实验2：渗透试验

渗透深度的测量方法在科学研究和技术应用中，对渗透深度的准确测量具有重要意义。

本文将详细介绍几种常见的渗透深度测量方法，以及它们各自的特点和应用场景。

一、渗透深度测量概述渗透深度是指在多孔介质中，流体渗透过程中所达到的深度。

测量渗透深度有助于了解多孔介质的渗透性能，对于石油工程、地下水污染防控、土壤改良等领域具有实际指导意义。

二、常见渗透深度测量方法1.实验室渗透实验法实验室渗透实验法是通过在室内对多孔介质样品进行渗透实验，测量流体在样品中的渗透深度。

该方法主要包括以下步骤：（1）准备多孔介质样品，如岩心、土样等；（2）将样品放入渗透实验装置中，施加一定的压力使流体通过样品；（3）测量流体在样品中的渗透深度；（4）根据渗透实验结果，分析多孔介质的渗透性能。

特点：实验室渗透实验法操作简单，结果可靠，适用于各种多孔介质。

2.现场测量法现场测量法是指在实地对渗透深度进行测量，主要包括以下方法：（1）地下水动态监测法：通过监测地下水位的动态变化，分析渗透深度；（2）示踪剂法：向地下水系统中注入示踪剂，通过测量示踪剂浓度的变化，推断渗透深度；（3）地球物理勘探法：利用地球物理勘探技术，如电法、电磁法等，探测地下多孔介质的渗透深度。

特点：现场测量法可以直接应用于实际工程，但测量结果受地质条件、环境因素等影响较大。

3.数值模拟法数值模拟法是通过建立多孔介质渗透的数学模型，利用计算机模拟流体在多孔介质中的渗透过程，从而得到渗透深度。

特点：数值模拟法具有较高的计算精度，适用于复杂地质条件下的渗透深度预测。

三、总结渗透深度测量方法的选择需根据实际需求、测量条件以及多孔介质的特性来确定。

实验室渗透实验法、现场测量法和数值模拟法各有优缺点，可以相互补充，为渗透深度测量提供更加全面、准确的结果。

中国石油大学（油层物理）实验报告勘查08-2 08012227 蒋必辞实验二：岩石气体渗透率的测定一．实验目的1．巩固渗透率的概念，掌握气测渗透率原理； 2．掌握气体渗透率仪的流程和实验步骤。

二．实验原理渗透率的大小表示岩石允许流体通过能力的大小。

根据达西公式，气体渗透率的计算公式为：1000)(2222100⨯-=P P A LQ P K μ ()10(33m μ-) 令A Lh CQ K h Q Q P P P c w r w r 200,200;)(200000022210==-=则μ （2-5） 式中，K —气体渗透率，;1023m μ- A —岩样截面积，2cm ； L —岩样长度，cm ； 21P P 、—岩心入口及出口大气压力，0.1Mpa;-0P 大气压力, 0.1Mpa; μ—气体的粘度,s mPa ⋅ 0Q —大气压力下的流量，s cm /3；r Q 0—孔板流量计常数，s cm /3 w h —孔板压差计高度，mm ； C —与压力有关的常数。

测出C （或21P P 、）、w h 、r Q 0及岩样尺寸，即可求出渗透率。

三．实验设备（a）流程图(b)控制面板图2-3 GD-1型气体渗透率仪四．实验步骤1. 测量岩样的长度和直径，将岩样装入岩心夹持器；把换向阀指向“环压”，关闭环压放空阀，打开环压阀，缓慢打开气源阀，使环压表指针到达1.2～1.4MPa；2. 低渗岩心渗透率的测定低渗样品需要较高压力，C值由C表的刻度读取。

（1）关闭汞柱阀及中间水柱阀，打开孔板放空阀；把换向阀转向“供气”，调节减压阀，控制供气压力为0.2～0.3MPa （请勿超过0.3MPa ，否则将损坏定值器）；（2）选取数值最小的孔板，插入岩心出口端的胶皮管上，缓慢关闭孔板放空阀；（3）缓慢调节供压阀，建立适当的C 值（15～6之间最佳），同时观察孔板压差计上液面，不要使水喷出。

