水力学及流体力学实验仪系列产品
DXY型达西定律实验仪
仪器编号：
北京新华教仪科贸有限公司
华同丰(北京)科技有限公司
https://www.doczj.com/doc/9412583253.html,
达西定律实验
一、实验目的
1.测定渗透砂体的渗透量与水头损失的关系，验证渗流的达西定律。
2.测定均质砂的渗透系数K值;
二、实验设备
设备由水泵、供水箱、存水箱及升降装置构成供水系统。实验箱内装均质砂，底部及砂体的上表面各装一块滤板，中部设二个多孔测压管测定渗流水头损失。用体积法测流量。
1—水泵2—升降定位手柄
3—供水箱4—供水箱溢流槽
5—供水调节阀6—排气软管
7—测压管8—实验箱溢流槽
9—实验箱10—多孔测压管
11—转向阀12—计量箱
13—存水箱14—泄流槽
15—泄水阀16—供水阀*实验前请用地脚螺丝调平实验台
三、实验原理及计算式
液体在孔隙介质中流动时，由于粘滞性作用将会产生能量损失。达西（Henri Darcy）在1852-1855年间通过实验，总结出渗流能量损失与渗流速度成一次方的线性规律，后人称为达西定律。
由于渗流速度很小，故速度水头可以忽略不计。因此总水头H可用测管水头h来表示，水头损失h w可用测管水头差来表示，即
于是，水力坡度J可用测管水头坡度来表示：
式中，L为两个测压管孔之间的距离，h1与h2为两个测压孔的测管水头。
达西通过实验，得到实验圆筒内渗流量Ｑ与圆筒断面积A和水力坡度J成正比，并和土壤的透水性有关，所建立基本关系式如下：Q＝KAJ v=Q/A=KJ 式中，v为渗流简化模型的断面平均流速，系数K为反映孔隙介质透水性能的综合系数，称为参透系数。
实验中的渗流区为一圆柱形的均质砂体，属于均匀渗流，可以认为各点的流动状态是相同的，任意点的渗流流速u等于断面平均渗流流速，因此达西定律也可以表示为：u= v= KJ
上式表明，渗流的水力坡度，即单位距离上的水头损失与渗流流速的一次方成正比，因此称为渗流线性定律。
Darcy’s Law 是描述以粘滞力为主、雷诺数Re< 1~10的层流状态下的地下水渗流基本定律，指出渗流速度V与水力坡度J成线性关系，V=KJ，或Q=KAJ，又称线性渗透定律。它反映了渗流场中的能量守恒与转换定律。
渗流雷诺数（Re）：
雷诺数（Reynolds number ）是判断水流呈层流和紊流状态的指数。其值为圆管内惯性力与粘滞力的比值，与地下水渗透速度（v）、含水介质颗粒平均粒径（d e）呈正比，与地下水运动粘滞系数（ν）呈反比，即 Re =v d e /ν。
渗流雷诺数用下列经验公式求：
式中，d e为砂样有效粒径、n为孔隙率。ν为实验筒断面平均流速，ν为水的运动粘性系数.
四、实验步骤
实验前一天先将实验箱内加满水，让水浸透实验箱内的全部砂体，排除实验箱内的全部气体做好前实验准备工作。
1.记录有关常数。将供水箱升到高位。置转向阀出口于量水箱泄水侧。
2.启动水泵、开供水调节阀，排除实验箱内的全部气体后方能进行实验。
用调节供水箱高度的方法来改变流量，通常流量由大到小顺次进行。
实验时供水箱一定保持少量的溢流，确保供水水头的恒定。
3.实验：①先使量水箱测管读数的初水位在2cm左右并记录；
②将转向阀的出口拨向量水箱，同时按动秒表记时，读测压管
读数，当量水箱水位达到所需高度时，将转向阀的出口拨到
泄水槽，再次按动秒表；
③记录时间、量水箱测管读数的终水位、水的温度；
④下移供水箱，用同样的方法测量约15组数据, 测量的最小压
差Δh＜1㎝。
整个实验均保持供水箱有少量溢流，待水流稳定后进行量测。开始及终了各测水温一次取其平均值。实验完毕关水泵。
五、注意事项
1.在实验前要浸透圆筒内的砂体。
2.实验时实验箱内的气体要排除干净，当Q为0时，两测压管内的水面
保持水平。
六、实验记录
仪器编号：
有关常数：筒径D＝14.6㎝，测压管间距L＝20㎝，
量水箱面积F＝㎝2砂粒有效粒径d e=0.8㎝，
空隙率n=0.418, 渗透水温t= ℃,记录表格：
实验记录表格
七、成果要求：实验报告
实验结果计算表格
旅游与环境学院《水文水资源学》实验报告
实验名称：达西定律实验
实验人：实验日期：
一、实验目的
1、测定渗透砂体的渗透量与水头损失的关系，验证渗流的达西定律。
2、测定均质砂的渗透系数K值;
二、实验设备：DXY型达西定律实验仪
三、实验原理：
四、实验步骤：
五、实验记录：
仪器编号：
有关常数：
筒径D＝14.6㎝，测压管间距L＝20㎝，量水箱面积F＝㎝2
砂粒有效粒径d e=0.8㎝，空隙率n=0.418,
渗透水温t= ℃,运动粘性系数v= ㎝2/s。
记录表格：
实验记录表格
六、实验结果：
（一）计算各组次的h w(Δh)、v、J、K。
实验结果计算表格
（二）绘制v与J关系图：
（三）实验结论：
抽水试验确定渗透系数的方法及步骤 1.抽水试验资料整理 试验期间，对原始资料和表格应及时进行整理。试验结束后，应进行资料分析、整理，提交抽水试验报告。 单孔抽水试验应提交抽水试验综合成果表，其内容包括：水位和流量过程曲线、水位和流量关系曲线、水位和时间(单对数及双对数)关系曲线、恢复水位与时间关系曲线、抽水成果、水质化验成果、水文地质计算成果、施工技术柱状图、钻孔平面位置图等。并利用单孔抽水试验资料编绘导水系数分区图。 多孔抽水试验尚应提交抽水试验地下水水位下降漏斗平面图、剖面图。 群孔干扰抽水试验和试验性开采抽水试验还应提交抽水孔和观测孔平面位置图(以水文地质图为底图)、勘察区初始水位等水位线图、水位下降漏斗发展趋势图(编制等水位线图系列)、水位下降漏斗剖面图、水位恢复后的等水位线图、观测孔的S－t、S－lg t曲线[注]、各抽水孔单孔流量和孔组总流量过程曲线等。 注意：（1）要消除区域水位下降值；（2）在基岩地区要消除固体潮的影响；3）傍河抽水要消除河水位变化对抽水孔水位变化的影响。 多孔抽水试验、群孔干扰抽水试验和试验性开采抽水试验均应编写试验小结，其内容包括：试验目的、要求、方法、获得的主要成果及其质量评述和结论。 2. 稳定流抽水试验求参方法 求参方法可以采用Dupuit 公式法和Thiem公式法。 (1) 只有抽水孔观测资料时的Dupuit 公式 承压完整井： 潜水完整井： 式中K——含水层渗透系数(m/d); Q——抽水井流量(m3/d); sw——抽水井中水位降深(m); M——承压含水层厚度(m); R——影响半径(m); H——潜水含水层厚度(m); h——潜水含水层抽水后的厚度(m); rw——抽水井半径(m)。 (2) 当有抽水井和观测孔的观测资料时的Dupuit 或Thiem公式
