут — это особенность эмпирических методов.