Research of hydraulic conductivity coefficient of aquitadrs in cylinders

• Autorzy: Marciniak Marek , Przybyłek Jan , Szczepańska Jadwiga , Herzig Janusz

Warianty tytułu

PL

Badania współczynnika filtracji utworów półprzepuszczalnych w cylindrach

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań terenowych i laboratoryjnych współczynnika filtracji przypowierzchniowych utworów półprzepuszczalnych. Badania przeprowadzono dla glin czwartorzędowych oraz iłów trzeciorzędowych występujących na terenie Wielkopolskiego Parku Narodowego. Zaprojektowano specjalne cylindry, które wyposażono w urządzenie uszczelniające oraz stykowy czujnik położenia zwierciadła wody. Cylindry zagłębiano w badane utwory półprzepuszczalne, a następnie zalewano je wodą. Po uszczelnieniu cylindra sprężano powietrze, co spowodowało zatłoczenie wody z cylindra do badanych utworów półprzepuszczalnych. Obserwowano tempo zatłaczania wody poprzez pomiary depresji zwierciadła wody w cylindrze. Przeprowadzono rozważania teoretyczne i opracowano własny algorytm umożliwiający obliczenie wartości współczynnika filtracji na podstawie pomiaru depresji ,v, czasu t, wysokości ciśnienia w cylindrze AH oraz porowatości efektywnej badanych utworów ne Podczas badań terenowych wypracowano metodykę oznaczania współczynnika filtracji k przypowierzchniowych utworów półprzepuszczalnych, a także przeprowadzono 25 oznaczeń k dla glin oraz 12 oznaczeń dla iłów. Wykonano badania laboratoryjne współczynnika filtracji metodą flow-pump dla próbek glin oraz iłów pobranych z tych samych miejsc, gdzie realizowano badania in situ. Wyniki uzyskane podczas badań terenowych porównano z wynikami badań laboratoryjnych. Na podstawie badań laboratoryjnych uzyskano o dwa rzędy wielkości niższe wartości współczynnika filtracji w stosunku do wyników badań in situ. Stwierdzono, że konsolidacja próbki, konieczna dla zrealizowania badań laboratoryjnych, prowadzi do zniszczenia systemu mikroszczelin i spękań występującego w warunkach naturalnych. Skutkuje to niższymi wartościami współczynnika filtracji uzyskiwanymi w warunkach laboratoryjnych. Badania terenowe i laboratoryjne wykonane według zaproponowanej metodyki, pozwalają określić zakres zmienności współczynnika filtracji badanych utworów półprzepuszczalnych. Górną granicę tego zakresu stanowi przewodność systemu szczelin i spękań, a dolną przewodność utworów skonsolidowanych. W tym znaczeniu badania terenowe i laboratoryjne mogą się wzajemnie uzupełniać, co w efekcie może doprowadzić do doświadczalnego oznaczenia zakresu zmienności współczynnika filtracji badanych utworów półprzepuszczalnych.

EN

Results of field and laboratory research on the hydraulic conductivity coefficient of near-surface aquitards are presented in the article. The research was conducted for Quaternary tills and Tertiary clays occurring in the area of the Wielkopolski National Park. Special cylinders equipped with a sealing device and a contact sensor of the water level position each were designed. The cylinders were sunk into the examined aquitards and then injected with water. After sealing the cylinder the air inside was compressed which caused water injection from the cylinder into the examined aquitards. The rate of the injection was observed by measuring the water level depression in the cylinder. Theoretical consideration has been carried out and an own algorithm enabling computation of the hydraulic conductivity coefficient value on the basis of measurements of: depression s, time t, pressure in the cylinder AH and effective porosity of the examined bodies ne has been developed. During the field research a methodology of determination of the hydraulic conductivity coefficient k of near-surface aquitards was developed. 25 values for the tills and 12 values for the clays were determined. Laboratory research on the hydraulic conductivity coefficient of till and clay samples taken from the sites of the field examinations has been conducted. The results obtained during the field research have been compared to those of the laboratory research. The hydraulic conductivity coefficient values resulting from the laboratory research are by two orders of magnitude lower than those of the field research. It has been found that sample consolidation, essential for conducting the laboratory research, leads to the destruction of the system of microcracks and fractures occurring in natural conditions. As a result the hydraulic conductivity coefficient values obtained in laboratory conditions are lower than those obtained through field research. Field and laboratory research carried out according to the proposed methodology permit determining the variability range of the hydraulic conductivity coefficient of the examined aquitards. The upper limit of this range is constituted by the transmissivity of the system of microcracks and fractures and the lower limit by the transmissivity of the consolidated bodies. In this sense field and laboratory research can complement each other,which in effect can lead to experimental determination of the variability range of the hydraulic conductivity coefficient of the examined aquitards.

Słowa kluczowe

PL

współczynnik filtracji; utwory półprzepuszczalne; badania terenowe; badania laboratoryjne

EN

hydraulic conductivity coefficient; aquitards; field and laboratory research

• Wydawca: Uniwersytet im. Adama Mickiewicza. Instytut Geologii
• Czasopismo: Geologos
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 6
• Strony: 151--168
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz.

Twórcy

autor

Marciniak Marek

• Adam Mickiewicz University, Maków Polnych Str. 16, 61-606 Poznań

autor

Przybyłek Jan

• Adam Mickiewicz University, Maków Polnych Str. 16, 61-606 Poznań

autor

Szczepańska Jadwiga

• University of Mining and Metallurgy, Mickiewicza Ave. 30, 30-059 Kraków

autor

Herzig Janusz

• University of Mining and Metallurgy, Mickiewicza Ave. 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Aiban S. A., Znidarcić D. 1989: Evaluation of the flow-pump and constant head techniques for permeability measurements. Geotechnique, 39, 4: 655-666.
• Daniel D. E. 1984: Predicting the hydraulic conductivity of compacted clay liners. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 110 (2): 285-300.
• Herzig J., Szczepańska J. 1995: Zastosowanie metody flow-pump do badań współczynnika filtracji w gruntach słabo przepuszczalnych. „ Współczesne Problemy Hydrogeologii”, T. VII, Kraków-Krynica, Wydawnictwo AGH, Kraków.
• Marciniak M., PrzybyIlk J., Herzig J., Szczepańska J. 1999: Badania współczynnika filtracji utworów półprzepuszczalnych. Wydawnictwo SORUS, Poznań.
• Mojski J. E. 1980: Mapa Geologiczna Polski. Arkusz Poznań, A - Mapa utworów powierzchniowych. (Geological map of Poland. Sheet Poznań, A-Map of the surface bodies). Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa.
• Olsen H. W., Nichols R. W., Rice T. L. 1985: Low gradient permeability measurements in triaxial system. Geotechnique, 35, 2: 145-157.
• Sai O. J., Anderson D. C. 1990: Field Hydraulic conductivity tests for compacted soil liners. Geotechnical Testing Journal, ASTM, 13 (3): 215-225.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).