实验：弹力与胡克定律 河南油田高级中学 一、教学目标 1．了解形变的概念，了解弹力是物体发生弹性形变时产生的。 2．能够正确判断弹力的有无和弹力的方向，正确画出物体受到的弹力。 3．掌握利用胡克定律计算弹簧弹力的方法。 二、重点、难点分析 1．弹力是在物体发生形变后产生的，了解弹力产生的原因、方向的判断和大小的计算是本节教学的重点。 2．弹力的有无和弹力方向的判断是教学中学生较难掌握的知识，在教学中应加以注意。 三、教具 1．演示形变用的橡皮泥、棉线、泡沫塑料、木板、弹簧、木块、激光器、平面镜等。 2．演示胡克定律用的带长度刻度的木板，弹簧、钩码等。 四、主要教学过程 (一)引入新课 前边我们研究了重力的特点，这一节课我们一起研究力学中的第二种力——弹力。 (二)教学过程设计 1．弹力 先来看几个小实验。用手捏橡皮泥、用力拉压弹簧、用力压木板，它们的形状都发生了变化。 (1)形变：物体的形状或体积的改变叫做形变。形变的原因是物体受到了外力。 一块橡皮泥用手可以捏成各种形状，捏后它将保持这种形状。棉线弯曲后的形状也不再复原。把一块木板压弯后，放手木板又恢复原形。把弹簧拉长后也能恢复原形。 能够恢复原来形状的形变，叫做弹性形变。弹簧、木板、泡沫塑料等发生的形变属于这一种。
不能够恢复的形变，叫做塑性形变。棉线，橡皮泥等发生的形变属于这一种。以后重点研究弹性形变，不加说明就指这种弹性形变。 实验：用铁丝弯成一根弹簧，跟用钢丝弯成的弹簧对比。在下面挂较少的钩码时，去掉钩码，两弹簧都能恢复原长。当下面挂的钩码较多时，铁丝制作的弹簧不能恢复原长，而钢丝弯成的弹簧可以恢复原长。可以看出，弹性形变是在一定范围内成立的。 让学生举几个弹性形变的例子。 以上讨论的都是明显的弹性形变，其实有时的弹性形变是用眼看不出但又确实存在的。 实验：桌面上放激光器、两个平面镜，激光通过两个平面镜反射后照到墙上。当用手压桌子时，墙上的光点发生移动，这说明桌面发生了形变。 棉线在拉长时也发生了形变，而这种形变也是不易观察到的。 物体受力后发生形变，形变后的物体对跟它接触的物体又有什么作用呢？ 实验：木块压在泡沫塑料上，泡沫塑料形变后对木块产生向上的支持力。 弹簧拉木块时，弹簧伸长后产生对木块的弹力。 (2)弹力：发生形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。 讨论： 弹力产生的条件：物体发生形变。 定性地分析弹力的大小：跟物体发生的形变有关，跟形变物体的弹性有关。 弹力的方向：垂直于接触面，跟物体恢复形状的方向一致。 例：把书放在桌面上，书压桌面，书和桌面都有微小的变形。书要恢复原状，对桌面有一个向下的弹力，压力。桌要恢复原状有一个向上的弹力，支持力。 一般情况：凡是支持物对物体的支持力，都是支持物因发生形变而对物体产生的弹力；支持力的方向总是垂直于支持面并指向被支持的物体。 例：用绳吊重物，绳对重物是否有弹力？物体受重力和绳的拉力。物拉绳，绳拉重物，使重物和绳都有极微小的形变。发生形变的绳要恢复原形，对重物产生向上的弹力，拉力。发生形变的重物要恢复原状，对绳产生向下的弹力，拉力。 一般情况：凡是一根线(或绳)对物体的拉力，都是这根线(或绳)因为发生形变而对物体产生的弹力；拉力的方向总是指向线收缩的方向。
一任务来源 大连地铁三十里堡隧道区间结构施工受到本线第四系孔隙潜水影响，需求取该层地下水水文地质参数。 二试验目的 通过现场试验获取试验特性曲线，选择适合水文地质条件的计算公式求取水文地质参数，为确定基坑降排水设计方案提供可靠依据，合理优化施工降水方案，保护水资源。 三试验任务 al+pl）粉质粘土层进行带拟针对第四系全新统冲洪积层（Q由于试验场地条件限制，4观测孔的单井抽水试验。试验场区位置及试验井孔平面布置见附图一。 四试验工作布置 （一）水文地质钻探工作 共布置抽水试验孔1眼，井深暂定33m，实际中钻至震旦系石灰岩终孔，井径Φ600mm，管径Φ219mm(井结构见附图二)；抽水专门观测孔2眼，井深暂定33m，实际中钻至震旦系石灰岩终孔，井径Φ600mm，管径Φ400mm（井结构见附图二），6m间距布设1眼，20m间距布设1眼。 （二）抽水试验 利用单孔抽水带多个观测孔进行的抽水试验，可精确求取水文地质参数。本次试验在钻孔成井后，利用单孔抽水，同时观测2眼观测井，稳定时间分别为8、16小时，小落程出水量为大落程出水量的1/2—2/3。 （三）抽水试验观测频率、精度要求及全部试验工作时间 1．抽水试验技术要求 抽水试验的布置应满足国家现行规范的规定，同时应观测水位和水量；抽水稳定延续时间不小于8H。抽水结束后应进行恢复水位观测直至稳定。 2．静水位观测 每小时观测一次，三次所测水位相同或4小时内水位相差不超过2厘米，即为静止水位。． 3．抽水试验稳定标准 动水位无持续上升或下降趋势，若有观测孔则以距抽水主孔最远端的观测孔判定；同时考虑区域该时段的自然水位变化情况，若与区域自然水位变化一致，同样判定稳定。 4．水跃值的确定
稳定流抽水试验 一、抽水孔（主孔）的布置要求 布置抽水孔的主要根据是抽水试验的任务和目的，目的任务不同其布置原则也不同。 二、水位观测孔的布置要求 不同目的的抽水试验，其水位观测孔布置的原则是不同的。 为求取含水层水文地质参数，一般应和抽水主孔组成观测线，所求水文地质参数应具有代表性。一般应根据抽水时可能形成的水位降落漏斗的特点，来确定观测线的位置。 三、稳定流抽水试验的主要技术要求 1．对水位降深的要求 正式的稳定流抽水试验，一般要求进行三次不同水位降深（落程）的抽水，以确定Q–s间的关系，要求各次降深的抽水连续进行；对于富水性较差的含水层或非开采含水层，可只做一次最大降深的抽水试验。 2．抽水试验流量的设计 最大出水量，可根据同一含水层中已有水井的出水量推测，或根据含水层的经验渗透系数值和设计水位降深值估算，也可根据洗井时的水量来确定。欲作为生产水井使用的抽水试验钻孔，其抽水试验的流量最好能和需水量一致。 3．对水位降深和流量稳定后延续时间的要求 稳定延续时间必须从抽水孔的水位和流量均达到稳定后计算起。根据《供水水文地质勘察规范》（中华人民共和国国家标准，GB50027-2001）： （1）卵石、圆砾和粗砂含水层8h； （2）中砂、细砂和粉砂含水层16h； （3）基岩含水层（带）为24h 4．