实验三-达西渗流实验.pdfVIP

实验三 达西渗流实验 一、实验目的 1．通过稳定流条件下的渗流实验，进一步理解渗流基本定律—达西定律。 2 ．了解达西实验装置，加深理解渗流速度、水力梯度、渗透系数之间的关系，并熟悉 实验室测定渗透系数的方法。 二、实验原理 室内渗透系数测定是根据达西关于多孔介质中地下水的线性渗透定律而设计的。由达 西定律, 在常水头条件下, 水流在单位时间内透过岩石空隙的流量（Q ）与岩石的断面面积 H  I （ ）、水力坡度（ ）成正比： 测定不同试样的渗透系数K 。式 Q K  K I L Q 3 2 H 中： —渗透流量（cm ）；—过水断面面积（cm ）； —上下游过水断面的水头差（cm ）； L —渗透途径（cm ）；I —水力梯度。 Q V 由上式可推知，K ，亦即，渗透系数在数值上等于水力坡度为 1 时，透过 I I 某单位过水断面的渗流量（亦即渗流速度）。渗透系数是表征岩石透水能力大小的一项重要 指标，是进行水文地质、工程地质计算的重要参数，测定渗透系数的方法有： 野外测定方法：如抽水、渗水、压水试验等。 室内测定方法：如达尔西仪、基马仪、卡明斯基管等方法。 一般说来，野外测定渗透系数的方法，能够比较客观地反映实际情况，精度比较高，但 成本也比较高；而室内测定渗透系数主要从野外一些代表点，取扰动土样，然后在室内用仪 器进行实验，所以其测定的数值比较粗略，与天然情况差异比较大，但它的做法简单，成本 也低，对一般要求不高的工程，或大概地了解地区岩石的渗透能力是可以满足要求的。实验 时，可直接测定水量 Q、断面积和水力坡度 H ，从而可求出所实验砂（土）的渗透系数 K 值。 此外，在实验时可以多次调整水力坡度（变换水头），看其渗流量变化是否与水力坡度 成正比关系，从而达到验证达西定律的目的。 下面介绍几种室内测定渗透系数的方法。根据不同土质，选择下列仪器进行试验。 1.70 型渗透仪（基马仪）：适用于砂性土。 2.土样管渗透仪：适用于砂性土（在试样数量较少的情况下）。 3.南 55 型渗透仪：适用于粘性土。渗透性较低的试样，用变水头法；较高的，用常水 头法。 本实验要求掌握达尔西仪和 70 型渗透仪测定砂的渗透系数。 达尔西仪法 一、实验仪器 1．达西仪（图3-1 ），分别装有不同粒径的均质试样：①砾石（粒径 5~10mm ）；②粗砂 （粒径0.6~0.9mm ）；③砂砾混合（①与②的混合样）。 图 3-1 达西仪装置图 1—试样；2—进水开关；3—出水管；4—测压管；5—仪器架；6—排气管 2 ．秒表。 3 ．量筒（100ml,500ml 各一个）。 4 ．直尺。 5 ．计算器。 二、实验步骤 1．测量仪器的几何参数（实验员准备）。 分别测量过水断面面积（ ）、测压管 a、b 、c 的间距或渗透途径（ L ）；记入（表 3-1 ）。 2 ．调试仪器（实验员准备）。 打开进水开关 2 ，待水缓慢充满整个试样，且出水管有水流出后，慢慢拧动开关 2 ，调 节进水量，使 a、c 两测压管读数之差最大。同时注意打开排气口排尽试样中的气泡，使测 压管 a、b 的水头差与测压管b 、c 的水头差相等。 3 ．测定水头 待 a、b 、c 三个测压管的水位稳定后，读出各测压管的水头值，记入（表 3-1 ）中。 4 ．测定流量 在进行步骤 3 的同时，利用秒表