Dieses Labor verfügt über zwei Tests, um den Permeabilitätskoeffizienten zu ermitteln: den Konstantkopfpermeabilitätstest und den Fallkopfpermeabilitätstest.
Konstanter Druckdurchlässigkeitstest
- Warum wird dieser Test durchgeführt?
- Wie ist dieser Test aufgebaut?
- Wie wird das Experiment durchgeführt?
- Ergebnisse unseres Konstantkopftests
- Definitionen
Fallkopfpermeabilitätstest
- Warum wird dieser Test durchgeführt?
- Wie ist dieser Test aufgebaut?
- Wie wird das Experiment durchgeführt?
- Ergebnisse unseres Fallkopftests
- Definitionen
Konstanter Permeabilitätstest
Warum wird dieser Test durchgeführt?
Dieser Test wird verwendet, um den Permeabilitätskoeffizienten eines Bodens zu bestimmen. Dies ist wichtig bei der Untersuchung der Bewegung von Verunreinigungen durch den Boden oder bei der Charakterisierung von Strömungsnetzen.
Wie ist dieser Test aufgebaut?
Ein luftgetrockneter Boden wird zur guten Verdichtung mit Wasser gemischt, wenn er der Durchlässigkeitsvorrichtung zugesetzt wird. Am Boden der Strömungskammer befindet sich ein poröser Stein. Dann wird der Boden in Schichten in der Vorrichtung verdichtet. Ein weiterer poröser Stein wird mit einer Feder zwischen dem Stein und der Kappe des Geräts auf den Boden gelegt. Die Feder sorgt für zusätzliche Verdichtung des Bodens. Um die gesamte Luft und Hohlräume aus dem Boden in der Kammer zu entfernen, wurde ein Rohr von der Abflussdüse an den Wasserhahn angeschlossen. Die Einströmdüse hatte ein Rohr am Ende, das zur Spüle führte. Wasser wurde dann bei ebenfalls geöffneter Luftdüse rückwärts durch das System gespült. Nach einigen Minuten war die Luftdüse geschlossen. Es wurde kontinuierlich Wasser durch das System gespült, um die Temperatur zu regulieren und den Boden so weit wie möglich zu verdichten. Nachdem festgestellt wurde, dass alle Hohlräume aus dem Boden entfernt wurden, können wir nun mit dem Test beginnen.
Bei diesem Test wird ein Kegel an ein Rohr angeschlossen, das zur Einströmdüse führt. Ein weiteres Rohr, das an den Wasserhahn angeschlossen ist, lässt Wasser in das Rohr laufen. Um den Test zu starten, muss sich immer eine konstante Wassermenge im Kegel befinden. Wasser tritt durch eine Auslaufdüse am Boden der Strömungskammer aus dem System aus. Die Düse ist an ein Rohr angeschlossen, mit dem Wasser in einem Messzylinder gesammelt wird.
Wie wird das Experiment durchgeführt?
Der Konstantdrucktest wird durchgeführt, indem zuerst Wasser mit konstanter Geschwindigkeit durch das System geleitet wird. Um dies festzustellen, kann man den Wasserstand im Kegel untersuchen. Wenn es immer auf dem gleichen Niveau ist, ist der Durchfluss durch das System konstant. Nun sammelten wir 100 ml Wasser in einem Messzylinder aus der Abflussdüse. Wir haben die Zeit gemessen, die erforderlich ist, um 100 ml zu sammeln, und dies in unserem Datenblatt festgehalten. Wir haben die Temperatur des Wassers aufgezeichnet, während es sich im Messzylinder befand. Es war auch notwendig, den vertikalen Abstand vom Niveau des Wassers im Kegel zur Auslaufdüse zu messen. Dieser Wert, h in unserem Datenabschnitt, wurde ebenfalls aufgezeichnet und in unsere Berechnung des Durchlässigkeitskoeffizienten des Bodens einbezogen. Der Test wurde insgesamt viermal durchgeführt. Für diesen Test wurde nur eine Berechnung durchgeführt, daher wurde der Durchschnittswert der Zeit, die zum Sammeln von 100 ml erforderlich ist, sowie die Durchschnittstemperatur in dieser Berechnung verwendet.
Ergebnisse unseres Konstantkopftests
Durchmesser der Durchflusskammer = 6,327 cm
Querschnittsfläche der Durchflusskammer = A = 30,55 cm2
Höhe der Durchflusskammer = L = 430,76 cm
Gesamtkopfdifferenz = h = 49,5 cm
| Prüfen Sie nein. | Zeit t, ( s ) |
Durchfluss Q, ( cm3 ) |
Temperatur ( oC ) |
| 1 | 90.23 | 100 | 26.5 |
| 2 | 110.48 | 100 | 25 |
| 3 | 117.20 | 100 | 25 |
| 4 | 122.70 | 100 | 25 |
| Average | 110.15 | 100 | 25.38 |
kT = QL = (100 cm3)(430.76 cm) = 0.008465 cm/s
Aht (30.55 cm2)(49.5 cm)(110.15 s)
a = ht = 0.009019 = 0.8971
h20 0.01005
k20 = akt = (0.8971)(0.0008465 cm/s) = 0.007594 cm/s
Definitionen
Der Durchlässigkeitskoeffizient eines Bodens beschreibt, wie leicht sich eine Flüssigkeit durch einen Boden bewegt. Es wird auch allgemein als die hydraulische Leitfähigkeit eines Bodens bezeichnet. Dieser Faktor kann durch die Viskosität oder Dicke(Fließfähigkeit) einer Flüssigkeit und deren Dichte beeinflusst werden. Die Anzahl kann auch durch die Hohlraumgröße oder den Bereich des Nichtbodens, die Hohlraumkontinuität sowie die Form und Oberflächenrauheit der Bodenpartikel beeinflusst werden. Es ist ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Geschwindigkeit, mit der eine Flüssigkeit tatsächlich durch eine bestimmte Art von Boden fließt.
Ein Strömungsnetz ist eine grafische Methode, mit der man den Fluss einer Flüssigkeit durch einen Boden charakterisieren kann. Bei der Durchführung der mit einem Strömungsnetz verbundenen Berechnungen ist es wichtig, den Permeabilitätskoeffizienten oder das hydraulische Gefälle eines Bodens zu kennen.
In diesem Labor ist die Gesamtdruckdifferenz definiert als der Abstand von dem Punkt des Kegels, an dem Wasser zuerst in das System eintritt und stetig fließt, bis zu dem Punkt, an dem das Wasser durch ein Strömungsrohr aus dem System austritt und in einem Messzylinder gesammelt wird.
Der Wert kT ist der Permeabilitätskoeffizient für die mittlere Temperatur der Testflüssigkeit. Alle Permeabilitätskoeffizienten sind auf 20 OC normalisiert, da die Viskosität einer Flüssigkeit von der Temperatur abhängt, bei der sie sich befindet. Wie bereits erwähnt, beeinflusst die Viskosität einer Flüssigkeit ihre Fähigkeit, durch einen Boden zu fließen.
Ein poröser Stein wird verwendet, um Wasser frei durch die Strömungskammer fließen zu lassen. Die Porosität des Steins hat keinen Einfluss auf den Fluss des Wassers durch die Bodenprobe oder aus der Kammer. Der Stein verhindert jedoch, dass Schmutz mit dem Wasser weggespült wird. Dies würde die Gültigkeit der Ergebnisse der Laborsitzung beeinträchtigen.
Eine Leere ist ein Raumvolumen, das von Luft oder Wasser im Boden aufgenommen wird.
Eine Pipette ist ein Glaszylinder mit abgestuften Markierungen auf der Außenseite des Glases. Das obere Ende der Pipette ist offen, während das untere Ende der Pipette eine Düse ist, die im Falle unseres Experiments mit einem Rohr verbunden ist, das mit der Permeabilitätsvorrichtung verbunden ist. Die Düse ermöglicht es, ein bekanntes Flüssigkeitsvolumen aus der Pipette abzugeben.
Ein Messzylinder ist ein am Ende offenes und am anderen Ende geschlossenes Glasrohr. Es wird verwendet, um das Volumen einer Flüssigkeit zu messen.
