2.3.1. Закон ламинарной фильтрации
2.3.1. Закон ламинарной фильтрации
Как показывают опыты, движение воды в порах грунта происходит в соответствии с законом ламинарной фильтрации.
Математическое выражение этого закона, предложенное Дарси, имеет вид:
(2.16)
где
- скорость фильтрации, или объем воды, проходящей через единицу площади поперечного сечения грунта в единицу времени; kf — коэффициент фильтрации, равный скорости фильтрации при гидравлическом градиенте i=1; i—гидравлический градиент, равный потере напора H2 — Н1 = Н отнесенной к пути фильтрации L:
i = (H2 - H1/L. > (2.16)
Закон ламинарной фильтрации (Дарси) формулируется так: скорость фильтрации прямо пропорциональна гидравлическому градиенту i.
Поскольку давление в поровой воде pw измеряется в килопаcкалях, напор выражается высотой столба воды:
H = pω/γω
где γω — удельный вес воды (кН/м3).
Коэффициент фильтрации измеряется в единицах скорости — обычно в сантиметрах в секунду или в сантиметрах в год (1 см/с ≈ 3·107 см/год). Значение его может находиться в больших пределах в зависимости от гранулометрического состава и плотности грунтов. Для песков kf = г·10-1...r·10-4 см/с; для супесей kf = г·10-3...г·10-6 см/с; для суглинков kf = г·10-5...г·10-8 см/с; для глин kf =г·10-7...г·10-10 см/с (где г — любое число от 1 до 10). Указанные значения коэффициентов фильтрации относятся к монолитным изотропным грунтам.
Если принять среднее значение коэффициента фильтрации песка kf = 10-2 см/с и глин kf = 10-8 cм/с, то окажется, что при одном и том же градиенте за одно и то же время вода пройдет в песке путь в 10 км, а в глине — в 1 см.