Коэффициент фильтрации грунтов

Под водопроницаемостью подразумевают свойство грунта, которое обеспечивает возможность протекания через него воды. Расчеты по характеристике гравитационного потока основаны на законе Дарси, согласно которому скорость движения воды в порах грунта прямо пропорциональна гидравлическому градиенту (рис. 5.1):

где vp — действительная скорость движения воды в порах грунта;

kp — коэффициент просачивания, т. е. средняя действительная скорость движения воды в порах грунта при S = 1;

S — гидравлический градиент, равный h/L;

h — разность уровней воды с двух сторон фильтрующего слоя грунта, т. е. падение напора на расстоянии L;

L — длина пути фильтрации в пределах толщи грунта.

Закон Дарси справедлив для ламинарного потока; за исключением однородных крупнозернистых песков или гравия в большинстве естественных грунтов никакая турбулентность потока невозможна.

В практических задачах оказывается более удобным иметь дело с общей площадью поперечного сечения А грунтовой массы, а не со средней площадью пор. Соответственно коэффициент фильтрации k грунта определяется как фиктивная средняя скорость потока V, которая будет возникать при воздействии единичного гидравлического градиента (S=1) на общей площади поперечного сечения (поры+твердые частицы) грунта:

При этом предполагается, что. средняя площадь пор прямо пропорциональна их объему Vv. В соответствии с выражением (4.13), между коэффициентом фильтрации k и коэффициентом просачивания kp будет существовать зависимость

Расход Q за время t через общую площадь поперечного сечения грунта А может быть выражен следующим образом:

Коэффициент фильтрации k выражается в метрической системе или в сантиметрах в минуту, или в сантиметрах в секунду. Преимущество измерения последней единицы в том, что она дает более простое соотношение с английскими мерами:

На рис. 5.2 приводятся данные по широкому диапазону изменений коэффициентов фильтрации k для естественных грунтов различных типов.