如果在C=30时，孔板水柱高度超过200mm ，则换一个较大的孔板，直到孔板水柱在100～200mm 之间为止；（4）待孔板压差计液面稳定后，记录孔板水柱高度、值和孔板流量计常数C ； （5）调节供压阀，改变岩心两端压差，测量三个不同压差下的渗透率值； （6）调节供压阀，将C 表压力降至零；打开孔板放空阀，取下孔板；关闭气源阀，打开环压放空阀，取出岩心。

实验二_细胞膜的渗透性实验一细胞膜的渗透性一、实验目的了解细胞膜的渗透性及各类物质进入细胞的速度。

二、实验原理将红细胞放入数种等渗溶液中，由于红细胞对各种溶质的透性不同，有的溶质可以渗入，有的溶质不能渗入，渗入的溶质能够提高红细胞的渗透压，所以促使水分进入细胞，引起溶血。

由于溶质透入速度互不相同，因此溶血时间也不相同。

三、实验用品1、器材50ml小烧杯，10ml移液管，试管(1~10cm)，试管架。

2、试剂0.1 7 mol,L氯化钠、0.17mol,L氯化铵、0.17mol,L醋酸铵、0.17mol,L 硝酸钠、0.12mol,L草酸铵、0.12mol,L硫酸钠、0.32mol,L葡萄糖、0.32mol,L甘油、0.32mol,L乙醇、0.32mol,L丙酮。

3、材料兔血。

四、实验方法1、兔血细胞悬液取50ml小烧杯一只，加1份兔血和10份0.17 mol,L氯化钠溶液，形成一种不透明的红色液体，此即稀释的兔血。

2、低渗溶液取试管一支，加入l0ml蒸馏水，再加入1ml稀释的兔血，注意观察溶液颜色的变化，由不透明的红色逐渐澄清，说明红细胞发生破裂造成100,红细胞溶血，使光线比较容易透过溶液。

3、兔红细胞的渗透性1(取试管一支，加入0.17 mol,L氯化钠溶液10ml，再加入1ml稀释的兔血，轻轻摇动，注意颜色有无变化,有无溶血现象,为什么,2(取试管一支，加入0(17 mol,L氯化铵溶液l0ml，再加入1ml稀释兔血，轻轻摇动，注意颜色有无变化,有无溶血现象?若发生溶血，记下时间(自加入稀释鸡血到溶液变成红色透明澄清所需时间)。

3(分别在另外8种等渗溶液中进行同样实验。

步骤同2。

五、实验结果将观察到的现象列入表6—1，对实验结果进行比较和分析。

表6-1不同低渗溶液下的溶血现象试管编号是否溶血时间结果分析 1.10ml氯化钠+1ml 稀释兔不溶血2.10ml氯化铵+1ml 稀释兔溶，但较慢 00:05:27:70 血3.10醋酸铵+1ml 稀释兔血溶，但较慢 00:01:47:414.10硝酸钠+1ml 稀释兔血不溶 5.10草酸铵1ml 稀释兔血溶，但较慢 00:03:57:83 6.10硫酸钠+1ml 稀释兔血不溶 7.10葡萄糖+1ml 稀释兔血不溶 8.10甘油+1ml 稀释兔血溶00:00:43:39 9.10乙醇+1ml 稀释兔血溶 00:00:25:26 10.10丙酮+1ml 稀释兔血溶 00:00:20:14 11.10蒸馏水+1ml稀释兔血溶 00:00:03:19六.实验结果分析实验结果如下:1. 能使细胞溶血的物质有:水、甘油、乙醇、丙酮2. 不能使细胞溶血的物质有:氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、葡萄糖3. 能使细胞溶血但速度较为缓慢的有:氯化铵、醋酸铵、草酸铵实验结果分析如下:1. 生物膜流动的脂双层分子构成膜的连续主体，由于相似相溶原理，一般来说分子量小、脂溶性强的非极性的分子能迅速地通过脂双层膜，不带电荷的小分子也较易通透，所以在本实验中水、甘油、乙醇、丙酮可迅速扩散通过脂双层。

