[醫(yī)學(xué)]水文地質(zhì)學(xué)第二章-資料下載頁
2025-02-15 03:17本頁面
【正文】 的因素 。 作業(yè) 28:容水度、給水度、持水度與孔隙度的關(guān)系是： 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 ? 包氣帶充分重力釋水而又未受到蒸發(fā)、蒸騰消耗時(shí)的含水量稱作殘留含水量（ W0） ? 持水性：在毛細(xì)力分子作用下，巖土體能夠保持一定水量的性能 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 ? 透水性 ? 巖石的 透水性 是指巖石允許水透過的能力。 ? 表征巖石透水性的定量指標(biāo)是 滲透系數(shù) 。關(guān)于滲透系數(shù)將在第四章專門討論。在此僅討論影響巖石透水性的因素。 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 ? 我們以松散巖石為例，分析一個(gè)理想孔隙通道中水的運(yùn)動(dòng)情況。 ? 圖 2－ 9表示圓管狀孔隙通道的縱斷面，孔隙的邊緣上分布著在尋常條件下不運(yùn)動(dòng)的結(jié)合水，其余部分是重力水 ? 由于附著隙壁的結(jié)合水層對(duì)于重力水，以及重力水質(zhì)點(diǎn)之間存在流速最大。 ? 由此可得出：孔隙直徑愈小，結(jié)合水所占據(jù)的無效空間愈大。實(shí)際滲流斷面就愈小；同時(shí)，孔隙在直徑愈小，可能達(dá)到的最大流速愈小。 ? 因此孔隙直徑愈小，透水性就愈差。當(dāng)孔隙直徑小于兩倍結(jié)合水層厚度時(shí)，在尋常條件下就不透水 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 圖 2－ 9 理想圓管狀空隙中重力水流速分布 圖 2－ 10 理想化孔隙介質(zhì) （陰線部分代表結(jié)合水，箭頭長(zhǎng)度代表重力水質(zhì)點(diǎn)實(shí)際流速） 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 ? 如果我們把松散巖石中的全部孔隙通道概化為一束相互平行的等徑圓管（圖 2－ 10），則不難推知： ? 當(dāng)孔隙度一定而孔隙直徑愈大，則圓管通道的數(shù)量愈少，但有效滲流斷面愈大，透水能力就愈強(qiáng)；反之，孔隙直徑愈小，透水能力就愈弱。 ? 由此可見， 決定透水性好壞的主要因素是孔隙大小 ；只有在孔隙大小達(dá)到一定程度，孔隙度才對(duì)巖石的透水性起作用，孔隙度愈大，透水性愈好。 作業(yè) 29:決定透水性好壞的主要因素是 大小，尤其是 的大小。 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 ? 然而，實(shí)際的孔隙通道并不是直徑均一的圓管，而是直徑變化、斷面形狀復(fù)雜的管道系統(tǒng)（圖 2－ 11， a）。 ? 巖石的透水能力并不取決于平均孔隙直徑（圖 2－ 11， b），而在很大程度上取決于最小的孔隙直徑（孔喉直徑）（見圖 2－ 11， c）。 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 ? 圖 2－ 11 實(shí)際孔隙通道及其概化 ? a－孔隙通道原型；b－概化為沿程等經(jīng)的圓管； c－概化為沿程不等徑圓管 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 此外，實(shí)際的孔隙通道也不是直線的，而是曲折的（圖 2－ 11， a）。 孔隙通道愈彎曲，水質(zhì)點(diǎn)實(shí)際流程就愈長(zhǎng)，克服摩擦阻力所消耗的能量就愈大。 顆粒分選性，除了影響孔隙大小，還決定著孔隙通道沿程直徑的變化和曲折性（圖 2－ 11，a）， 因此，分選程度對(duì)于松散巖石透水性的影響，往往要通過孔隙度 。 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 ? 有效應(yīng)力原理與松散巖土壓密 ? 有效應(yīng)力原理 ? 太沙基所提出的有效應(yīng)力原理可以幫助我們分析地下水位變動(dòng)情況下巖石有效應(yīng)力的變化 以及 由此引起的松散巖石壓密問題。 ? 為分析簡(jiǎn)單起見，我們假定所討論的是松散沉積物質(zhì)構(gòu)成的飽水砂層，取任一水平單元面積 AB（或取飽水砂層頂面的 A′B′水平單元面積也可）（圖 2－ 12）。則作用在所研究的單元面積 AB上的總應(yīng)力 P為該單元之上松散巖石骨架與水的重量之和。 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 圖 2－ 12 有效應(yīng)力與松散巖石壓密 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 ? 此總應(yīng)力 P由砂層骨架（固體顆粒）與水共同承受。水所承受的應(yīng)力相當(dāng)于孔隙水壓力 u： ? u= rw h （ 2－ 1） ? 式中： rw—— 水的容重； ? h—— AB平面上水的測(cè)壓管高度 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 ? 孔隙水壓力 u可理解為 AB平面處水對(duì)上覆地層的浮托力。由于這種浮托力的存在，使實(shí)際作用于砂層骨架（顆粒）上的應(yīng)力小于總應(yīng)力。實(shí)際作用于砂層骨架上的應(yīng)力，稱作有效應(yīng)力 PZ。 ? 由于 AB平面處應(yīng)力處于平衡狀態(tài)，總應(yīng)力等于孔隙水壓力及有效應(yīng)力之和。故得： ? P=u+ PZ （ 2－ 2） ? PZ =Pu （ 2－ 3） ? 有效應(yīng)力等于總應(yīng)力減去孔隙水壓力 ，這就是著名的太沙基有效應(yīng)力原理。 作業(yè) 210:太沙基有效應(yīng)力原理： 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 ? 地下水位變動(dòng)引起的巖土壓密 ? 為了簡(jiǎn)便起見，我們假設(shè)整個(gè)含水砂層充滿水，且水位下降后其測(cè)壓管高度仍高出飽水砂層頂面 ? 這種情況下，當(dāng)由于抽水而引起測(cè)壓管高度降低時(shí)，可近似地認(rèn)為總應(yīng)力 P不變，孔隙水壓力降低△ u，相應(yīng)地有效應(yīng)力增加△ Pz 。意即原先由水承受的應(yīng)力由于水頭降低，浮托力減少而部分地轉(zhuǎn)由砂層骨架（顆粒本身）承擔(dān)： ? Pz+ △ Pz =P(u △ u ) （ 2－ 4） 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 ? 砂層是通過顆粒的接觸點(diǎn)承受應(yīng)力的。 ? 孔隙水壓力降低，有效應(yīng)力增加，顆粒發(fā)生位移，排列更為緊密，顆粒的接觸面積增加，孔隙度降低，砂層受到壓密。 ? 與此同時(shí)，砂層中的水則因減壓而有少量膨脹。 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 ? 砂層因孔隙水壓力下降而壓密，待孔隙水壓力恢復(fù)后，砂層大體上仍然恢復(fù)原狀。砂礫類巖土基本上呈彈性變形。 ? 但是，如果同樣的壓密發(fā)生于粘性土中，則由于粘性土釋水壓密時(shí)結(jié)構(gòu)發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的變化，即使孔隙水壓力復(fù)原，粘性土基本上仍保持其壓密狀態(tài)。 ? 粘性土以塑性變形為主 。 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 ? 抽水引起地下水位下降，松散巖石將被壓密，從而其孔隙度、給水度、滲透系數(shù)等參數(shù)均將變小。 ? 對(duì)于粘性土來說，這種參數(shù)值的降低是不可逆的 。 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院地球科學(xué)系 謝 謝 ！ 明德任責(zé) 致知力行
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