Фильтрационные свойства грунтов - Основы движения грунтовых вод

Под пористыми материалами понимают твердые тела, содержащие в достаточно большом количестве пустоты, характерный размер которых мал по сравнению с характерным размером тела (или пространства, занятого пористой средой). Пустоты в грунтах подразделяются на поры, трещины и каверны.

Фильтрационные свойства грунтов зависят от состава и характеристик грунтов.

Пористость - отношение объема пор к объему грунта достаточно большому (по сравнению с размерами частиц грунта и порами):

.

В механике грунтов используется понятие коэффициент пористости - отношение объема пор к объему минеральной части (скелета) в данном объеме :

; ; .

Пористость всегда меньше единицы, а коэффициент пористости может быть и меньше, и больше единицы (до 4 в глинистых грунтах).

Грунт характеризуется поверхностной пористостью

,

Где - суммарная площадь пор в пределах выделенной площади (рис. 27.1). Величину - называют также просветностью.

По (27.1) определяется средняя пористость выделенного объема, местная пористость определяется как предел

.

Средние значения пористости и поверхностной пористости совпадают.

Часть пор бывает замкнутыми, не сообщающимися с другими порами. Вода, находящаяся в замкнутых порах, не участвует в фильтрации. Часть пор может быть занята защемленным воздухом. Выделяют общую (абсолютную) пористость и активную (эффективную) пористость. В последнем случае под в (27.1) понимают объем только сообщающихся между собой пор, через которые движется жидкость.

По размерам поры и трещины разделяют на сверхкапиллярные, по которым происходит свободное перемещение жидкости, капиллярные и субкапиллярные. Размеры сверхкапиллярных пор - более 0,5 мм; сверхкапиллярных трещин - более 0,25 мм; капиллярных пор - от 0,5 до 0,002 мм, капиллярных трещин - от 0,25 до 0,0001 мм. По капиллярным порам и трещинам движение происходит при большом влиянии сил поверхностного натяжения. Грунты с более мелкими порами и трещинами очень слабо проницаемы для жидкостей и газов.

Ориентировочные значения пористости приведены в табл. 27.1.

Трещиноватость скальных грунтов характеризуется модулем трещиноватости, равным количеству трещин на 1 м линии измерения в изучаемом грунте. Модуль трещиноватости изменяется от значений менее 1,5 (слабо трещиноватые) до более 30 (сильно трещиноватые). Поверхностная трещинная пористость

Таблица 27.1

Грунты

Грунты

Гравий, 220 мм

Песок, 0,052 мм

    0,3-0,4 0,3-0,45

Супесь

Суглинки

Глина

Торф

    0,35-0,45 0,35-0,5 0,4-0,55 0,6-0,95

,

Где - суммарная площадь трещин в пределах выделенной площадки. Наконец, пористость (трещинная пустотность)

Где - объем трещин в объеме грунта. Трещинная пустотность изменяется в пределах 0,05-7-0,005.

Грунт называется однородным, если его фильтрационные свойства не зависят от координат рассматриваемой точки, и неоднородным, если его фильтрационные свойства зависят от местоположения рассматриваемой точки.

Грунт называется изотропным, если его фильтрационные свойства не зависят от направления движения жидкости и, наоборот, анизотропным, если его фильтрационные свойства зависят от направления движения жидкости.

Фиктивный грунт (шарообразные частицы одинакового диаметра) - однородный и изотропный.

Грунт, состоящий из одинаково ориентированных параллелепипедов или цилиндров одинакового размера, - однородный, но анизотропный.

Грунты могут состоять из ряда слоев, в каждом из которых фильтрационные свойства различны.

Далее будем рассматривать установившееся движение грунтовых вод в однородном изотропном (фиктивном) грунте с, подстилаемом плоским водонепроницаемым слоем (водоупором). Рассматривается движение в полностью насыщенном грунте.

Похожие статьи




Фильтрационные свойства грунтов - Основы движения грунтовых вод

Предыдущая | Следующая