达西渗流试验指导达西渗流试验指导.pdfVIP

《达西渗流》实验指导 《达西渗流》实验指导 《《达达西西渗渗流流》》实实验验指指导导 实验类型：综合 实验学时：2 实验要求：必修 一、实验目的 1、测量样砂的渗透系数k值，掌握特定介质渗透系数的测量技术。 2、通过测量透过砂土的渗流流量和水头损失的关系，来验证达西定律。 二、实验内容 通过测渗流筒两测点间的压差，求出流量、流速和渗透系数。 三、仪器设备 本实验装置图如图所示。 1 达西渗流定律实验仪装置示意图 1、恒压水箱 2、进水阀 3、输水管 4、进水管 5、试验筒 6、试验砂 7、下过滤网 8、下稳水室 9、放空阀 10、水质过滤器 11、蓄水箱 12、水泵 13、排气 嘴 14、上稳水室 15、上过滤网 16、溢流管 17、出水阀 18、排气嘴 19、U型差压计 四、所需耗材 样砂、自来水 五、实验原理、方法和手段 液体在孔隙介质中流动时，由于粘滞性作用将产生能量损失。达西（HenriDarcy）在1852—1855 年间通过实验，总结出渗流能量损失与渗流速度成一次方的线性规律，后人称为达西定律。 由于渗流流速很小，故流速水头可以忽略不计。因此总水头 H可用测管水头h来表示，水头损失 h可用测管水头差来表示，则水力坡度J可用测管水头坡度来表示：w h h −h ∆h J= w = 1 2 = l l l 式中：l为两个测量管孔之间距离；h与h为两个侧压孔的测管水头。 1 2 达西通过大量实验，得到圆筒断面积A和水力坡度J成正比，并和土壤的透水性能有关，所建立基 本关系式如下： h w v= k = kJ l q = kAJ V 式中 v —— 渗流断面平均流速； k —— 土质透水性能的综合系数，称为渗透系数； q —— 渗流量； V A —— 圆桶断面面积； h —— 水头损失；w l —— 测孔间距。 当实验中的渗流区为一圆柱形的均质砂体时，属于均匀渗流，可以认为各点的流动状态是相同的， 任一点的渗流流速u等于断面平均渗流流速，因此达西定律也可以表示为： u= kJ 上式表明，渗流的水力坡度，即单位距离上的水头损失与渗流流速的一次方成正比，因此称为 渗流线性定律。 六、实验步骤 1、准备 熟悉实验装置各部分结构特征、作用性能，认识装砂圆筒内砂的种类，记录圆桶直径D、 测压孔间距l等常数。 下一步，若实验从新装干砂开始则转入步骤2，若仪器已装砂充水则转入步骤4。 2、安装试验砂 将干燥的试验砂分层装入筒内，每层2 ~ 3 cm，每加一层，用压砂杆适当压实， 装砂量以高出上测压点6 ~ 7 cm为宜。装砂完毕，在实验砂上部加装过滤网15及玻璃球。最后在试验 筒上部装接恒压水箱1，并在两法兰盘之间衬垫两面涂抹凡士林的橡皮垫，注意拧紧螺丝以防漏气漏水。 3、 新装干砂加水 旋开试验桶顶部排气嘴13及进水阀2，关闭出水阀17、放空阀9，开启水泵 对恒压水箱1供水，恒压水箱1中的水通过进水管4进入下稳水室8，如若进水管4中存在气柱，可挤 压其软管予以排除。继续进水，待水慢慢浸透装砂圆筒内全部砂体，并且使上稳水室完全充水之后，旋 紧排气嘴13及进水阀2，待接上测压计，并排气后即可试验。 4、测压架排气 待试验筒内加水完成之后，把