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1、《水文地质学基础》实验多媒体影视教学课件文字编辑：曹继星影视制作：曹继星配音：曹继星实验操作：周淑敏技术指导：刘金峰技术顾问：李铎前言《水文地质学基础》实验是水文与水资源工程、环境工程、土木工程、资源勘查、勘查技术与工程等专业学生今后从事地下水研究必备的基本手段和技能,通过实验可提高学生分析问题和解决问题的能力。实验三毛细水上升高度测定毛细水是赋存在包气带岩石空隙中的地下水,它同时承受着重力和毛细力的共同作用。最受人类关注的主要是地下水面以上的支持毛细水,它分布在包气带下部形成毛细水带,毛细水上升高度决定着该带的厚度。饱水带的地下水只所以能沿毛细空隙上升,主要是受毛细力的牵引。毛细力是发
2、生在岩石介质空隙中固、液、气三相界面上的一个向上的力,它是由岩石颗粒表面张力和水的作用产生的。形成指向弯液面凹侧向上的附加表面压强,该附加压强因弯液面上凹而向上,为一负值,称为毛细负压。因此,凹液面所受的大气压强要比水平液面小一个毛细压强,相当于凹液面之下存在一个与毛细压强相等的真空值。所以,可认为该毛细负压力就是一个向上的弯液面力。该弯液面力抵抗着大气压力和重力使水沿毛细管上升,直至液柱重力与之平衡。若换算成水柱高度可表示为：h=0.03/D式中,h为水柱最大毛细上升高度(单位：m);D为毛细管的直径(单位：mm)。由上式看出,毛细管直径越小,水的毛细上升高度越大,反之则越小。因而在大
3、孔隙的粗砂中,毛细管直径较大,毛细水上升高度较小,而细砂、粘土,由于孔隙直径较小,毛细水上升高度则较大。岩石中毛细水上升高度对于研究包气带水运动、大气降水入渗补给地下水、农田灌溉、盐碱地改良、地下水污染及工程建筑地基处理设计与稳定性评价等,都具有重要意义。松散岩石的毛细水上升高度测定方法,有直接观察法和卡明斯基仪法。前者适用于粗砂和中砂,后者则适用于粉砂和粘土。一、直接观察法该法是将试样装入有刻度的玻璃管中,管的底部缚有滤网,并放置于盛水槽中,直接观测毛细水的上升高度。玻璃管架铁皮水槽带刻度玻璃管1、测定装置2、测定操作步骤3、实验数据记录表观察次数观察时间各种粒度成分砂毛细上升高度(c
4、m)日时分间隔(分)极细砂细砂中砂粗砂4、实验数据整理将记录表中数据,在同一座标纸上分别绘出粗砂、中砂、细砂和极细砂的毛细水上升高度与时间关系曲线。该曲线可用如下经验式表示：Hn=mt上式中,n一般大于2,m随土质而异。可利用作图分析方法分别确定三条曲线的实用经验式。将上式两边取对数得：lgt=nlgH―lgm显然上式为一线性方程,将所测的t和H取对数,然后在双对数纸上作其关系曲线,其直线的斜率为n,截距为–lgm。取其反对数就可求出m来。lgtlgHθ(lgH1,lgt1)(lgH2,lgt2)lgt2━lgt1n=tgθ=lgH2━lgH1━lgm二、卡明斯基仪测定法1、原理该法是根
5、据弯液面力能产生一定负压力,使供水中的静水压力小于外界大气压力。其压差所支持的毛细水柱高度即为被动的毛细力支持的下降水柱高度,用连通管等压面原理就可进行测定。2、测定装置滤网铁夹子调流量阀固定铁架子铁架子接水桶AB3、测定步骤4、实验数据记录表实验次数岩性粒径(mm)测定累计时间毛细上升高度(cm)备注时分秒平均值三、撰写实验报告包括直接观测法和卡明斯基仪测定法的实验体会和看法。描述负水头法测定过程中值得注意的现象等。分析实验讲义中相应的思考题。石家庄经济学院工程学院水文与水资源工程教研室监制2004.11
