пропускливостта на вода в почвата - studopediya

Физически представителства. Имоти наречена пропускливост наситена почва под въздействието на разлика в налягането, за да премине през порите на непрекъснат поток на водата. Така непрекъснат поток на вода се разбира неразривна движение (филтриране) на цялото напречно сечение на активните почвата порите, т.е.. Е. част от порите, които не са запълнени с сраснали вода. пропускливостта на вода в почвата зависи от неговата порьозност, разпределение по размер и минерален състав, градиента на налягане.

Вода филтруване в почвата е сложен процес. Наистина, порите в разнообразни земята форма криволичещи канали за променливо сечение, свързващи помежду си в различни посоки. Следователно, по пътя на движение на водата в тези канали ще бъде изключително трудно. В глинести почви филм свързан вода околната частици глина и свързаните с тях сили на електростатично привличане може да бъде об razovyvat корк, порите канали припокриващи в някои части и да попречат на свободното движение на вода.

Да разгледаме елемент филтриране вода съединение в почвата (фиг. 4.8). Да предположим, че точките 1 и 2 наситен почвен слой, раздалечени на разстояние L, са различни хидравлична глава: H1> Н2. Припомнете си, че скоростта на хидравлично налягане във всяка точка на подвижна поток на вода се определя с израза

където р / GW - пиезометричната височина (р - налягането във водата; GW - специфичното тегло на водата); Z - височината на точката счита върху хоризонтална равнина на сравнението; V 2 / (2 g) - глава скорост (V - скорост на движение на вода в поток; г - земно ускорение). Тъй като в действителната скорост земята на вода е малко, Н експресия скорост на главата обикновено се пренебрегва.

Важно е да се отбележи, че налягането р във вода може да се дължи не само на височината на течната колона, както е показано на фиг. 4.8, но също така и на товара на съоръжения се предава към основата чрез основа почвата подметка (порите налягане) на.

Под действието на тази разлика в налягането може да започне движението на водата в порите от точка 1, точка 2. Ако приемем, че това движение се извършва по протежение на цилиндричната тръба поток напречно сечение А. След това, чрез измерване на времето за обем на пречистване Р, получен от точка 1 до точка 2, може да се изчисли скоростта на условно филтриране:

ламинарен закон филтрация. Коефициент на филтриране. Първите опити за филтриране на вода в почвата се извършват върху пясъците на френския учен Darcy в 1854 г. Той е с установено, че скоростта на филтрация (или Q поток вода, течаща за единица време през единица почва сечение) е пряко пропорционална на разликата между наляганията (DH = H1 -H2) и обратно пропорционален на дължината на пътя филтруване L:

където I - хидравличната градиент (градиент налягане), равна загуба на налягане по дължината на пътя филтруване: I = DH / L.

В пясъчни и глинести почви особено при нормални стойности градиент налягане на скоростта на филтриране на вода е относително малък и движение е успоредна struychaty, т. Е., ламинарен характер. Поради това уравнение V = Ki често се нарича закона на ламинарен филтруване Darcy скорост на движение на водата в почвата е пряко пропорционална на хидравличен градиент.

Коефициентът на пропорционалност к се нарича коефициент филтър и е основният филтър характеризиращ acterization-земята. Това е числено равна на скоростта на филтриране на вода в почвата под налягане градиент I = 1 и има размер на cm / m / ден или cm / година. коефициент на филтрация почвата винаги се определя експериментално, и е силно зависима от размера на частиците и минерален състав на почвата, както и неговата плътност. Така че, за пясъците на неговата стойност се колебае в рамките на
К = един · 10 -1. а # 8729; 10 -4 см / сек; за песъчлива глинеста почва - на 10 · -3. а # 8729; 10 -6 см / сек; за глинеста почва - на 10 · -5. а # 8729; 10 -8 см / сек; за глина - един · 10 -7. а # 8729; 10 -10 см / сек. където А може да бъде всеки брой
1 до 9.9.

Градиентът на първоначалното налягане. Многобройни опити за филтриране на вода в песъчливи почви потвърждават пълна валидност на правото Дарси (крива 1 на фиг. 4.9). Въпреки това, експерименти с глинести почви показват систематично отклонение от този закон (крива 2). Например, в глинеста почва, особено плътен, с относително малки стойности на главата на градиент филтър не може да се случи (началната част на крива 2). Увеличаването на градиент води до постепенно развитие на много бавен филтруване. Накрая, за някои стойности на хидравличен градиент е установен режим на постоянно филтруване.

