Коэффициент проницаемости
Способность пористого тела (грунта, горной породы) для транспортировки воды с заданными свойствами (например грунтовых вод) обозначается как просачивания. Количество воды, протекающей через определенной области могут быть представлены коэффициентом проницаемости. Коэффициент проницаемости k представляет собой наклон линейной зависимости скорости потока воды от градиенты общего напора (градиент гидравлического напора) в законе Дарси записывается как:
где: |
| - | скорость воды, протекающей через поры |
n | - | пористость | |
Kr | - | коэффициент относительной проницаемости | |
| - | проницаемость кристаллической решетки сохраняет коэффициенты проницаемости полностью насыщенного почвы kx, ky, который может отличаться по отдельным координатным осям | |
| - | градиент полного напора |
Гидравлический напор при заданной точке области течения определяется как сумма гидростатического давления и вертикальной координаты и в качестве такого оно определяет высоту воды в пьезометре в данной точке:
где: | γw | - | вес воды |
Пример значения коэффициентов проницаемости для различных грунтов (Myslivec)
Тип почвы | Коэффициент проницаемости k [m/day] | Движение частицы воды на 1 см для градиент гидравлического давления i = 1 еденицу времени |
Мягкий песок | 102 - 10 | 6 s - 10 min |
Глинистый песок | 10-1 - 10-2 | 100 min - 18 hrs |
Жирный суглинок | 10-2 - 10-4 | 18 hrs - 70 days |
Суглинок | 10-4 - 10-5 | 70 days - 2 years |
Глинистый грунт | 10-5 - 10-6 | 2 years - 20 years |
Глина | 10-6 - 10-7 | 20 years - 200 years |
Есть несколько способов для определения коэффициента проницаемости k. Они сгруппированы следующим образом:
а) Лабораторные измерения
Несколько видов доступны для диапазона k 104 - 10-6 м/день.
б) Полевые измерения
Тесты выдержки или погружения, измерение скорости фильтрации потока, для диапазона k 106 - 1 м/деньs.
в) На основе эмпирических выражений
Подходит для несвязных грунтов, k 106 - 10 м/день, они дают только ориентировочные значения - например, по Терцаги:
где: | k | - | коэффициент проницаемости [см/с] |
d10 | - | эффективный диаметр твердой частицы [cм] | |
e | - | коэффициент пористости [-] |
г) При расчете с зависимым от времени процессом уплотнения
Надо знать коэффициент уплотнение cv и кривую уплотнения (полулогарифмическая зависимость деформации от времени). Это только косвенное определение из выражения:
где: | e0 | - | начальный коэффициент пористости |
cv | - | коэффициент уплотнения | |
ρw | - | объемная плотность воды | |
g | - | ускорение свободного падения | |
av | - | коэффициент сжимаемости |