水位和流量观测时间的要求 抽水主孔的水位和流量与观测孔的水位，都应同时进行观测，应由密到疏。《供水水文地质勘察规范》（中华人民共和国国家标准，GB50027-2001）：抽水开始后的第5、10、15、20、 25、30min各测一次，以后每隔30min或60min测一次。 四、抽水试验设备及用具 1．抽水设备 选择抽水设备时，应考虑吸程、扬程、出水量、能否满足设计要求；还要考虑孔深、孔径是否满足水泵等设备下入的要求，以及搬迁难易及花费大小等。 （1）水量较大，地下埋藏浅，降深小时可用离心式水泵。 （2）埋深或降深大、精度要求高，井径足够大时可使用深井泵。 （3）精度要求不高，井径较小，则可选用空气压缩机（风泵）。 （4）井径小、埋藏较深、涌水量较小，可采用射流泵。 2．测水用具 抽水时用的测水用具包括水位计及流量计。 水位计：在抽水试验中，常用的是电测水位计、万用表水位计。 对自流水，若水位高出地表不多，可接套管测定水位；否则需安置压力计测定水位。 流量计：目前生产中所用的主要是堰箱，堰箱是前方为三角形或梯形切口的水箱。水自箱后部进入，从前方切口流出。适用于100L／s以内的流量的测定。 五、稳定流抽水试验现场资料整理的要求 对于稳定流抽水试验，除及时绘制出Q－t 和s－t 曲线外，尚需绘制出Q－s和q－s关系
胡克定律及其拓展（传统实验） 实验目的 1.探究弹性限度内引起弹簧形变的外力F和弹簧的形变量x之间是否成正比，即验证F∝x是否成立； 2.探究弹性限度内弹簧的劲度系数和其匝数之间是否成反比，即验证k∝1 N 是否 成立。 3.用作图标记法直接获取F-X的图像 实验原理 胡克定律的表达式为F=-k·x或△F=-k·Δx，其中k是常数，是物体的劲度（倔强）系数。在国际单位制中，F的单位是牛，x的单位是米，它是形变量（弹性形变），k的单位是牛/米。劲度系数在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。 弹性定律是胡克最重要的发现之一，也是力学最重要基本定律之一。胡克的弹性定律指出：弹簧在发生弹性形变时，弹簧的弹力F和弹簧的伸长量（或压缩量）x成正比，即F= -k·x 。k是物质的弹性系数，它由材料的性质所决定，负号表示弹簧所产生的弹力和其伸长（或压缩）的方向相反。 1.用弹簧挂钩上加一定质量的钩码，使得弹簧发生形变，其形变量（伸长量）为x，通过计算验证F∝x； 2.控制弹簧的匝数N，然后通过计算求出弹簧的劲度系数k并验证k∝1 N 。 3.用作图标记法画出F-X图像 实验器材 刻度尺、铁架台（带铁夹）四个弹簧白板卷尺钩码 实验步骤 课题一： 1.固定弹簧，用刻度尺测出弹簧长度l ； 2.在其弹性限度内用钩码在弹簧挂钩上加一个力F 1 ，用刻度尺测出弹簧此时长度 l 1 ； 3.仿照步骤2，得到F 2，F 3 ，F 4 ，F 5 ，F 6 和l 2 ，l 3 ，l 4 ，l 5 ，l 6 ； 4.换用另一根弹簧，重复1-3步；
5.整理器材。 课题二： 1.固定弹簧，用刻度尺测出弹簧长度l 0； 2.使弹簧匝数为N 1，在其弹性限度内用钩码在弹簧挂钩上加一个力F 1，用刻度尺测出弹簧此时长度l 1； 3.仿照步骤2，得到N 2，N 3，N 4，N 5，N 6，F 2，F 3，F 4，F 5，F 6和l 2，l 3，l 4，l 5，l 6； 4.换用另一根弹簧，再重复1-3步5次； 5.整理器材。 课题三： 1. 图一 图二 图三 图四
20120226\ 防水卷材搭接系数1.123% 外防内粘 外防外粘 方案 WORD EXCEL POWERPOINT CAD 一级建造 二级建造 达西定律 科技名词定义 中文名称：达西定律 英文名称：Darcy's law 定义1：表示液体在层流状况下，在多孔介质中单位流量与水力梯度的比例关系。 应用学科：地理学（一级学科）；水文学（二级学科） 定义2：流体流过孔隙介质时，其流速与流动方向上的压力梯度成正比。 应用学科：煤炭科技（一级学科）；煤矿安全（二级学科）；瓦斯（三级学科） 定义3：渗流水流量与水力梯度呈正比的定律。 应用学科：水利科技（一级学科）；岩石力学、土力学、岩土工程（二级学科）；土力学（水利）（三级学科） 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 目录
达西渗流公式推导 达西渗透实验与达西定律 达西定律的适用范围 展开 达西定律 Dar cy’s Law 反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。 由法国水力学家 H.-P.-G.达西在1852～1855年通过大量实验得出。其表达式为 Q=KFh/L 式中Q为单位时间渗流量，F为过水断面，h为总水头损失，L为渗流路径长度，I=h/L为水力坡度，K为渗透系数。关系式表明，水在单位时间内通过多孔介质的渗流量与渗流路径长度成反比，与过水断面面积和总水头损失成正比。从水力学已知，通过某一断面的流量Q等于流速v与过水断面F的乘积，即Q=Fv。或，据此，达西定律也可以用另一种形式表达v=KI v为渗流速度。上式表明，渗流速度与水力坡度一次方成正比。说明水力坡度与渗流速度呈线性关系，故又称线性渗流定律。达西定律适用的上限有两种看法：一种认为达西定律适用于地下水的层流运动；另一种认为并非所有地下水层流运动都能用达西定律来表述，有些地下水层流运动的情况偏离达西定律，达西定律的适应范围比层流范围小。 这个定律说明水通过多孔介质的速度同水力梯度的大小及介质的渗透性能成正比。 这种关系可用下列方程式表示：V=K[（h2－h1）÷L]。 其中V 代表水的流速，K 代表渗透力的量度(单位与流速相同, 即长度/时间)，（h2－h1）÷L 代表地下水水位的坡度（即水力梯度）。因为摩擦的关系，地下水的运动比地表水缓慢得多。可以利用在井中投放盐或染料，测定渗流系数和到达另一井内所需的时间。 在美国佛罗里达的含水层中，曾沿着多口水井，采用碳14 方法测定地下水的年龄。结果测出渗流系数为每年7 米。在渗透性能良好的介质中，渗流系数可高达每日6 米。美国还测得过每日235 米的纪录。不过，在许多地方，速率通常是每年不超过30 米。
