实验三 达西渗流实验

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1、实验三达西渗流实验一、实验目的1．通过稳定流条件下的渗流实验，进一步理解渗流基本定律—达西定律。2．了解达西实验装置，加深理解渗流速度、水力梯度、渗透系数之间的关系，并熟悉实验室测定渗透系数的方法。二、实验原理室内渗透系数测定是根据达西关于多孔介质中地下水的线性渗透定律而设计的。由达Q西定律,在常水头条件下,水流在单位时间内透过岩石空隙的流量（）与岩石的断面面积H（）、水力坡度（I）成正比：QKKI测定不同试样的渗透系数K。式L32中：Q—渗透流量（cm）；—过水断面面积（cm）；H—上下游过水断面的水头差（cm）；L—渗透途径（cm）；I—水力

2、梯度。QV由上式可推知，K，亦即，渗透系数在数值上等于水力坡度为1时，透过II某单位过水断面的渗流量（亦即渗流速度）。渗透系数是表征岩石透水能力大小的一项重要指标，是进行水文地质、工程地质计算的重要参数，测定渗透系数的方法有：野外测定方法：如抽水、渗水、压水试验等。室内测定方法：如达尔西仪、基马仪、卡明斯基管等方法。一般说来，野外测定渗透系数的方法，能够比较客观地反映实际情况，精度比较高，但成本也比较高；而室内测定渗透系数主要从野外一些代表点，取扰动土样，然后在室内用仪器进行实验，所以其测定的数值比较粗略，与天然情况差异比较大，但它的做法简单，成本也低，对

3、一般要求不高的工程，或大概地了解地区岩石的渗透能力是可以满足要求的。实验时，可直接测定水量Q、断面积和水力坡度H，从而可求出所实验砂（土）的渗透系数K值。此外，在实验时可以多次调整水力坡度（变换水头），看其渗流量变化是否与水力坡度成正比关系，从而达到验证达西定律的目的。下面介绍几种室内测定渗透系数的方法。根据不同土质，选择下列仪器进行试验。1.70型渗透仪（基马仪）：适用于砂性土。2.土样管渗透仪：适用于砂性土（在试样数量较少的情况下）。3.南55型渗透仪：适用于粘性土。渗透性较低的试样，用变水头法；较高的，用常水头法。本实验要求掌握达尔西仪和70型渗透仪测定砂

4、的渗透系数。达尔西仪法一、实验仪器1．达西仪（图3-1），分别装有不同粒径的均质试样：①砾石（粒径5~10mm）；②粗砂（粒径0.6~0.9mm）；③砂砾混合（①与②的混合样）。图3-1达西仪装置图1—试样；2—进水开关；3—出水管；4—测压管；5—仪器架；6—排气管2．秒表。3．量筒（100ml,500ml各一个）。4．直尺。5．计算器。二、实验步骤1．测量仪器的几何参数（实验员准备）。分别测量过水断面面积（）、测压管a、b、c的间距或渗透途径（L）；记入（表3-1）。2．调试仪器（实验员准备）。打开进水开关2，待水缓慢充满整个试样，且出水管有水流出后，慢慢

5、拧动开关2，调节进水量，使a、c两测压管读数之差最大。同时注意打开排气口排尽试样中的气泡，使测压管a、b的水头差与测压管b、c的水头差相等。3．测定水头待a、b、c三个测压管的水位稳定后，读出各测压管的水头值，记入（表3-1）中。4．测定流量在进行步骤3的同时，利用秒表和量筒测量t时间内水管流出的水体积，及时计算流量QQ21Q。连测两次，使流量的相对误差小于5％[相对误差100%],取平均值记(QQ2/)12入（表3-1）。5．由大往小调节进水量，改变a、b、c三个测压管的读数，重复步骤3和4。6．重复第5步骤l—3次。即完成3—5次实验，取得3—5组

6、数据。7．按记录表计算实验数据，并抄录其它小组另外两种不同试样的实验数据（有条件的，可分别做不同的试样）。三、注意事项1．实验过程中要及时排除气泡。2．为使渗透流速—水力梯度（V—I）曲线的测点分布均匀，流量（或水头差）的变化要控制合适。四、实验成果1．提交实验报告表（表3-1）。2．在同一坐标系内绘出三种试样的V—I曲线，并分别用这些曲线求渗透系数K值，与直接据（表3-1）中实验数据计算结果进行对比。表3-1达西渗流实验报告表（达尔西仪法）测压管水位水平均实测流水位差H(cm)渗透渗透速实测水渗透流H(cm)平均水位力渗透验量时度V系数量W量Q差坡系数次间t

7、K(cm3)(cm3/s)(cm/s)HaHbHcHa-Hb-H(cm)度K(c数(s)(cm/s)HHbcIm/s)平均2仪器内径D110.cm过水断面面积950.cm渗透途径L200.cm水温（℃）实验日期报告人班号组号同组成员70型渗透仪法一、仪器设备1．70型渗透仪（见图3-2）包括金属圆筒，底部装有金属网，金属筒上有三个测压孔，测孔间距约为10厘米，并连有测压板。2．供水瓶、水位调节器。3．量筒（容量500毫升）。4，秒表、捣棒、橡皮管、管夹、温度计以及橡皮吸球等。图3-270型渗透仪装置1-金属筒；2-测压板；3-供水瓶；4-测压管；5-溢

8、水管；6-泄水管；7-调