В много случаи, за да се изключи от разглеждане на първоначалния извита част ОА на фиг. 4.9 и право ламинарен филтриране за глинести почви вземе

където К '- глина коефициент почвата филтър определя в диапазона на отношението между точките А и В: I0 - начална градиент налягане, т.е. част на I-ос пресечната на продължаването на отсечката AB до неговото пресичане с тази ос на ...

Концепцията на градиента на първоначалното налягане установен първите експерименти BF Reltova и S. Rose и обикновено се свързва с експресията на специфични свойства на вода в глинести почви регистрирани в началото на този раздел. Rose SA показа, че може да достигне много високи стойности, от порядъка на 20 до 10 плътен камбрийските глини градиент първоначалното налягане.

Когато градиента на текущото налягане по-малко от началната стойност (I

Процесите, които се развиват в почвата при филтриране на вода. При движение на потока на вода в порите между частиците и има триизмерни сили взаимодействия. Получената от тези сили във всяка точка може да бъде разложен на два компонента, насочени вертикално нагоре и действа в посока на движещ се поток. Първият компонент се нарича тегло сила (сила плаваемост) и има изтласкване ефект върху частиците на почвата (много тегло във вода). Вторият - силата на филтър - води до хидродинамично налягане на течаща вода за почвените частици. Претегляне сили да настъпят дори в отсъствието на водния поток и причиняват понижаване на специфичното тегло на почвата под нивото на подпочвените води. Филтрация сили се появяват само когато потокът вода в земята, и интензивността зависи от хидравличен градиент.

Движението на водата в почвата може да доведе до развитието на различни процеси, което усложнява конструкцията. Те включват, по-специално, механични процеси кръвонасядане и запушване на почвата. Кръвонасядане е, че движещ поток от вода в големи пори и груби песъчливи почви могат да увлече фини частици, които се отлагат във всеки набор от части и мостова (запечатан) порите или доведени до повърхността. Резултатът може да се стартира кръвонасядане увеличи порьозността на почвата, което води до увеличаване на скоростта на филтрация и допълнително процеса на развитие. В този случай, скелета на почвата е отслабена и може да подлежи на унищожение. На изхода на водния поток в открита повърхност (например, изкопа на наклона) може да се развие кръвонасядане повърхност води до образуването на кратери ерозия и последващото разрушаване (изпадането) на тази повърхност.

В контраст, colmatation, т. Е. отлагането на фини частици в близост до откритата повърхност, предизвиква намаляване на порьозността и намаляване на пропускливостта на почвата. Mudding стените на шахтата намалява притока филтър вода в него. В същото време colmatation дренажни устройства, използвани за източване на водата води до постепенно разрушаване на тях.

Кръвонасядане съпротивление на почвата зависи от разпределението на размера на частиците, градиент налягане, филтриране скорост, подчертава в скелета на почвата и се определя експериментално. Един от основните начини за борба с суфозия почвата е да се намали натиска.

В почви, съдържащи големи количества разтворими минерали (. Гипс, калцит, Халите и т.н.), движещ се поток на вода може да доведе до химически кръвонасядане - постепенно разтваряне и извличане на тези минерали. Тези процеси са придружени от увеличаване на порьозност и отслабване на почвата. Най-опасни е карстова - развитието на големи дупки и подземни кухини, което значително усложнява конструкцията.

Ние отбелязахме по-горе, че свързаната вода в глинести почви на практика не участва в филтрирането, породени от разликата в налягането, обичайните условия за промишлено и гражданско строителство. В някои случаи е необходимо да се изпомпва вода от порести глинени почви. За това се пропуска наситена с вода почва чрез постоянен електрически ток, което води до движение на катиони заобиколен хидратация черупки, към отрицателния електрод. Този процес се нарича електрон-troosmoticheskoy чрез филтруване, скоростта на вода може да се увеличи на 10 до 100 пъти в сравнение с филтриране под налягане в същия почвата.

ефективно стрес и порите налягане.

Установено е, че общото напрежение и земята по всяко време е сумата на ефективното напрежение в скелета и налягането на почвата порите вода в UW

Следователно, ефективното напрежение в скелета на почвата може да се изрази чрез пълното напрежение и порите налягане: