Начальный гидравлический градиент

Закон Дарси выполняется преимущественно для песков (рис 2.3.). в глинистых грунтах фильтрация может вообще не иметь место.

Движение воды в глинах начинается лишь после преодоления некоторого значения i'_о (рис 2.4.), отсюда для глинистых грунтов, закон Дарси записывают в виде

V_ф=k_ф(i-i_о), (2.22)

где i_о — начальный гидравлический градиент.

Рис.2.4. к понятию о начальном гидравлическом градиенте i_о: 1 - для песков, 2 — для глин.

Определение коэффициента фильтрации.

Коэффициент фильтрации определяется экспериментально лабораторными или полевыми методами. Лабораторное определение k_ф проводят на образцах ненарушенного сложения или с нарушенной структурой заданной плотности. Коэффициент фильтрации песчаных грунтов определяется в приборе k_ф-оом, а k_ф глинистых грунтов — на компрессионно-фильтрационном приборе.

Лабораторные методы обладают малой точностью определения k_ф. Более точными являются методы полевые, основанные на измерении расхода воды при заданном значении гидравлического градиента, путем наливов воды в шурфы или путем опытных откачек из скважин.

S – направление движения потока, т. е. Линия потока;

ω — площадь поперечного сечения трубки тока;

P – давление воды в сечении m-m;

Р+dР/dS*dS — давление воды в сечении n-n;

dS — длина трубки тока;

dР/dS*dS — приращение давления жидкости на длине dS;

Р₁ и Р₂ — равнодействующие давлений в сечениях m-m и n-n.

F₁=F*ω*dS – величина тормозящей силы, оказываемой грунтом на воду;

F — интенсивность тормозящей силы на единицу объема;

Р₃ — сила тяжести, действующая на воду, заполняющая поры, равная

Р₃= γ_w*ω*L/(1+L)*dS;

L/(1+L) – объем пор в единице объема грунта;

Р₄= γ_w/(1+L)*ω*dS — величина силы тяжести скелета грунта оказывающей воздействие на воду;

1/(1+L) — объем частиц грунта в единице объема;

Р*ω-[Р+dР/dS*dS]* ω+F* ω* dS-L/(1+L)* γ_w*ω*dS*sinα-1/(1+L)* γ_w* *ω*dS*sinα=0 – спроектированные действующие силы на направление пути фильтрации;

откуда F=dP/dS+ γ_w sinα или гидродинамическое давление F= γ_w*d/dS[P/γ_w+z], т. к. sinα=dz/dS, поскольку P/γ_w+z — величина напора Н, то F= γ_w*dH/dS

Если H фильтрации меняется линейно, то F= γ_w*i

i= ΔH/ ΔS – гидравлический градиентом

тогда F=V_ф/k_ф* γ_w