Permeabilitatea apei a solului - studopediya

reprezentări fizice. Proprietate numita permeabilitate saturate sol sub efectul diferenței presiunilor de a trece prin pori un flux continuu de apă. Astfel, un flux continuu de apă se înțelege mișcarea indisolubilă (filtrare) întreaga secțiune transversală a porilor activi de sol, adică. E. Partea de pori, care nu sunt umplute cu apă interstițial. Permeabilitatea apei a solului depinde de compoziția sa porozitatea, distribuția granulometrică și minerale, gradientul de presiune.

filtrare a apei în sol este un proces complicat. Intr-adevar, porii din canale asortate formă sol șerpuitoare de secțiune variabilă, care leagă unele cu altele în diferite direcții. În consecință, calea de circulație a apei în aceste canale vor fi extrem de dificil. În solurile argiloase peliculă de apă legată care înconjoară particulele de argilă și forțele asociate acestora atracția electrostatică poate fi ob plută razovyvat, pori canalele care se suprapun în unele secțiuni și împiedică libera circulație a apei.

Luați în considerare element de circuit de filtrare a apei în sol (fig. 4.8). Să presupunem că punctele 1 și 2 strat de sol saturat, distanțate cu o distanță L, sunt diferite cap hidraulic: H1> H2. Să ne amintim că rata de presiune hidraulică în orice punct în fluxul de apă în mișcare este determinată de expresia

unde p / gw - înălțimea piezometrică (p - presiunea în apă; gw - greutatea specifică a apei); z - înălțimea punctului considerat pe un plan orizontal al comparației; v 2 / (2 g) - cap de viteză (v - viteza de circulație a apei într-un curent; g - accelerația gravitațională). Deoarece la viteza la sol efectivă a apei este mică, o expresie H cap de viteză este de obicei neglijată.

Este important de remarcat faptul că presiunea p în apă, se poate datora nu numai înălțimea coloanei de lichid așa cum se arată în Fig. 4.8, dar, de asemenea, sarcina de facilități se transmite la baza prin intermediul fundare unic (presiunea de pori).

Sub efectul acestei diferențe de presiuni poate începe mișcarea apei în porii de la punctul 1 la punctul 2. Presupunând că această mișcare are loc de-a lungul tubului de curgere cilindric aria secțiunii transversale A. Apoi, prin măsurarea timpului pentru un volum de apă t Q, a primit de la punctul 1 la punctul 2, se poate calcula viteza de filtrare condiționată:

drept filtrare laminar. Coeficientul de filtrare. Primele experimente privind filtrarea apei din sol au fost efectuate pe nisipurile savantul francez Darcy din 1854. El a fost cu constatat că rata de filtrare (sau q debitul de apă, care curge pe unitatea de timp printr-o unitate de suprafață a solului în secțiune) este direct proporțională cu diferența dintre presiunile (DH = H1 -H2) și invers proporțională cu lungimea căii de filtrare L:

unde i - gradientul hidraulic (gradient de presiune) pierderea de presiune egală pe lungimea căii de filtrare: i = DH / L.

În solurile nisipoase și argiloase în special sub valorile normale de gradient de presiune ale ratei de filtrare a apei este relativ mică și mișcarea este paralelă struychaty, t. E., caracter laminar. Prin urmare, ecuația v = ki este adesea numită legea filtrare laminar vitezei Darcy circulație a apei în sol este direct proporțională cu gradientul hidraulic.

Coeficientul de proporționalitate k se numește coeficient de filtrare și este principalul filtru caracterizat acterization-sol. Este numeric egală cu rata de filtrare a apei în sol sub gradient de presiune i = 1 și are o dimensiune de cm / m / zi sau cm / an. Coeficientul de filtrare a solului este întotdeauna determinată experimental și este foarte dependentă de mărimea particulelor și compoziția minerală a solului, precum și densitatea acestuia. Deci, pentru nisipurile valorii sale fluctuează în termen
k = a · 10 -1. un # 8729; 10 -4 cm / s; pentru nisip argilos - o · 10 -3. un # 8729; 10 -6 cm / s; pentru argilos - o · 10 -5. un # 8729; 10 -8 cm / s; pentru argila - o · 10 -7. un # 8729; 10 -10 cm / s. în care A poate fi orice număr de
1-9.9.

Gradientul de presiune inițială. Numeroase experimente pe filtrare a apei în solurile nisipoase confirmă valabilitatea deplină a legii lui Darcy (curba 1 din Fig. 4.9). Cu toate acestea, experimente cu soluri argiloase prezintă o deviere sistematică de la această lege (curba 2). De exemplu, în sol argilos, în special dens, cu valori relativ mici ale capului filtrului gradientului poate să nu apară (porțiunea inițială a curbei 2). Creșterea gradientul duce la dezvoltarea graduala a filtrării foarte lent. În cele din urmă, pentru anumite valori ale gradientului hidraulic se stabilește modul de filtrare permanentă.

