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4.2.2.2 Bestimmung des
Durchlässigkeitsbeiwertes von
Lockergesteinen mittels
Durchströmungsversuchen
A Ro
= Querschnittsfläche des Messrohres
(m 2 ),
A Pr
= Querschnittsfläche der Bodenprobe
(m 2 ),
l Pr
= Länge der Bodenprobe (m),
Δ
t
=
Zeitspanne (s),
h 1 , h 2
= Druckhöhen vor und nach der Ver-
suchsdurchführung (m).
4.2.2.2.1 Bestimmung des
Durchlässigkeitsbeiwertes von
Lockergesteinen mittels Laborversuchen
mit veränderlicher Druckhöhe
4.2.2.2.2 Bestimmung des
Durchlässigkeitsbeiwertes von
Lockergesteinen mittels Laborversuchen
mit konstanter Druckhöhe
Für die Bestimmung des Durchlässigkeitsbeiwer-
tes durch direkte Messung im Labor gibt es eine
Reihe von Versuchsanordnungen, angepasst an
die Durchlässigkeit (DIN 18130-1, B ENNER et al.,
1983). In Abb. 103 werden Versuchsanordnungen
mit veränderlicher (instationärer) und konstan-
ter (stationärer) Druckhöhe vorgestellt.
Über eine Wassersäule in einem Messrohr
wird ein Druck erzeugt, der das Wasser durch die
Bodenprobe drückt. Im Versuchsverlauf verrin-
gert sich die Wassersäule und damit die Druckhö-
he. Bei diesen Verfahren mit veränderlicher
Druckhöhe kann das Wasser in zwei Richtungen
die Bodenprobe durchströmen:
Aus einem Gefäß mit Überlauf zur Erzeugung
eines konstanten Drucks und eines konstanten
Volumenstroms strömt das Wasser durch die
Probe mit folgenden Durchströmungsrichtun-
gen:
von oben nach unten (Abb. 103-3),
von unten nach oben (Abb. 103-4).
Nach oben strömt das Wasser über einen zweiten
Überlauf in ein Gefäß ab. Mit diesem wird das
Wasservolumen V bestimmt, das durch die Bo-
denprobe mit der Querschnittsfläche A Pr in der
Zeitspanne t strömt. Das Gefälle i (= h/l ) ergibt
sich aus der Höhendifferenz h zwischen den bei-
den Überläufen sowie der Länge l Pr der Boden-
probe. Dann ist nach Umformung des DARCY-
Gesetzes (Gl. 14):
von oben nach unten (Abb. 103-1),
von unten nach oben (Abb. 103-2).
Die Durchströmung von unten hat den Vorteil,
dass die bei der Durchströmung störende Boden-
luft ausgetrieben wird. Die Bodenprobe ist gegen
das eintretende Wasser mit einer Filterplatte
(Schutzfilter) zur gleichmäßigen Verteilung des
durchströmenden Wassers versehen.
Diese Anordnungen eignen sich besonders zur
Messung von Proben geringer Durchlässigkeit.
Zu Beginn des Versuchs beträgt die Druckhöhe
h 1 , nach Ablauf einer zu messenden Zeit
l
V
A
V
t
Pr
k
wobei
V
Gl. 167
f
h
Pr
k f
=
Durchlässigkeitsbeiwert (m/s),
V ·
Volumenstrom (m 3 /s),
t ist die
Druckhöhe h 2 . Da die Versuchsmenge in die Be-
rechnung eingeht, muss auch die Querschnitts-
fläche A Ro des Messrohres berücksichtigt werden,
die jedoch nicht identisch ist mit der Quer-
schnittsfläche der Bodenprobe A Pr . Für instatio-
näre Strömungsverhältnisse gilt:
Δ
=
A Pr
= Querschnittsfläche der Bodenprobe
(m 2 ),
l Pr
=
Länge der Bodenprobe (m),
h
=
Druckhöhendifferenz zwischen Ablauf
und Oberkante Bodenprobe (m),
Δ
V =
in der Zeitspanne
t durchflossenes
Wasservolumen (m 3 ),
Δ
A
A
l
h
h
Δ
t
=
Zeitspanne (s).
Ro
Pr
Pr
1
2
k
ln
Gl. 166
f
t
k f
=
Durchlässigkeitsbeiwert (m/s),
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