達(dá)西實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

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1、達(dá)西實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)二達(dá)西實(shí)驗(yàn)前面我們己經(jīng)知道了地下水儲(chǔ)存在巖石的空隙中，那么地下水在巖石空隙屮是怎樣運(yùn)動(dòng)（滲流或滲透）的呢？也就是地下水運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律是什么呢？早在1856年，法國(guó)水力學(xué)家達(dá)爾西（Darcy）通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，得到了水在孔隙介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的線性滲透定律一一達(dá)西定律。達(dá)西定律表述的是通過(guò)過(guò)水?dāng)嘌牧髁颗c水力梯度、過(guò)水?dāng)嘀x謝積和介質(zhì)的滲透性質(zhì)之間的關(guān)系。為了定量描述巖石的滲透性質(zhì)，提出了滲透系數(shù)的概念。巖石滲透系數(shù)是定量描述巖石透水性能的物理指標(biāo)，巖石空隙越大、連通性越好，則滲透系數(shù)越大，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)過(guò)水?dāng)嗝娴乃吭蕉?。滲透系數(shù)在數(shù)值上等于水力坡度為1時(shí)的滲

2、流速度。所以滲透系數(shù)具有速度的單位。滲透系數(shù)是諸多有關(guān)水文計(jì)算問題（水井涌水量、礦坑涌水量及水庫(kù)、渠道滲流量等）中不可缺少的、重要的水文地質(zhì)參數(shù)。滲透系數(shù)可以通過(guò)抽水試驗(yàn)、物理模擬、數(shù)值模擬等不冋的方法求得。現(xiàn)在我們來(lái)進(jìn)行達(dá)西實(shí)驗(yàn)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握實(shí)驗(yàn)室測(cè)定孔隙介質(zhì)滲透系數(shù)的方法，加深對(duì)巖石滲透系數(shù)的認(rèn)識(shí)。（2）驗(yàn)證達(dá)西定律，從而提高對(duì)直線滲透定律的理解。在野外確定滲透系數(shù)常用的方法有：井孔抽水、注水及試坑滲水、壓水試驗(yàn)等方法。這些方法所得資料可靠，精度高，但效率低，成木高。在室內(nèi)常用達(dá)西儀、戚姆儀及滲壓儀、滲流槽等實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定?，F(xiàn)在我們采用達(dá)西儀來(lái)測(cè)定巖石

3、的滲透系數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理達(dá)西通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，得到圓簡(jiǎn)過(guò)水?dāng)嗝娴臐B流量Q與圓簡(jiǎn)斷面F和水力坡度I成正比，并和土壤的透水性能有關(guān)，所建立基本關(guān)系式如下：Q?KFI；或v?式中：Q?KIFV---為滲流簡(jiǎn)化模型的斷血平均流速；K---為巖石的滲透系數(shù)，反映了孔隙介質(zhì)透水性能。三、儀器結(jié)構(gòu)達(dá)西儀共由四部分組成（見圖2）馬氏瓶測(cè)壓孔測(cè)壓管管供水管排水孔水槽試樣筒過(guò)濾板排水管測(cè)壓板量筒吸球圖2達(dá)西儀1.供水器裝置（馬氏瓶）：以法國(guó)物理學(xué)家Mariotte的馬利奧特瓶裝置，是一種能控制水位又能自動(dòng)連續(xù)補(bǔ)給水的量測(cè)裝置。1.滲透裝置（試樣筒）：有機(jī)玻璃閥筒，上部設(shè)有進(jìn)水孔，底部裝有

4、過(guò)濾板，下端有出水孔，供測(cè)量滲流量用。側(cè)面有三個(gè)測(cè)壓孔。2.測(cè)壓裝置（測(cè)壓板和測(cè)壓管）：在測(cè)壓板上裝有三根5—8mm帶刻度的玻璃管，分別與試樣筒上的三個(gè)測(cè)壓孔連接，用于測(cè)定三個(gè)斷妞上的測(cè)壓水位。三個(gè)測(cè)壓管用膠管分別與試樣簡(jiǎn)相應(yīng)的管孔連結(jié)。3.排水裝置：在測(cè)壓板上均勻分布有一系列的圓孔，用于調(diào)節(jié)排水水位。其它設(shè)備有：100ml的量筒、水槽、漏斗、搗捧、裝樣杯、秒表、溫度計(jì)、管夾、膠皮管及吸氣球等。達(dá)西儀適用于砂土的滲透系數(shù)測(cè)定。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.檢查儀器設(shè)備是否齊全、完好。膠管與儀器連結(jié)處是否漏氣漏水或堵塞。2.裝樣：巖樣有兩種，即原狀樣和擾動(dòng)樣。原狀樣就是在野外取來(lái)

5、土柱直接裝到滲透裝置（冇機(jī)玻璃圓筒）內(nèi)；擾動(dòng)樣則要按天然容重分層搗實(shí)，盡量接近天然狀態(tài)，否則就沒有實(shí)驗(yàn)意義了。裝樣前，在過(guò)濾篩板上放二層銅絲網(wǎng)，然后裝樣，每裝3—5cm厚時(shí)，用搗捧輕擊數(shù)次，并測(cè)定試樣的孔隙度或容重，使其結(jié)構(gòu)盡量符合實(shí)際狀態(tài)。重復(fù)上述過(guò)程，直至試樣超過(guò)最上一個(gè)測(cè)壓孔以上5cm為止。3.飽和試樣（因達(dá)西定律是飽水帶重力水運(yùn)動(dòng)的基本定律）：先將排水水位調(diào)節(jié)高于試樣水面，飽和試樣時(shí)要自上而下進(jìn)行注水（便于排氣），打開供水管夾，待試樣表面出現(xiàn)水膜時(shí)（即飽和了），立即關(guān)閉供水夾，觀察試樣筒及三個(gè)側(cè)壓管水位是否在同一水平面上（因此時(shí)試樣筒與測(cè)壓管是U型連通器）

6、，如果測(cè)壓管水位不在同一水平面上，則說(shuō)明有氣泡存在或測(cè)壓管被堵塞，這時(shí)需要排氣，排氣的方法有兩種，即將測(cè)壓板傾斜或用吸耳氣球從偏高或偏低水位的管中吸出氣泡，達(dá)到水平，各測(cè)壓管水位差<lmm為準(zhǔn)。1.實(shí)驗(yàn)測(cè)定：打開供水管夾（實(shí)驗(yàn)過(guò)程屮保持常水頭供水），調(diào)節(jié)排水水位（不能高于供水水位），當(dāng)測(cè)壓管水位穩(wěn)定后（30秒鐘內(nèi)水位變動(dòng)記錄各側(cè)壓水位值（讀彎液面下緣高度），同時(shí)測(cè)定在時(shí)間t秒鐘內(nèi)流出排水管的滲透量及水溫fC。重復(fù)測(cè)定二次取其平均值。然后再調(diào)節(jié)二次排水水位（即改變水力坡度），如同前述測(cè)得二次調(diào)節(jié)后的各值。調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)逐級(jí)上升或依次下降，不要跳躍式的上升或下降，以免

7、裝置內(nèi)的滲透壓變化劇烈，沖壞試樣原有結(jié)構(gòu)。五、資料整理及思考題（1）測(cè)量試樣筒內(nèi)徑d及測(cè)壓孔間距LI、L2并將調(diào)節(jié)三次不同排水水位時(shí)，所測(cè)得數(shù)據(jù)一一填入記錄表（2—1）。儀器內(nèi)徑［）=厘米；滲透土柱斷面面積F=厘米2;測(cè)壓間距L=厘米。表2—1（2）計(jì)算滲透系數(shù)（K）根據(jù)達(dá)西公式Q7K.F.I（2-1）V?Q?K.IFV式屮:K一試樣的滲透系數(shù)（厘米/秒）V一滲透速度（厘米/秒）3Q—滲透流量（厘米/秒）T一測(cè)流的時(shí)間段（秒）一在t秒時(shí)間段內(nèi)測(cè)得的滲透流量（厘米3）2WF—過(guò)水?dāng)嗝娣e（厘米），F(xiàn)?參4d2d一試樣圓筒的內(nèi)徑即試樣柱的直徑（厘米）；hl?h2h2?h

8、3hl?h