渗流理论基础讲解.ppt

第一章 渗流理论基础;第一章 渗流理论基础;1.1 渗流的基本概念; (1) 孔隙性：有效孔隙和死端孔隙。 孔隙度（Porosity）是多孔介质中孔隙体积与多孔介质总体积之比（符号为n），可表示为小数或百分数，n=Vv/V。 有效孔隙（Effective pores）是多孔介质中相互连通的、不为结合水所占据的那一部分孔隙。 有效孔隙度（Effective Porosity）是多孔介质中有效孔隙体积与多孔介质总体积之比（符号为ne），可表示为小数或百分数，ne=Ve/V。 死端孔隙（Dead-end pores ）是多孔介质中一端与其它孔隙连通、另一端是封闭的孔隙。;Porosity —the property of containing openings or interstices. In rock or soil, it is the ratio of the volume of openings in the material to the bulk volume of the material. Porosity, Effective — The amount of interconnected pore space in a material available for fluid transmission; expressed as a percentage of the total volume occupied by the interconnecting interstices. Porosity may be primary, formed during deposition or cementation of the material, or secondary, formed after deposition or cementation, such as fractures. ;(2) 连通性：封闭和畅通，有效和无效。 (3) 压缩性：固体颗粒和孔隙的压缩系数推导。 (4) 多相性：固、液、气三相可共存。其中固相的成 为骨架，气相主要分布在非饱和带中，液相的地下水可以吸着水、薄膜水、毛管水和重力水等形式存在。 固相—骨架 matrix 气相—空气，非饱和带中 液相—水： 吸着水 Hygroscopic water 薄膜水 pellicular water 毛管水 capillary water 重力水 gravitational water; 典型单元体 （REV，Representative Elementary Volume）又称代表性单元体，是渗流场中其物理量的平均值能够近似代替整个渗流场的特征值的代表性单元体积。 REV具备两个性质： (1) 其体积和面积，大于个别空隙而小于渗流场，其中的渗流可以从一点连续运动到另一点； (2) 通过单元体的运动要素（流量Q、水头h、压力p、实际水头受到的阻力R）与真实水流相等，运动要素是连续变化的。 REV的作用： (1) 把物理性质看作是坐标的函数，孔隙度n、导水系数T、给水度?和渗透系数均连续。 (2) 渗流的要素可以微分、积分，可以用微分方程来描述渗流要素。;;; 2. 贮水率和贮水系数 考虑承压含水层受力情况，取一水平横截面AB，按Terzaghi（1883~1963）观点： 式中 ——上覆荷重引起的总应力（total stress）； ——作用在固体颗粒上的粒间应力 (intergranular stress)； ——横截面面积中颗粒与颗粒接触面积所占的水平面积比； p——水的压强。 Terzaghi令 = 称为有效应力（effective stress）。 很小，(1- )p ≈ p，因此有：;; 在水位下降为H时，有 。 即作用于固体骨架上的力增加了??H。 作用于骨架上力的增加会引起含水层的压缩，而水压力的减少将导致水的膨胀。 含水层本来就充满了水，骨架的压缩和水的膨胀都会引起水从含水层中释出，前者就象用手挤压充满了水的海绵会挤出水一样。;因Vs=constant，故 只在垂直方向上有压缩， 故 上两式表示垂直厚度变化、孔隙度变化与水的压强变化的关 系。 水头降低时含水层释出水的特征，取面积为1m2、厚度为l m (即体积为l m3)