达西渗透实验 1实验目的 （1） 测定均质沙的渗透系数k 值； （2） 测定通过沙体的渗透流量与水头损失的关系，验证达西定律。 （3） 通过试验，确定水流通过沙体的雷诺数，判别达西定律的适用范围。 2.实验设备与仪器 实验设备由活动盛水容器、溢流板、进水管、滤板、盛沙桶、溢流管和测压管组成。测量仪器为量筒、秒表、温度计。 3.实验原理 液体在空隙介质中流动时，由于液体具有粘性，在液体流动中会引起水头损失 1856年法国工程师H.Darcg 在装满沙的圆筒中进行实验。因为渗流流速极为微小，所以流速水头可以忽略不计。因此总水头H 可以用测压管水头h 来表示。水头损失h w 可以用测压管水头差来表示，即 γ/p Z h H +== （1） 21-h h h w = （2） 水力坡度可用测压管水头坡度来表示，即 L h h L h J w 2 1-== 达西分析了大量的实验资料表明，渗流量Q 与圆筒断面面积A 及水头损失h w 成正 比，与断面间距L 成反比，并和土壤的透水性有关，达西得到了如下基本关系式 L h h kA kAJ Q 2 1-== （3） L h h k kJ A Q v 21-=== （4） )/(AJ Q k = （5） 式中，v 为渗流的断面平均流速；γ/111p Z h +=，γ/222p Z h +=， k 为反映孔隙介质透水性能的一个综合系数，即渗透系数。 式（3）~（5）所表示的关系称为达西定律，它是渗流的基本定律。由式（4）可以看出，渗透速度V 与水力坡度J 成线性关系，所以达西定律又称为线性渗流定律。 渗透系数k 是反映土壤透水性的一个综合指标，其大小主要取决于土壤颗粒的形状、大小、均匀程度以及地质构造等孔隙介质的特性，同时也和流体的物性如粘滞性和重度等有关。因此k 值将随孔隙介质的不同而不同；对于同一介质，也因流体的不同而有差别；即使同一流体，当温度变化时重度和粘滞系数也有所变化，因而k 值也有所变
定律Darcy’s Law 反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。 由法国家达西在1852～1855年通过大量实验得出。其表达式为Q=KFh/L 式中Q为单位时间渗流量，F为过水断面，h为总水头损失，L 为渗流路径长度，I=h/L为水力坡度，K为渗流系数。关系式表明，水在单位时间内通过多孔介质的渗流量与渗流路径长度成反比，与过水断面面积和总水头损失成正比。从水力学已知，通过某一断面的流量Q等于流速v与过水断面F的乘积，即Q＝Fv。或，据此，达西定律也可以用另一种形式表达 v=KI v为渗流速度。上式表明，渗流速度与水力坡度一次方成正比。说明水力坡度与渗流速度呈线性关系，故又称线性渗流定律。达西定律适用的上限有两种看法：一种认为达西定律适用于的层流运动；另一种认为并非所有地下水层流运动都能用达西定律来表述，有些地下水层流运动的情况偏离达西定律，达西定律的适应范围比层流范围小。 这个定律说明水通过多孔介质的速度同水力梯度的大小及介质 的渗透性能成正比。 这种关系可用下列方程式表示：V＝K［（h2－h1）÷L］。 其中V 代表水的流速，K 代表渗透力的量度(单位与流速相同, 即长度/时间)，（h2－h1）÷L 代表地下水水位的坡度（即水力梯度）。
因为摩擦的关系，地下水的运动比地表水缓慢得多。可以利用在井中投放盐或染料，测定渗流系数和到达另一井内所需的时间。 达西定律只适用于低流速条件。 在美国佛罗里达的含水层中，曾沿着多口水井，采用碳14 方法测定地下水的年龄。结果测出渗流系数为每年7 米。在渗透性能良好的介质中，渗流系数可高达每日6 米。美国还测得过每日235 米的纪录。不过，在许多地方，速率通常是每年不超过30 米。
n n-1 n-2 3 图3 F 2 1 “探究弹力与弹簧伸长量关系”实验的研究 徐 正 海 ( 当涂第一中学 安徽 马鞍山 243100 ) 胡克定律是中学物理教学的一个基本内容，而与其相关的“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验，则是高考指定的考点之一。下面有一个的备考题，其流行解答值得思考。 ［备考题］在研究弹力与弹簧伸长量关系的实验中，首先将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，如图1所示；在其下端施加外力F （即钩码重力），实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的。用记录的外力F 与弹簧伸长量x 作出x F -图象，如图2所示。问：(1) 弹簧的劲度系数k 是多少？(2) 图线不过坐标原点的原因是什么？ ［流行解答］因为x F -图线的函数关系为x kx F F 10010+-=+-=，而图线的斜率等于弹簧劲度系数，故m N k /100=；当0=x 时，0F F -=，可见N F 10=表达了弹簧自身的重力大小，这也是引起图线不过原点的原因。 事实上，悬挂弹簧形变量的大小只与外力F 和弹簧的自重0m 有关［１］。 如图3所示，若采用“微元法”把弹簧分成n 等份，则弹簧转化模型为竖直方向上有n 个小物块，每块质量为n m 0，其间用理想轻质弹簧连接，轻弹簧劲度系数为nk ，设相邻小物块间弹簧伸长量由低往高依次为n x x x ??????,,,21，于是有g m F x nk g n m F x nk g n m F x nk n 00201,,2,+=????+=?+=?，整理k F nk n g m n n g m nF x x x x n ++=+???+++=?+???+?+?=2)1()21(0021，当∞→n 时，kx g m F +-=20，式中x 指弹簧的形变量，它为弹簧挂重时长l 与其放置水平桌面长度'0l 之差。 目前，在众多复习备考资料中，该实验的基本原理表述为：首先让弹簧自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度0l ，即原长；其次在弹簧下端悬挂质量为m 的 图１ cm x /0 1 2 3 1 2 图2
达西渗透定律 (1)达西渗透实验与达西定律 地下水在土体孔隙中渗透时，由于渗透阻力的作用，沿程必然伴随着能量的损失。为了揭示水在土体中的渗透规律，法国工程师达西(H.darcy)经过大量的试验研究，1856年总结得出渗透能量损失与渗流速度之间的相互关系即为达西定律。 图1 达西渗透实验装置图 达西实验的装置如图1所示。装置中的①是横截面积为A的直立圆筒，其上端开口，在圆筒侧壁装有两支相距为l 的侧压管。筒底以上一定距离处装一滤板②，滤板上填放颗粒均匀的砂土。水由上端注入圆筒，多余的水从溢水管③溢出，使筒内的水位维持一个恒定值。渗透过砂层的水从短水管④流入量杯⑤中，并以此来计算渗流量q。设△t时间内流入量杯的水体体积为△V, 则渗流量为q=△V /△t。同时读取断面1-1和段面2-2处的侧压管水头值h1，h2，Δh为两断面之间的水头损失。 达西分析了大量实验资料，发现土中渗透的渗流量q与圆筒断面积A及水头损失△h 成正比，与断面间距l成反比，即
（1-1） 或 （1-2） 式中i=△h/l，称为水力梯度，也称水力坡降；k为渗透系数，其值等于水力梯度为1时水的渗透速度，cm/s 。 式（1-1）和（1-2）所表示的关系称为达西定律，它是渗透的基本定律。 （2）达西定律的适用范围 达西定律是由砂质土体实验得到的，后来推广应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等。进一步的研究表明，在某些条件下，渗透并不一定符合达西定律，因此在实际工作中我们还要注意达西定律的适用范围。 大量试验表明，当渗透速度较小时，渗透的沿程水头损失与流速的一次方成正比。在一般情况下，砂土、粘土中的渗透速度很小，其渗流可以看作是一种水流流线互相平行的流动——层流，渗流运动规律符合达西定律，渗透速度v与水力梯度i的关系可在v-i坐标系中表示成一条直线，如图2(a)所示。粗颗粒土（如砾、卵石等）的试验结果如图2(b)所示, 由于其孔隙很大，当水力梯度较小时，流速不大，渗流可认为是层流, v-i关系成线性变化，达西定律仍然适用。当水力梯度较大时，流速增大，渗流将过渡为不规则的相互混杂的流动形式——紊流,这时v-i关系呈非线性变化, 达西定律不再适用。
可编辑 第四章抽水试验 抽水试验是确定含水层参数，了解水文地质条件的主要方法。采用主孔抽水、带有多个观测 孔的群孔抽水试验，包括非稳定流和稳定流抽水实验，要求观测抽水期间和水位恢复期间的水位、流量、水温、气温等内容。要求了解试验基地及其所在地区的水文气象、地质地貌及水文地质条件，了解并掌握抽水试验的目的意义、工作程序、现场记录的主要内容、数据采集与处理方法， 掌握相关资料的整理、编录方法和要求，了解对抽水试验工作质量进行评价的一般原则，能够利 用学过的理论及方法进行水文地质参数计算，并对参数的合理性和精确性进行分析和检验。 §4.1 基本要求 掌握抽水试验的目的、分类、方法及抽水试验准备工作。 4.1.1 抽水试验的目的 (1) 确定含水层及越流层的水文地质参数：渗透系数 K、导水系数 T、给水度、弹性释水系数?、导压系数 a、弱透水层渗透系数 K'、越流系数 b、越流因素 B、影响半径 R等。 (2) 通过测定井孔涌水量及其与水位下降（降深）之间的关系，分析确定含水层的富水程度、评价井孔的出水能力。 (3) 为取水工程设计提供所需的水文地质数据，如影响半径、单井出水量、单位出水量、井间干扰出水量、干扰系数等，依据降深和流量选择适宜的水泵型号。 (4) 确定水位下降漏斗的形状、大小及其随时间的增长速度；直接评价水源地的可开采量。 (5) 查明某些手段难以查明的水文地质条件，如确定各含水层间以及与地表水之间的水力联系、边界的性质及简单边界的位置、地下水补给通道、强径流带位置等。 4.1.2 抽水试验分类 抽水试验主要分为单孔抽水、多孔抽水、群孔干扰抽水和试验性开采抽水。 （1）单孔抽水试验：仅在一个试验孔中抽水，用以确定涌水量与水位降深的关系，概略取 得含水层渗透系数。 （2）多孔抽水试验：在一个主孔内抽水，在其周围设置若干个观测孔观测地下水位。通过 多孔抽水试验可以求得较为确切的水文地质参数和含水层不同方向的渗透性能及边界条件等。 （3）群孔干扰抽水试验：在影响半径范围内，两个或两个以上钻孔中同时进行的抽水试验；通过干扰抽水试验确定水位下降与总涌水量的关系，从而预测一定降深下的开采量或一定开采定 额下的水位降深值，同时为确定合理的布井方案提供依据。 （4）试验性开采抽水试验：是模拟未来开采方案而进行的抽水试验。一般在地下水天然补 给量不很充沛或补给量不易查清，或者勘察工作量有限而又缺乏地下水长期观测资料的水源地， 为充分暴露水文地质问题，宜进行试验性开采抽水试验，并用钻孔实际出水量作为评价地下水可 开采量的依据。
不同填料的渗透系数测定实验——达西定律 一、实验意义 通过描绘流速与水头差的函数关系图，来确定渗透流量与水头损失的关系，从而来验证达西定律。以及通过平行实验和对比实验，对数据进行比较处理，从而可知那些数据受到粒径的影响。 二、实验目的 1.了解达西实验装置，通过稳定流条件下的渗流实验，测定不同粒径填料的渗透系数k 值。 2.加深理解渗流速度、水力梯度、渗透系数之间的关系，并验证达西定律。 二、实验仪器 1.达西实验装置（自行设计），分别装有不同粒径的均质试样：①砂体（粒径＜0.5mm ，0.7~1mm ）；②煤块（粒径5~10mm ）；③砖块（粒径5~10mm ）。 2.秒表、量筒、直尺、温度计、电子称等。 三、实验原理 室内渗透系数测定是根据达西关于多孔介质中地下水的线性渗透定律而设计的。由达西定律，在常水头条件下，水流在单位时间内透过岩石空隙的流量（Q ）与岩石的断面面积（ω）、水力坡度（I ）成正比：测定不同试样的渗透系数。 H Q K K I L ω ω?== 式中：Q ——渗透流量（cm 3）； ω——过水断面面积（cm 2）；?H ——上下游过水断面的水头差（cm ）；L ——渗透途径（cm ）；I ——水力梯度。 由上式可推知，Q V K I I ω==，亦即，渗透系数在数值上等于水力坡度为1时，透过某单位过水断面 的渗流量（亦即渗流速度）。 达西实验装置示意图 1—试样；2—进水管；3—出水管；4—测压管；5—溢流口；6—仪器架 四、实验步骤 1 2 3 4 6 5
1．测量仪器的几何参数。 分别测量过水断面面积（ ω ）、测压管a 、b 的间距或渗透途径（L ）；记入（表1）。 2．调试仪器。 打开进水管，将水引入实验筒内，底部控制阀T 打开，此时要保持溢水管有少量水溢出，这时可以进行第一次实验。 3．测定水头 待a 、b 两个测压管的水位稳定后，读出各测压管的水头值，记入（表1）中。 4．测定流量 在进行步骤3的同时，利用秒表和量筒测量t 时间内水管流出的水体积，及时计算流量Q 。连测两次，使流量的相对误差小于5％[相对误差]，2112100% ()/2 Q Q Q Q δ -= ?+取平均值记入（表1）。 5．由大往小调节进水量，改变a 、b 两个测压管的读数，重复步骤3和4。 6．重复第5步骤8-10次。即完成8-10次实验，取得8-10组数据。 7．按记录表计算实验数据。 五、注意事项 实验过程中要及时排除气泡。 为使渗透流速—水力梯度（v —I ）曲线的测点分布均匀，流量（或水头差）的变化要控制合适。 六、实验成果 提交实验报告表（表1）。 在同一坐标系内绘出三种试样的—曲线，并分别用这些曲线求渗透系数K 值，与直接数据（表1）中实验数据计算结果进行对比。 表1 达西渗流实验报告表 仪器编号： 过水断面面积（ω） （cm ） 渗透途径（L ） （cm ） 水温 （℃）
实验一 达西定律验证实验 1 实验目的和要求 （1）测定均质沙柱的渗透系数K 值； （2）测定通过沙柱的渗流量与水头损失的关系，验证渗流的达西定律。 2 实验原理 液体在孔隙介质中流动时，由于粘滞性作用将会产生能量损失。达西（Henry Darcy ）在1852-1855年间通过实验，总结得出渗流能 量损失与渗流速度成一次方的线性规律，后人称为达西定律。 由于渗流速度很小，故速度水头可以忽略不计。因此总水头H 可用测压水头h 来表示，水头损失w h 可用测压水头差来表示，即 ， 于是，水力坡度J 可用测管水头坡度来表示： 12w h h h h J L L L -?= == 式中：L 为两个测压管孔之间距离；1h 与2h 为两个测压孔的测压水头。 达西通过大量实验，得到砂柱内渗流量Q 与过水断面面积A 和水力坡度J 成正比，并和砂的透水性能有关，所建立基本关系式如下： 12 h h Q KA KAJ L -==或者 式中v 为渗流简化模型的断面平均流速，即渗流速度；系数K 为反映孔隙介质透水性能的综合系数，即渗透系数。 实验中的渗流区为一圆柱形的均质砂体，属于均匀渗流，可以认为各点的流动状态是 相同的，任意点的渗流流速v 等于断面平均渗流流速，因此达西定律也可以表示为：v KJ =。 渗流雷诺数用下列经验公式求：1 0.750.23 e e vd R n υ = ? + 式中e d 为砂样有效粒径、v 为渗流速度、υ为流体的运动粘滞系数、n 为孔隙率。 3 实验仪器或设备 直立圆筒沙柱；供水箱；量筒；测压管；秒表等。
4 实验步骤 （1）记录基本常数，包括实验圆筒内径D 、测孔间距L及砂样有效粒径d e、孔隙率n 与水温T。 （2）开启供水管注水，让水浸透圆筒内全部砂体并使圆筒充满水；一般按流量从大到小顺 h），通过调节出水口位置高度（即序进行实验。本次实验采用固定供水箱以及该测压水头（ 1 h）来改变测压水头差。待水流稳定后，即可用体积法测定渗流量。 2 （3）依次调整水头，待水流稳定后进行上述测量，共测10次。 5 实验数据记录 （1）相关常数： 圆筒内径D=cm； 渗透路径L=cm； d= cm； 沙粒有效粒径 e 孔隙率n=； 渗透水温T=℃； 运动粘滞系数υ=cm2/s （2）实验记录表格 6 实验结果与数据处理 h，渗流量Q，水利坡度J，渗流速度v，渗透系数K，（1）计算出各测次的渗流水头损失 w 并填如下表； h的关系曲线； （2）给出流量Q与水头损失 w
单孔非稳定流抽水试验参数计算 ：（定流量） 1） 根据单孔稳定流抽水试验水位下降资料（也就是抽水稳定之前的加密数值）计算水文地质参数 本公式适合所有抽水试验前的非稳定加密观测 用Jacob 近似公式： 2.3Q 2.25T 2.3Q t s =lg +lg 4πT μ*4πT r2 （1） 第一步：先画出抽水试验开始非稳定流时的s-lgt 时间曲线。 第二步：求s-lgt 的斜率 我们称之为i 根据（1公式）s-lgt 时间曲线的斜率 就是 根据s-lgt 曲线的形态 去除非点去一段比较缓的短画一条直线，i 就是这条直线的斜率，在excel 中可以实现。（i 就是在lgt 坐标轴上一个周期的s 差值） 第三步：根据第一步代入公式 i= 转换为 2.3Q T =4πi (T 为导水系数、Q 为抽水试验出水量) T=km （m 含水层厚度、k 渗透系数） 最厚专变为 km= 2） 根据单孔稳定流抽水试验水位恢复资料（也就是抽水结束后的加密数值）计算水文地质参数 注：本计算适合以1个稳定流降深点的计算 非稳定流抽水试验水位恢复参数计算公式为： k T Q t K =ln(1+)4πMs t Q……….稳定流抽水的流量(m 3/d) t k ………抽水开始至停止的时间（就是抽水总延续时间） t T ………抽水停止时算起的恢复时间
S………水位恢复时的剩余下降值（m ） M………含水层真厚度(m) g k T Q t K =l (1+)/lg(e)4πMs t 变换后可得： T=Q 0.183i 第一步：先画出抽水试验开始非稳定流时的s-g k T t l (1+ )t 时间曲线。 第二步：求s-g k T t l (1+ )t 的斜率 我们称之为i （i 就是在g k T t l (1+)t 坐标轴一个周期的s 差值。 根据s-g k T t l (1+)t 曲线的形态 去除非点去一段比较缓的短画一条直线，i 就是，这条直线的斜率，在excel 中可以实现。 i Q =4πMKlg(e) 最后转化为T=km=Q 0.183i 因此只要求出i 就可以就得k
达西定律电子教材 《土工技术与应用》项目组 2015年3月
达西定律 （一）达西定律 早在1856年，法国工程师达西(H.Darcy)用渗透试验装置对不同粒径的砂土进行大量的试验研究，发现渗流为层流状态时，水在砂土中的渗透流速与土样两端的水头差h成正比，而与渗径长度L成反比，即渗透速度与水力坡降成正比。可用下列关系式表示： (1) 或 (2) 式中——断面平均渗透流速，cm/s或m/d； i——水力坡降，表示单位渗径长度上的水头损失（i=h/L）； k——土的渗透系数，其物理意义是水力坡降i=1时的渗透流速，与渗透流速的量纲相同，是表示土的渗透性强弱的指标； Q——渗透流量，cm3／s或m3/d; A——垂直于渗流方向的土样截面面积，cm2或m2。 式(1)、式(2)即为达西定律（或称渗透定律）的表达式。式(1)表示渗透速度与水力坡降的线性关系，即渗透速度与水力坡降成直线关系，如图1(a)所示。 渗透水流实际上只是通过土体内土粒之间的孔隙发生流动，而不是土的整个截面。达西定律中的渗透速度则为土样全截面的平均流速，并非渗流在孔隙中运动 的实际流速。由于实际过水截面小于土体截面A，因此，实际平均渗透流速大于达西定律中的平均渗透速度，两者的关系为： (3) 式(3)中 n——土的孔隙率。 （二）达西定律的适用范围 达西定律是描述层流状态下渗透速度与水力坡降关系的基本规律，即达西定律只适用于层流状态。在土建工程中遇到的多数渗流情况，均属于层流范围。如坝基和灌溉渠道的渗透量以及基坑、水井的涌水量的计算，均可以用达西定律来解决。
研究表明，土的渗透性与土的性质有关。 (1)对于密实的黏土，其孔隙主要为结合水所占据，当水力坡降较小时，由于受到结合水的黏滞阻力作用，渗流极为缓慢，甚至不发生渗流。只有当水力坡降达到某一数值克服了结合水的黏滞阻力作用后，才能发生渗流。渗流速度与水力坡降呈非线性关系，如图1(b)中的实线所示。工程中一般将曲线简化为直线关系，如图1(b)中的虚线所示，并可用下式表示： (4) 式(4)中——密实黏土的起始水力坡降。 (2)对于某些粗粒土（如砾类土）和巨粒土中的渗流，只有在水力坡降较小的情况下，渗透速度与水力坡降呈线性关系，符合达西定律。随着水力坡降的增大，水在土中的渗流呈现紊流状态，渗透规律呈非线性关系，此时达西定律不再适用，如图1(c)所示。 图1土的渗透流速与水力坡降的关系
第四章抽水试验 抽水试验是确定含水层参数，了解水文地质条件的主要方法。采用主孔抽水、带有多个观测 孔的群孔抽水试验，包括非稳定流和稳定流抽水实验，要求观测抽水期间和水位恢复期间的水位、流量、水温、气温等内容。要求了解试验基地及其所在地区的水文气象、地质地貌及水文地质条件，了解并掌握抽水试验的目的意义、工作程序、现场记录的主要内容、数据采集与处理方法， 掌握相关资料的整理、编录方法和要求，了解对抽水试验工作质量进行评价的一般原则，能够利 用学过的理论及方法进行水文地质参数计算，并对参数的合理性和精确性进行分析和检验。 §4.1 基本要求 掌握抽水试验的目的、分类、方法及抽水试验准备工作。 4.1.1 抽水试验的目的 (1) 确定含水层及越流层的水文地质参数：渗透系数 K、导水系数 T、给水度、弹性释水系数?、导压系数 a、弱透水层渗透系数 K'、越流系数 b、越流因素 B、影响半径 R等。 (2) 通过测定井孔涌水量及其与水位下降（降深）之间的关系，分析确定含水层的富水程度、评价井孔的出水能力。 (3) 为取水工程设计提供所需的水文地质数据，如影响半径、单井出水量、单位出水量、井间干扰出水量、干扰系数等，依据降深和流量选择适宜的水泵型号。 (4) 确定水位下降漏斗的形状、大小及其随时间的增长速度；直接评价水源地的可开采量。 (5) 查明某些手段难以查明的水文地质条件，如确定各含水层间以及与地表水之间的水力联系、边界的性质及简单边界的位置、地下水补给通道、强径流带位置等。 4.1.2 抽水试验分类 抽水试验主要分为单孔抽水、多孔抽水、群孔干扰抽水和试验性开采抽水。 （1）单孔抽水试验：仅在一个试验孔中抽水，用以确定涌水量与水位降深的关系，概略取 得含水层渗透系数。 （2）多孔抽水试验：在一个主孔内抽水，在其周围设置若干个观测孔观测地下水位。通过 多孔抽水试验可以求得较为确切的水文地质参数和含水层不同方向的渗透性能及边界条件等。 （3）群孔干扰抽水试验：在影响半径范围内，两个或两个以上钻孔中同时进行的抽水试验；通过干扰抽水试验确定水位下降与总涌水量的关系，从而预测一定降深下的开采量或一定开采定 额下的水位降深值，同时为确定合理的布井方案提供依据。 （4）试验性开采抽水试验：是模拟未来开采方案而进行的抽水试验。一般在地下水天然补 给量不很充沛或补给量不易查清，或者勘察工作量有限而又缺乏地下水长期观测资料的水源地， 为充分暴露水文地质问题，宜进行试验性开采抽水试验，并用钻孔实际出水量作为评价地下水可 开采量的依据。
抽水试验流程 抽水试验 1）抽水试验的方法 （1）单孔孔组抽水试验 ①单孔孔组抽水试验第一段为煤系砂岩裂隙含水层，选取抽水孔群中孔间距较近的一个孔（抽4孔）进行抽水，另一个孔（观1孔）配对进行观测，如此段时间内有同层位钻孔施工至该层位亦可作为观测孔进行观测，进行单孔孔组非稳定流抽水试验。 ②单孔孔组抽水试验第二段为奥陶系峰峰组灰岩含水层，选取抽水孔群中孔间距较近的一个孔（抽4孔）进行抽水，另一个孔（观1孔）配对进行观测，如此段时间内有同层位钻孔施工至该层位亦可作为观测孔进行观测，进行单孔孔组非稳定流抽水试验。 （2）群孔孔组抽水试验 群孔抽水试验段含水层为奥陶系灰岩含水层段，共有5个抽水孔同时进行抽水，5个观测孔同时进行水位观测，进行大型群孔非稳定流抽水试验。 2）抽水试验设备要求 （1）单孔孔组抽水试验设备、观测仪表和工具 ①抽水设备使用空压机、潜水泵或提桶抽水； ②流量使用标准水箱或三角堰观测； ③水位用电测水位计观测； ④水温可用温度计测量。 （2）群孔孔组抽水试验设备、观测仪表和工具 ①抽水设备：抽2、抽3、抽4、抽5四各孔套管为Φ325mm，选用250QJ 型水泵，排量 100m3/h、扬程150m左右；抽1孔套管为Φ219mm，选用150QJ 型水泵，排量30～50m3/h、扬程120～150m左右； ②配置:全套标准配置是指泵体、电机和按扬程配带电缆、配电柜、启动控制柜、出水管、弯头、连接件、连接螺丝、止水密封件等安装用配件材料； ③水量、水位和水温观测仪表和工具 A.抽水时用三角堰观测流量； B.使用电测水位计观测水位；
