不同填料的渗透系数测定实验——达西定律

不同填料的渗透系数测定实验——达西定律

一、实验意义

通过描绘流速与水头差的函数关系图，来确定渗透流量与水头损失的关系，从而来验证达西定律。以及通过平行实验和对比实验，对数据进行比较处理，从而可知那些数据受到粒径的影响。 二、实验目的

1.了解达西实验装置，通过稳定流条件下的渗流实验，测定不同粒径填料的渗透系数k 值。

2.加深理解渗流速度、水力梯度、渗透系数之间的关系，并验证达西定律。 二、实验仪器

1.达西实验装置（自行设计），分别装有不同粒径的均质试样：①砂体（粒径＜0.5mm ，0.7~1mm ）；②煤块（粒径5~10mm ）；③砖块（粒径5~10mm ）。

2.秒表、量筒、直尺、温度计、电子称等。 三、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（Q ）与岩石的断面面积（ω）、水力坡度（I ）成正比：测定不同试样的渗透系数。

H Q K K I L

ω

ω∆==

式中：Q ——渗透流量（cm 3）； ω——过水断面面积（cm 2）；∆H ——上下游过水断面的水头差（cm ）；L ——渗透途径（cm ）；I ——水力梯度。

由上式可推知，Q

V K

I

I

ω==，亦即，渗透系数在数值上等于水力坡度为1时，透过某单位过水断面

的渗流量（亦即渗流速度）。

达西实验装置示意图

1—试样；2—进水管；3—出水管；4—测压管；5—溢流口；6—仪器架

四、实验步骤

1

2

3

4

6

5

1．测量仪器的几何参数。

分别测量过水断面面积（ ω ）、测压管a 、b 的间距或渗透途径（L ）；记入（表1）。 2．调试仪器。

打开进水管，将水引入实验筒内，底部控制阀T 打开，此时要保持溢水管有少量水溢出，这时可以进行第一次实验。

3．测定水头

待a 、b 两个测压管的水位稳定后，读出各测压管的水头值，记入（表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 。连测两次，使流量的相对误差小于5％[相对误差]，2112100%

()/2

Q Q Q Q δ

-=

⨯+取平均值记入（表1）。

5．由大往小调节进水量，改变a 、b 两个测压管的读数，重复步骤3和4。 6．重复第5步骤8-10次。即完成8-10次实验，取得8-10组数据。 7．按记录表计算实验数据。 五、注意事项

实验过程中要及时排除气泡。

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。 六、实验成果

提交实验报告表（表1）。

在同一坐标系内绘出三种试样的—曲线，并分别用这些曲线求渗透系数K 值，与直接数据（表1）中实验数据计算结果进行对比。

表1 达西渗流实验报告表

仪器编号： 过水断面面积（ω） （cm ） 渗透途径（L ） （cm ） 水温 （℃）