În multe cazuri, pentru a exclude din considerare inițial porțiunea curbată OAÎn Fig. 4.9 și laminar drept de filtrare pentru soluri argiloase să ia o

unde k „- argilă coeficient de filtrare de sol determinat în intervalul relației dintre punctele a și b: I0 - gradientul de presiune inițială, și anume porțiunea pe i axa intercept continuării segmentului liniei ab până la intersecția cu această axă ...

Conceptul gradientul de presiune stabilit initial primele experimente BF Reltova și S. Rose și de obicei asociate cu expresia proprietăților specifice ale apei în soluri argiloase înregistrate la începutul acestei secțiuni. Rose SA a arătat că se poate ajunge la valori foarte ridicate, de ordinul a 20 până la 10. dens argile Cambrian gradientul de presiune inițială.

Când gradientul de presiune curent mai mică decât valoarea inițială (i

Procesele care se dezvoltă în sol sub filtrare a apei. În timpul mersului curgerea apei în porii dintre particulele și forțele de interacțiune acolo tridimensionale. Rezultanta acestor forțe la fiecare punct poate fi descompus în două componente îndreptate vertical în sus și care acționează în direcția unui flux de mișcare. Prima componentă este numită forță de cântărire (forța de flotabilitate) și are un efect asupra ejecție particulele de sol (lot de cântărire în apă). Al doilea - rezistența filtrului - duce la presiunea hidrodinamică a apei care rulează la particulele de sol. Forțele de ponderare apar chiar și în absența fluxului de apă și determină o scădere a greutății specifice a solului sub nivelul apelor subterane. Forțele de filtrare au loc numai atunci când debitul de apă din sol, iar intensitatea ei depinde de gradientul hidraulic.

Mișcarea apei în sol poate duce la dezvoltarea diferitelor procese, care complică construcția. Acestea includ, în special, procesele suffusion mecanice și înfundarea solului. Suffusion este că un flux în mișcare de apă în pori mari și soluri nisipoase grosiere pot antrena particule fine, care sunt depozitate în orice matrice de părți și o punte (sigilate) pori sau adus la suprafață. Rezultatul poate fi pornit suffusion crește porozitatea solului, ceea ce duce la o creștere a ratei de filtrare și procesul de dezvoltare ulterioară. În acest caz, scheletul solului este slăbit și poate fi supus distrugerii. La un orificiu de evacuare a fluxului de apă la o suprafață expusă (de exemplu, excavare panta) se poate dezvolta suprafață suffusion conducând la formarea de eroziune cratere și distrugerea ulterioară (dizlocare) a acestei suprafețe.

In contrast, colmatation, t. E. Depunerea particulelor fine în apropierea suprafeței expuse, determină o scădere a porozității și reducerea permeabilității solului. Mudding laturile gropii reduce apa filtrului de admisie în ea. În același timp, dispozitivele colmatation de drenaj folosite pentru a evacua apa cauzează o defalcare treptată a acestora.

rezistența la sol Suffusion depinde de distribuția mărimii particulelor acestuia, gradient de presiune, de filtrare a vitezei, accentuează în scheletul de sol și se determină experimental. Una dintre principalele modalități de combatere a solului suffosion este de a reduce presiunea actuală.

În solurile care conțin cantități mari de minerale solubile (. Ghips, calcit, halit, etc.), un flux de apă în mișcare poate provoca suffusion chimice - dizolvarea treptată și levigarea acestor minerale. Aceste procese sunt, de asemenea, însoțite de o creștere a porozității și slăbirea solului. Cel mai periculos este un carstic - dezvoltarea de doline mari și cavități subterane, complicând mai mult construcția.

Am menționat mai sus că apa legată în soluri argiloase, practic, nu participă la filtrarea cauzată de diferența de presiune, condițiile obișnuite pentru construcția industriale si civile. În unele cazuri, este necesară pomparea apei din solurile argiloase poroase. Pentru acest motiv saturat cu apă printr-un curent electric constant este trecut, mișcarea provocând cationilor înconjurat coajă de hidratare, la electrodul negativ. Acest proces este numit electron-troosmoticheskoy prin filtrare, viteza apei poate fi crescută în 10 până la 100 de ori comparativ cu filtrarea presiunii în același sol.

Efectivă de stres și porilor presiune.

Sa stabilit că tensiunea totală s sol, în orice moment este suma stresului efectiv în scheletul și presiunea apei din pori solului în UW

De aceea, presiunea efectivă în scheletul de sol poate fi exprimat prin tensiune și porilor presiune completă: