Коэффициент фильтрации.

Фильтрацией называется движение свободногравитационной воды в грунтах в различных направлениях (горизонтально, вертикально вниз и вверх) под воздействием гидравлического градиента (уклона, равного потере напора на пути движения) напора. Коэффициентом фильтрации (k_f) принято считать скорость фильтрации при гидравлическом градиенте равном единице. При этом скорость фильтрации (V) прямо пропорциональна гидравлическому градиенту (J). v = k_f * i.

Зная скорость фильтрации, не трудно дать определение коэффициенту фильтрации:

k_ф – коэффициент фильтрации – это скорость фильтрации при i = 1 (см/сек; м/сут).

Коэффициент фильтрации для различных грунтов имеет значительный диапазон изменений, так средние значения k_ф для песков и глин может отличаться на несколько порядков. k_ф._песок = n 10^–2 см/сек, k_{ф.глина} = n 10^–8 см/сек

Водопроницаемость различных грунтов (по Н.Н.Маслову)

Коэффициент фильтрации образца грунта может быть определен с помощью прибора, снабженного пьезометрическими трубками. Если нужно ориентировочно определить коэффициент фильтрации в природных условиях, то нужно взять образцы грунта (по возможности, ненарушенной структуры) и испытать их. Однако этот способ недостаточно надежен, так как он может не дать характеристики всей области в целом. Прибегают к полевым способам определения коэффициента фильтрации по откачкам из скважины, которые дают наиболее надежное значение этой величины. При этом получается некоторое среднее значение коэффициента фильтрации для рассматриваемой области движения. Коэффициент фильтрации зависит от свойств грунта, величины и формы его зерен, а также от жидкости, протекающей в грунте, в частности от ее вязкости, а следовательно, и температуры. Обычно коэффициент фильтрации, определенный тем или иным путем, относят к температуре 0°С или 10° С.

Н. Е. Жуковский в 1888 г. обратил внимание на зависимость коэффициента фильтрации от атмосферного давления. Наблюдения показывают, что высота грунтовых вод в буровых скважинах уменьшается с увеличением атмосферного давления и увеличивается с его уменьшением, Жуковский это объясняет тем, что при падении давления упругие пузырьки воздуха, находящиеся в водоносном слое (они могут приноситься дождевыми водами), расширяются и выталкивают грунтовые воды. Уровень их в колодцах поднимается, а ключи текут быстрее. При увеличении давления будет обратная картина.

Но и при постоянном давлении наличие в грунтовой воде пузырьков воздуха изменяет степень водопроницаемости грунта, которая не остается постоянной при производстве более или менее длительного опыта. Переменность коэффициента фильтрации во времени может обусловливаться и другими физическими и химическими процессами,— например выщелачиванием растворимых солей, – а также биологическими процессами в почве.

С. А. Христиановичем дан метод изучения движения грунтовых вод при нелинейных законах фильтрации. Простейшая задача – о притоке воды к колодцу – рассматривалась рядом авторов, пришел к заключению, что для большинства грунтов (рыхлых) отклонения от стандартного закона Дарси могут иметь место лишь в непосредственной близости от скважины. При этом он указывает, что обычно зона нарушения закона Дарси является и зоной нарушения естественного состояния грунта под влиянием бурения и суффозионных (т. е. связанных с выносом частиц) процессов, происходящих при прокачке скважины.

В трещиноватых породах, повидимому, возможны более значительные отклонения от линейного закона фильтрации.