實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 一,、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（一）測(cè)定均質(zhì)砂的滲透系數(shù)K值,。 （二）測(cè)定滲透砂體的滲流量與水頭損失的關(guān)系,，驗(yàn)證滲流的達(dá)西定律,。 二、實(shí)驗(yàn)原理 液體在孔隙介質(zhì)中流動(dòng)時(shí)，由于粘滯性作用將產(chǎn)生能量損失,。達(dá)西（Henri Darcy）在1852-1855年間通過實(shí)驗(yàn),，總結(jié)得出滲流能量損失與滲流速度成一次方的線形規(guī)律，后人稱為達(dá)西定律,。 由于滲流速度很小,，故流速水頭可以忽略不計(jì)。因此總水頭H可用測(cè)管水頭h來表示,，水頭損失hw可用測(cè)管水頭差來表示,，即 則水力坡度J可用測(cè)管水頭坡度來表示： （1） 式中： 為二個(gè)測(cè)壓孔之間距離；h1與h2為二個(gè)測(cè)壓孔的測(cè)管水頭,。 達(dá)西通過大量實(shí)驗(yàn),，得到圓筒內(nèi)滲流量Q與圓筒斷面積A和水力坡度J成正比，并和土壤的透水性能有關(guān),，所建立基本關(guān)系式如下： （2） （3） 式中：υ為滲流簡化模型的斷面平均流速,；系數(shù)K為反映孔隙介質(zhì)透水性能的綜合系數(shù)，稱為滲透系數(shù),。 實(shí)驗(yàn)中的滲流區(qū)為一圓柱形的均質(zhì)砂體,，屬于均勻滲流，可以認(rèn)為各點(diǎn)的流動(dòng)狀態(tài)是相同的,，任一點(diǎn)的滲流速度u等于斷面平均滲流流速,，因此達(dá)西定律也可表示為： （4） 上式表明，滲流的水力坡度,，即單位距離上的水頭損失與滲流流速的一次方成正比,，因此稱為滲流線形定律。 三,、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 在直立圓筒中裝入均質(zhì)砂,，底部裝一塊濾板，實(shí)驗(yàn)用水由帶溢水裝置的穩(wěn)壓水箱供給,，恒定水流由砂體下部進(jìn)入,，滲過砂體的水由圓筒***溢出，用計(jì)量水箱與停表測(cè)定滲流量Q,，在圓筒側(cè)壁上裝兩支測(cè)壓管,，以測(cè)定滲流水頭損失。調(diào)整供水閥門可改變實(shí)驗(yàn)水頭與流量,。 四,、實(shí)驗(yàn)步驟 （一）記錄基本常數(shù)，包括實(shí)驗(yàn)圓筒內(nèi)徑D,、測(cè)孔間距ι以及砂樣有效粒徑d,、孔隙率n與水溫,。參見附錄表格。 （二）開啟供水管注水,，讓水浸透圓筒內(nèi)全部砂體并使圓筒充滿水,，一般按流量從大到小順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將供水水頭調(diào)節(jié)到大,，待水流穩(wěn)定后，即可測(cè)量兩個(gè)測(cè)壓管的水頭,，并用體積法測(cè)定滲流量,。 （三）依次降低水頭，待水流穩(wěn)定后進(jìn)行上述測(cè)量,，共測(cè)10次,。 五、成果要求與分 （一）將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)列入記錄表,。并按式（1）***（2）計(jì)算各組次的 與滲透系數(shù)K值,。 （二）給出 關(guān)系曲線與 關(guān)系曲線。 （三）求出滲流線形定律的適用范圍與相應(yīng)的臨界雷諾數(shù)Re,。 六,、注意事項(xiàng) （一）實(shí)驗(yàn)開始前要浸透圓筒內(nèi)砂體，使不留空氣,，兩測(cè)壓管內(nèi)也不存留氣泡,，Q為零時(shí)，兩個(gè)測(cè)壓管內(nèi)水面應(yīng)保持齊平,。 （二）每次實(shí)驗(yàn)時(shí),，穩(wěn)壓水箱水應(yīng)保持溢流，以使實(shí)驗(yàn)水頭恒定,。實(shí)驗(yàn)流量不能過大,，以免砂樣向上浮涌。 七,、思考問題 （一）當(dāng)砂樣有效粒徑dc不變時(shí),，流量Q為多少即為滲流實(shí)驗(yàn)上限？反過來當(dāng)流量Q不變時(shí),，dc等于多大時(shí)為實(shí)驗(yàn)上限,？若要確定達(dá)西定律的適用范圍，實(shí)驗(yàn)應(yīng)如何進(jìn)行,？ （二）盛砂樣的圓筒垂直放置,，傾斜放置或水平放置對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的Q、υ,、J與滲透系數(shù)K值有無影響,？如將圓筒倒置,，上述各值是否改變？ 八,、實(shí)驗(yàn)記錄參考表格 基本常數(shù)：筒徑D= cm ,，測(cè)孔間距= cm，砂樣平均粒徑 dc= cm,，孔隙率n= ,，滲透水溫度t= ℃，v= cm3 外形尺寸：550mm×320mm×600mm,； 容器高度精度為1mm,，容器高度為400mm。 （2）達(dá)西儀,， 分別裝有不同粒徑的均質(zhì)試樣： ①礫石（粒徑5~10mm）,； ②粗砂（粒徑0.6~0.9mm）； ③砂礫混合（①與②的混合樣）,。 （3）秒表,。 （4）量筒（10、50,、100,、200、500mL,，各5只,，1000 mL10只）。