13. Водонепроницаемость грунтов? Закон Ламинарной фильтрации?

Водопроницаемость грунтов — способность водонасыщенных грунтов пропускать сквозь себя воду за счёт градиента напора. Связана с одним из важнейших процессов массопереноса в грунтах — фильтрацией воды (или иных жидкостей), изучаемой в инженерной геологии и гидрогеологии.

Грунты	kф, м/сут	Характеристика грунтов по водопроницаемости
Глины, монолитные скальные грунты	< 5 •10-5	Практически водонепроницаемые
Суглинки, тяжелые супеси, нетрещиноватые песчаники	до 5 •10-3	Весьма слабоводопроницаемые
Супеси, слаботрещиноватые глинистые сланцы, песчаники, известняки	до 0,5	Слабоводопроницаемые
Пески тонко- и мелкозернистые, трещиноватые скальные грунты	до 5	Водопроницаемые
Пески среднезернистые, скальные грунты повышенной трещиноватости	до 50	Хорошо водопроницаемые
Галечники, гравелистые пески, сильно трещиноватые скальные грунты	> 50	Сильноводопроницаемые

Закон ламинарной фильтрации

Коэффициент фильтрации. Первые эксперименты по изучению фильтрации воды в грунте были прове­дены на песках французским ученым Дарси в 1854 г. Им было установлено, что скорость фильтрации (или расход воды, протека­ющей в единицу времени через единицу площади сечения грунта) прямо пропорциональна разности напоров и об­ратно пропорциональна длине пути фильтрации.

В песчаных и тем более пылевато-глинистых грунтах при обыч­ных значениях градиента напора скорость фильтрации относитель­но невелика и движение воды имеет параллельно-струйчатый, т. е. ламинарный, характер.

И только в крупнообломочных или сильно трещиноватых скальных грунтах при очень больших градиентах напора возникают завихрения в движущемся потоке воды (турбулентность).

Поэтому уравнение часто называют законом ламинар­ной фильтрации Дарси: скорость движения воды в грунте прямо пропорциональна гидравлическому градиенту.

Коэффициент пропорциональности к называется коэффициен­том фильтрации и является основной фильтрационной характеристикой грунта. Он численно равен скорости фильтрации воды в грунте при градиенте напора и имеет размерность см/с. Коэффици­ент фильтрации грунта всегда определяется экспериментально и очень сильно зависит от гранулометрического и минерального состава грунта, а также его плотности. Поскольку диапазон изменения коэффициента фильтрации грунта очень велик, а точность экспериментального его определения от­носительно невелика, обычно его находят с точностью до порядка, т. е. значением а пренебрегают.

Отметим, что коэффициент фильтрации уже позволяет оценить скорость движения воды в грунте, а следовательно, и ее расход. С помощью приведенных выше формул нетрудно рассчитать, что приток воды в котлован через 1 м поверхности в течение суток составит: в песчаных грунтах, т. е. если в первом случае потребуется организация мощной системы водоотлива, то во втором случае фильтрацией воды в котлован можно пренебречь