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渗透系数

多孔材料(土体、岩石)传输水(例如,地下水)的能力称为渗流。流过某个区域的水流量可以用渗透系数来表示。渗透系数是水流速度和总水力梯度(水头梯度)线性关系曲线的斜率,在达西定律中写为:

其中:

-

通过孔隙的水流速度

n

-

孔隙率

Kr

-

相对渗透系数

-

渗透系数矩阵,包含了饱和土在x和y方向上的渗透系数kx , ky ,沿不同的坐标轴渗透系数可能不同

-

总水头梯度

渗流区内某一给定点的总水头等于其压力水头加上垂直坐标(位置水头),即该点压力计内水柱的高度:

其中:

γw

-

水的容重

各种类型岩土体的渗透系数参考值 (Myslivec)

岩土体类型

渗透系数k

[ m/]

水力梯度i=1水质点移动1 cm所需时间

松软砂土

102 - 10

6 秒 – 10 分

粘质砂土

10-1 - 10-2

100 分 – 18 小时

黄土质亚粘土

10-2 - 10-4

18 小时 – 70 天

亚粘土

10-4 - 10-5

70 天 – 2 年

粘性土

10-5 - 10-6

2 年 – 20 年

粘土

10-6 - 10-7

20年 -200 年

有好几种方法可以确定渗透系数k的值,分类如下:

a) 室内试验

对于范围为104 - 10-6m/的渗透系数k,有好几种室内试验都可以确定其值。

b) 现场试验

对于范围为106 - 1 m/的渗透系数k,保压试验或沉降试验以及水流渗透速度测试可以用于确定其值。

c) 经验公式

经验公式通常只适合于渗透系数k范围为106 - 10 m/的非粘性土,且其得到的渗透系数仅为参考值,例如上面太沙基提出的经验公式:

其中:

k

-

渗透系数 [cm/s]

d10

-

有效粒径 [cm]

e

-

孔隙比 [-]

d) 计算固结过程的时间

采用这种方法时,必须知道固结系数cv和固结曲线。利用下式可以间接确定渗透系数的值:

其中:

e0

-

初始孔隙比

cv

-

固结系数

ρw

-

水的密度

g

-

重力加速度

av

-

压缩系数

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