Водопроницаемость — различия между версиями — Недро.вики

Версия 12:41, 17 января 2020

Проницаемость грунтов — способность грунтов пропускать сквозь себя воду за счёт градиента напора. Связана с одним из важнейших процессов массопереноса в грунтах — фильтрацией воды (или иных жидкостей), изучаемой в инженерной геологии и гидрогеологии.

Закономерности проницаемости

Закономерности фильтрации воды в водонасыщенных грунтах при ламинарном режиме течения описываются законом Дарси: v = k_ф∙ gradI, где v — линейная скорость фильтрации, см/с; k_ф — коэффициент фильтрации, см/с; gradI — градиент напора, равный отношению величины падения напора (ΔH) к длине пути фильтрации (L), т.е. gradI = ΔH/L. Коэффициент фильтрации является основной характеристикой водопроницаемости грунтов и измеряется в см/c или м/сут.

Для объёмной скорости фильтрации (v_об), измеряемой в см³/c (или в м³/сут), закон Дарси имеет вид: v_об = k_ф∙S∙gradI = k_п∙ρ_wS∙gradI /η , где k_п — коэффициент проницаемости грунта, в дарси (Д); S — площадь поперечного сечения, см²; ρ_w — плотность воды, г/см³; η — вязкость воды, спз.

Коэффициент проницаемости (k_п) имеет размерность площади и в системе СИ измеряется в м², а в СГС — в см². На практике чаще используется другая единица измерения коэффициента проницаемости — дарси (Д); 1 Д = 1,02∙10⁻¹² м² = 1,02∙10⁻⁸ см². Соотношение между k_ф и k_п следует из выражения: k_ф = k_п∙ρ_w/η. Уравнение Дарси в простой форме справедливо лишь в определенных пределах скоростей фильтрации, определяемых диапазоном числа Рейнольдса Re = 1 — 10.

Факторы проницаемости

Проницаемость грунтов зависит от большого числа факторов. Наиболее существенно на k_ф влияют структурно-текстурные особенности грунта: гранулометрический состав, его однородность, форма и размер пор, ширина раскрытия трещин и т.п. В зависимости от этих факторов коэффициент фильтрации различных грунтов меняется в очень широких пределах. Увеличение геостатического давления приводит к уплотнению грунтов, уменьшению их пор, следствием чего является общее снижение k_ф грунтов с глубиной. Наличие защемлённых газов уменьшает k_ф. На величину k_ф также влияют и особенности фильтрующейся жидкости, а также условия фильтрации. Среди внешних факторов наибольшее влияние на k_ф оказывает температура: с её ростом происходит увеличение k_ф.

@@ Строка 1: / Строка 1: @@
 '''Проницаемость грунтов''' — способность грунтов пропускать сквозь себя воду за счёт градиента напора. Связана с одним из важнейших процессов массопереноса в грунтах — фильтрацией воды (или иных жидкостей), изучаемой в инженерной геологии и гидрогеологии.
+== Закономерности проницаемости ==
+Закономерности фильтрации воды в водонасыщенных грунтах при [[Ламинарное течение|ламинарном]] режиме течения описываются [[закон Дарси|законом Дарси]]: v = k<sub>ф</sub>∙ gradI, где v — линейная скорость фильтрации, см/с; k<sub>ф</sub> — коэффициент фильтрации, см/с; gradI — градиент напора, равный отношению величины падения напора (ΔH) к длине пути фильтрации (L), т.е. gradI = ΔH/L. Коэффициент фильтрации является основной характеристикой водопроницаемости грунтов и измеряется в см/c или м/сут.
+Для объёмной скорости фильтрации (v<sub>об</sub>), измеряемой в см<sup>3</sup>/c (или в м<sup>3</sup>/сут), закон Дарси имеет вид: v<sub>об</sub> = k<sub>ф</sub>∙S∙gradI = k<sub>п</sub>∙ρ<sub>w</sub>S∙gradI /η , где k<sub>п</sub> — коэффициент проницаемости грунта, в дарси (Д); S — площадь поперечного сечения, см<sup>2</sup>; ρ<sub>w</sub> — плотность воды, г/см<sup>3</sup>; η — [[вязкость]] воды, спз.
+Коэффициент проницаемости (k<sub>п</sub>) имеет размерность площади и в системе СИ измеряется в м<sup>2</sup>, а в СГС — в см<sup>2</sup>. На практике чаще используется другая единица измерения коэффициента проницаемости — дарси (Д); 1 Д = 1,02∙10<sup>−12</sup> м<sup>2</sup> = 1,02∙10<sup>−8</sup> см<sup>2</sup>. Соотношение между k<sub>ф</sub> и k<sub>п</sub> следует из выражения: k<sub>ф</sub> = k<sub>п</sub>∙ρ<sub>w</sub>/η. Уравнение Дарси в простой форме справедливо лишь в определенных пределах скоростей фильтрации, определяемых диапазоном [[число Рейнольдса|числа Рейнольдса]] Re = 1 — 10.
 ==Факторы проницаемости==