Недро.вики - горная энциклопедия Недро.вики - горная энциклопедия

Проницаемость грунтов — способность грунтов пропускать сквозь себя воду за счёт градиента напора. Связана с одним из важнейших процессов массопереноса в грунтах — фильтрацией воды (или иных жидкостей), изучаемой в инженерной геологии и гидрогеологии.

Закономерности проницаемости

Закономерности фильтрации воды в водонасыщенных грунтах при ламинарном режиме течения описываются законом Дарси: v = k_ф∙ gradI, где v — линейная скорость фильтрации, см/с; k_ф — коэффициент фильтрации, см/с; gradI — градиент напора, равный отношению величины падения напора (ΔH) к длине пути фильтрации (L), т.е. gradI = ΔH/L. Коэффициент фильтрации является основной характеристикой водопроницаемости грунтов и измеряется в см/c или м/сут.

Для объёмной скорости фильтрации (v_об), измеряемой в см³/c (или в м³/сут), закон Дарси имеет вид: v_об = k_ф∙S∙gradI = k_п∙ρ_wS∙gradI /η , где k_п — коэффициент проницаемости грунта, в дарси (Д); S — площадь поперечного сечения, см²; ρ_w — плотность воды, г/см³; η — вязкость воды, спз.

Коэффициент проницаемости (k_п) имеет размерность площади и в системе СИ измеряется в м², а в СГС — в см². На практике чаще используется другая единица измерения коэффициента проницаемости — дарси (Д); 1 Д = 1,02∙10⁻¹² м² = 1,02∙10⁻⁸ см². Соотношение между k_ф и k_п следует из выражения: k_ф = k_п∙ρ_w/η. Уравнение Дарси в простой форме справедливо лишь в определенных пределах скоростей фильтрации, определяемых диапазоном числа Рейнольдса Re = 1 — 10.

Факторы проницаемости

Проницаемость грунтов зависит от большого числа факторов. Наиболее существенно на k_ф влияют структурно-текстурные особенности грунта: гранулометрический состав, его однородность, форма и размер пор, ширина раскрытия трещин и т.п. В зависимости от этих факторов коэффициент фильтрации различных грунтов меняется в очень широких пределах. Увеличение геостатического давления приводит к уплотнению грунтов, уменьшению их пор, следствием чего является общее снижение k_ф грунтов с глубиной. Наличие защемлённых газов уменьшает k_ф. На величину k_ф также влияют и особенности фильтрующейся жидкости, а также условия фильтрации. Среди внешних факторов наибольшее влияние на k_ф оказывает температура: с её ростом происходит увеличение k_ф.