C.用温度计观测水温。 3）煤系地层抽水试验技术要求 （1）抽水试验前准备工作 ①试验前应对抽水孔（抽4）（钻至13号煤层隔水层底板底部）、观测孔（观1）（进度与抽水孔相等，亦钻进到13号煤层隔水层底板底部）进行洗孔； ②试验开始前2日，必须在每天的同一时间测量抽水孔和观测孔中的水位。并对所有施工完这一段（煤系砂岩裂隙含水层）的抽水孔、观测孔统一进行一次稳定水位观测。 （2）抽水试验技术要求 抽水试验采用1次降深的非稳定流抽水，并进行非稳定流量、水位观测和恢复水位观测。 ①降深 根据SK24孔简易抽水试验资料来看，煤系砂岩裂隙含水层的单位涌水量小于0.005L/s·m，故本次单孔孔组抽水试验作一次最大降深非稳定流抽水，估计水位最大降深S max≧20m。 ②稳定延续时间 当抽水试验形成的渗流场达到近似稳定（水位波动≤降深的1%，空压机抽水时≤20～30cm，涌水量波动不超过抽水量的3%）时，再延续10小时结束。 （3）水位及流量等观测要求 ①抽水前1小时整点对抽水孔（抽2孔）和观测孔（观1孔）观测一次； ②从抽水设备开启时刻，同时观测水位和流量，观测时间要求先密后稀，开始时从0、5、10、15、20、25、30、40、50、60、70、80、100、120、140、160、190、220分钟、……，以后每隔30分钟、一小时、二小时、……观测一次，直至稳定。抽水孔流量、水温和水位亦同时观测； ③达到稳定后，停抽进行抽水孔和观测孔恢复水位观测。亦是先密后稀从0、5、10、15、20、25、30、40、50、60、70、80、100、120、140、160、190、220、……，以后每隔30分钟、一小时、二小时、……观测一次，直到稳定为止； ④水温观测：抽水过程应在出水口每隔4小时同时观测一次气温和水温值；
双环渗透 8.1试验的目的 双环法试验是野外测定包气带非饱和松散岩层的渗透系数的常用的简易方法，试验的结果更接近实际情况。利用这个试验资料研究区域性水均衡以及水库、灌区、渠道渗漏量等都是十分重要的。 8.2试验的适用范围 对砂土和粉土，可采用试坑法或单环法，对粘性土应采用试坑双环法 8.3试验的基本原理 水在土中的流动符合达西定律，水在土的孔隙中流动时，大多数情况下流速较小，可以认为属于层流（即水流流线相互平行的流动）。则渗透速度与水力坡降成正比。当水力坡降为1时的渗透速度称为土的渗透系数。对于饱和土的渗透现象常用达西定律来表示。即 v= k =或 kIF q I 在一定的水文地质边界以内，向地表松散岩层进行注水，使渗入的水量达到稳定，即单位时间的渗入水量近似相等时，再利用达西定律的原理求出渗透系数（K）值。在坑底嵌入两个高约50cm，直径分别为0.25m和0.50m的铁环，试验时同时往内、外铁环内注水，并保持内外环的水柱都保持在同一高度，以0.1m为宜，由于外环渗透场的约束作用使内环的水只能垂向渗入，因而排除了侧向渗流的误差，因此它比试坑法和单环法的精度都高。 8.4 试验仪器及制样工具 双环、铁锹、水平尺、量筒、笔直的树枝 双环：（外环：上底0.5m，下底0.5m，高0.25m；内环：上底0.25m，下底0.25m，高0.25m）。 8.5试验的操作步骤 （1）选择试验场地，最好在潜水埋藏深度大于5m的地方为好。如果潜水埋深小于2m时，因渗透路径太短，测得的渗透系数不真实，就不要使用渗水试验； （2）按双环法渗水试验示意图，安装好试验装置。 （3）往内、外铁环内注水，并保持内外环的水柱都保持在同一高度，以0.1m为宜。 （4）按一定的时间间隔观测渗入水量。开始时因渗入量大，观测间隔时间要短，
常州国家级动画产业西太湖基地津通园区D区住宅非稳定流抽水试验报告 工程负责人：王建君 报告编写人：赵雪春 校对：周鹏 审核：潘政 常州市中元建设工程勘察院有限公司 二O一二年五月 目录 文字部分： 一、工程概况与抽水试验目 (1) 二、场地地层条件 (1) 三、场地水文地质条件 (1) 四、试验方案井的结构和试验过程 (1) 五、水文地质参数计算 (2) 六、结论 (3) 图表部分 1.《水位降深、出水量观测资料一览表》……………………2张 2.《水文地质综合柱状图》……………………………………1张 3.《1# 井(观测井)非稳定流抽水试验配线图》………………1张 4.《2# 井(观测井)非稳定流抽水试验配线图》………………1张
一、工程概况与抽水试验目的 拟建常州国家级动画产业西太湖基地津通园区D区住宅位于常州市武进经发区西太湖大道东侧，稻香路北侧，具1层地下室，埋深5米。 拟建项目基坑要在微承压含水层中开挖，为安全施工，必须进行基坑降水与支护措施。本次抽水试验的目的在于查明微承压含水层的水文地质计算参数，为基坑降水施工设计提供可靠的依据。 二、场地地层条件 拟建场地地势较平坦，分布地层为全新世（Q4）沉积物，影响基坑开挖的土层分布情况自上而下简述如下（据抽水井附近静力触探资料）： ①层素填土：层厚0.50m，层底埋深0.50m。 ②层粘土：层厚1.40m，层底埋深1.90m。 ④层粉土：层厚2.20m，层底埋深4.10m。 ⑤层粉土夹粉砂：层厚6.00m，层底埋深10.10m。 ⑥层粉砂：层厚6.50m，层底埋深16.60m。 ⑦层粘土：层厚3.40m，层底埋深20.00m。 三、场地水文地质条件 拟建场地在基坑开挖过程中，主要受浅层微承压水影响，浅层微承压水分布于④粉土、⑤层粉土夹粉砂及⑥层粉砂层内，在整个拟建场地分布区域内，此含水层分布较稳定，含水层顶板埋深为1.90米，底板埋深为16.60米，含水层厚度为14.70米，承压水位埋深2.50米（抽水井水位），承压水头相当于青岛黄海标高-1.50米。微承压水接受大气降水的入渗补给。 四、试验方案、试验井的结构和试验过程 1、试验方案 为取得比较可靠的成果，本次抽水试验采用带两个观测井和理论比较完善的完整井非稳定流抽水试验方法，抽水井远离补给和隔水边界。在拟建场地东北部沿西东向布置一条试验线，由三口井组成，一井为抽水井，两井为观测井，抽水井距1#井(观测井)和2#井(观测井)的距离分别为5.0m和10.0m。 2、试验井的结构 抽水井和观测井成孔直径均为350mm，井深均为22.00m，井管全部采用150mmPVC波纹管（结构图见图1）。含水层部位为过滤器，下部接沉砂管，过滤器外缠60目尼龙网布2层，过滤器部位回填粗石英砂，充作滤层。井深6.00米以上回填粘土球并夯实，以防地面水渗漏到试验层中。 3、试验过程 抽水试验严格按定流量非稳定流承压完整井抽水试验有关要求进行，清水井后即下过滤器和井管，动水回填滤层至设计深度厚后填入粘性土，浸泡3小时后，用冲水头活塞洗井，直到水清砂净为止。 试验前进行了试抽，调整好泵量，并初步了解抽水量与动水位变化的情况。 正式抽水历时1440分钟，采用电测水位计测动水位，用水表计流量，测的稳定流量Q为69.6m3/d（2.9m3/h），抽水井最大降深为2.39m；1#井(观测井)最大降深为1.31m；2#井(观测井)最大降深为0.99m。 抽水停泵后即观测恢复水位，以恢复后的稳定水位作为静止水位，静止水位为地面以下2.54m（以抽水井为标准），相当于黄海高程-1.54m。