FILTRATSIOONIMOODULI MÄÄRAMISE STANDARD EVS 901-20:2013 JA SOJUZDORNII KATSESEADE

FILTRATSIOONIMOODULI MÄÄRAMISE STANDARD EVS 901-20:2013 JA SOJUZDORNII KATSESEADE

06.05.2015
Peeter Talviste
6. mai 2015


Filtratsioonimoodul – pinnase veejuhtivust iseloomustav suurus, mis määrab ajaühikus läbi ühikulise vooluristlõike pinna voolava vee koguse ühikulise voolugradiendi korral.

Pinnase filtratsioonimoodul sõltub pinnase terakoostisest (lõimisest) ja tihedusest. Teedeehituses peab piisavalt suur veejuhtivus (= suur filtratsioonimoodul) tagama vee välja valgumise tee konstruktsioonist, eriti kevadisel sulamise perioodil.

Eestis on teedeehituse tarbeks aastakümneid pinnaste filtratsioonimooduli määramine tehtud Sojuzdornii katseseadmega. 2013 aastal katse Maanteeameti initsiatiivil standardiseeriti (EVS 901-20:2013. Tee-ehitus. Katsemeetodid. Osa 20: Filtratsioonimooduli määramine.). Katse läbiviimist kirjeldav osa EVS 901-20:2013-s on sisuliselt GOST 25584-90 (Vene Föderatsiooni vastav standard) lisa 5 tõlge mõningate leevendustega.

Sojuzdornii seadmes voolab vesi vertikaalsuunaliselt. Pinnas tihendatakse seadmesse kolmes kihis. Sellisel tihendamisel kontsentreerub peenpurd kihtide alaosas, väikesed pinnaseosakesed täidavad suuremate osakeste vahelise pooriruumi vähendades nende tsoonide veeläbilaskvust.

009954145165065de71786a18caa693e
Skeem Sojuzdornii seadmesse tihendatud pinnasest. Punasega on märgitud kolm suurenenud peenpurdse materjali sisaldusega tsooni.

Erineva filtratsioonimooduliga tsoonide korral on vertikaal- ja horisontaalsuunaline keskmine filtratsioonimoodul erinev. Vee vertikaalse voolamise filtratsioonimooduli määrab vähima filtratsioonimooduliga tsoon, horisontaalse voolamise filtratsioonimooduli suurima filtratsioonimooduliga tsoon.

Kv = b / (b1/k1 + b2/k2 + … + bn/kn)

Kh = (b1*k1 + b2*k2 + … + bn*kn) /b

kus b on kogupaksus ja b1, b2 … bn erinevate kihtide paksus
ja k1, k2 … kn on erinevate kihtide filtratsioonimoodul

2a92080e9c8d84921c5d1e55497ec998
Erineva filtratsioonimooduliga tsoonide põhimõtteline skeem.

Näiteks eeldame, et Sojuzdonii aparaadis moodustub peenosiste kontsentreerumise tõttu kuus erineva filtratsioonimooduliga tsooni. Väikese veeläbilaskvusega tsoonide kogupaksus on 1 cm ja filtratsioonimoodul neis tsoonides on 0,5 m/ööpäevas ning suurema veeläbilaskvusega tsoonide kogupaksus on 9 cm ja filtratsioonimoodul neis tsoonides on 10 m/ööpäevas. Vertikaalse vee voolamise korral on keskmine filtratsioonimoodul Kv = 0,1 m / ((0,01m/0,5m/ööp)+(0,09m/10m/ööp) = 0,91 m/ööp. Horisontaalse vee voolamise korral on keskmine filtratsioonimoodul Kh = (0,01m*0,5m/ööp)+(0,09m*10m/ööp)/0,1 = 9,5 m/ööp.

Sojuzdonii seade sobibki vaid ühtlaseteraliste liivade filtratsioonimooduli määramiseks. Mida eriteralisem on liiv (mida suurem on lõimistegur Cu), seda suurem on tihendamisel moodustuvate erineva veeläbilaskvusega tsoonide mõju katsetulemustele. Teisiti väljendatuna – mida suurem on Cu, seda rohkem tagavara kasuks Sojuzdornii seadmes määratud filtratsioonimooduli väärtus pinnast kirjeldab.

Dreenikihi arvutused põhinevad aga vee horisontaalset voolamisel. Horisontaalse voolamise korral määrab filtratsioonimooduli suurima filtratsioonimooduliga tsoon ja peenosise kontsentreerumine kihi alaosas ei ole seetõttu probleem. Pinnase filtratsioonimoodul, määratuna Sojuzdonii seadmes, on seega alati määratud varuga, väiksemana kui on tegelik filtratsioonimoodul tee muldes (Kv on alati väiksem kui Kh).