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多孔介质的几个重要概念 水在多孔介质体积

2021-04-28知识3

饱水多孔介质含水层的失水压密原理 饱水的多孔介质是由固体颗粒(岩石碎屑、矿物颗粒)和粒间赋存的孔隙水组成。在天然的压力平衡状态下,上覆地层的自重由颗粒和水共同承受。颗粒受到的应力称为有效应力,用σ'表示,它是通过颗粒之间的接触点传递的。如果颗粒受到的应力超过其粒间的摩擦阻力时,颗粒彼此错位,形成更紧密的排列方式。在天然堆积过程中,颗粒间的压密始终在缓慢进行,由于自然压密速率非常小,当以地面沉降的速率来衡量时,可以忽略这种自然变化,将未受人为干扰的饱水含水层视为压力平衡状态。图6-1 水多孔介质含水层压力分配示意图粒间孔隙水所承受和传递的应力称孔隙水压力,用μ表示。在径流缓慢的情况下,地下水可近似看作静止状态,孔隙水压力服从静水压力分布规律,即任一点的不同方向上的压力相等。因此,静水压力条件下,孔隙水压力不会使固体位移,而只能起到使颗粒压缩变形的作用。然而实验表明,固体颗粒的压缩率比水的压缩率小一个数量级。所以,在一般情况下,颗粒的自身变形量也可忽略不计。在近似的静水条件下,上覆地层自重形成的压力(图6-1)可用下式表示:σ=σ'+μ式中:σ为总压力;σ'为颗粒骨架承受的压力,又称有效应力;μ为粒间孔隙水压力,又称孔隙水压力,μ。

多孔介质(岩土)的压缩方程 同样,假定多孔介质变形符合弹性规律,于是按虎克定律,有地下水动力学(第五版)式中:σ′为作用在岩土骨架上的有效应力;Vb为岩土的体积;α为岩土的体积压缩系数。前已分析,如果上覆荷载不变化,那么作用在岩土骨架上有效应力σ′的变化,正是由地下水压强p的变化所引起的,但它们变化的方向相反。即依(2-2-2)式,有dσ′=-dp,将此关系代入方程(2-2-7)式,得到水压的变化与岩土体积变形之间的关系地下水动力学(第五版)岩土的体积Vb包括固体部分的体积Vs和空隙的体积Vv两部分,即Vb=Vs+Vv。前已假定,近似认为岩土固体部分是不可压缩的。因此,由水压的变化dp引起岩土体积的变化dVb,实际上就是岩土空隙体积的变化dVv,从这一观点出发,上式可写为地下水动力学(第五版)即地下水动力学(第五版)式中:为岩土的空隙比,无量纲。如果取出水平面积为1个单位,高度为m的岩土柱体(其体积Vb=m×1)来分析,而且近似认为该柱体不发生侧向变形(因为含水层中水头的变化总是在大面积范围内连续发生的),那么体积的变形直接反映在该柱体的高度m的变化上。这时方程(2-2-8)式可改写为地下水动力学(第五版)与由(2-2-3)式导得方程(2-2-5)式。

松散岩石给水度的影响因素有哪些 松散岩石给水度的影响因素:与岩性有关;与地下水位初始埋深有关;与地下水位下降速度有关;与岩土层结构有关。给水度(specific yield)的定义最早是由苏联给出的,从地下。

#水在多孔介质体积

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