实验二 渗透压法测定聚合物 分子量和Huggins 参数渗透压是溶液依数性的一种。

用渗透压法测定分子量是研究溶液热力学性质的结果。

这种方法广泛地被用于测定分子量2万以上聚合物的数均分子量及研究聚合物溶液中分子间相互作用情况。

一、实验目的1．了解高聚物溶液渗透压的原理。

2．掌握动态渗透压法测定聚合物的数均分子量。

二、基本原理1．理想溶液的渗透压从溶液的热力学性质可知，溶液中溶剂的化学势比纯溶剂的小，当溶液与纯溶剂用一半透膜隔开（见图2-l ），溶剂分子可以自由通过半透膜，而溶质分子则不能。

由于半透膜两侧溶剂的化学势不等，溶剂分子经过半透膜进入溶液中，使溶液液面升高而产生液柱压强，溶液随着溶剂分子渗入而压强逐渐增加，其溶剂的化学势亦增加，最后达到与纯溶剂化学势相同，即渗透平衡。

此时两边液柱的压强差称为溶剂的渗透压（π）。

理想状态下的Van t 'Hoff 渗透压公式：RTCMπ=--------------------------------------------- （1） 2．聚合物溶液的渗透压高分子溶液中的渗透压，由于高分子链段间以及高分子和溶剂分子之间的相互作用不同，高分子与溶剂分子大小悬殊，使高分子溶液性质偏离理想溶液的规律。

实验结果表明，高分子溶液的比浓渗透压Cπ随浓度而变化，常用维利展开式来表示：2231RT A C A C C M π⎛⎫=+++⋅⋅⋅ ⎪⎝⎭------------------------- （2） 式中A 2和A 3分别为第二和第三维利系数。

通常，A 3很小，当浓度很稀时，对于许多高分子――溶剂体系高次项可以忽略。

则式（2）可以写作：21RT A C C M π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭------------------------------ （3） 图2-1即比浓渗透压（Cπ）对浓度C 作图是呈线性关系，如图2-2的线2所示，往外推到C →0，从截距和斜率便可以计算出被测样品的分子量和体系的第二维利系数A 2。

实验二岩石渗透率的测定岩石渗透率是矿业勘探、岩土工程等领域中一个重要的指标，它用以描述岩石介质的渗流性能。

岩石渗透率的高低直接关系到地下水资源的分布和开采、石油、天然气等矿产资源的勘探和开采以及岩土工程的设计和施工等方面。

本实验通过风压法测量岩石渗透率。

实验使用的装置为恒压水源、岩石样品、U型玻璃管、风机以及压力表等设备。

实验步骤如下：1.选取样品并打磨平整：首先，选取均质、无裂缝、无孔洞的岩石样品，并在砂纸上打磨至样品表面平整。

2.制备样品：将打磨好的岩石样品置于密封容器内，用真空泵去除容器内空气，使岩石样品内部充满水。

待压力稳定后记录压强。

3.实验测量：将玻璃管装配在示波器上，并在U型玻璃管过滤器中加入适量压紧处理过的物理风干样品，将铵盐溶液定量加入恒压水源中。

4.记录数据：当水流经物理风干样品时，压力表记录下生命流经样品前后的压力差。

根据Darcy定律，计算出样品的渗透系数。

实验要点：1.根据实验需要选择适当的岩石样品，避免选择表面不平整、具有微观裂隙或孔洞的样品。

2.首先将岩石样品用真空泵泵出空气后放入密封容器中，再注入水以充满样品内部，可以保证实验的结果准确性。

3.在实验过程中要注意水流的流向和速度，确保实验数据的准确性。

4.实验结果应进行多次试验取平均值，以提高实验数据的稳定性。

总的来说，本实验通过使用风压法测量岩石渗透率，可以有效地获得岩石的渗透性能，为后续的岩土工程设计和实验提供重要的参考数据。

在实验过程中需要注意各种细节问题，并注意实验数据的错误来源，以确保实验结果的准确性。

第二章 土的渗透性和渗流问题第一节 概 述土是多孔介质，其孔隙在空间互相连通。

当饱和土体中两点之间存在能量差时，水就通过土体的孔隙从能量高的位置向能量低的位置流动。

水在土体孔隙中流动的现象称为渗流；土具有被水等液体透过的性质称为土的渗透性。

土的渗透性是土的重要力学性质之一。

在水利工程中，许多问题都与土的渗透性有关。

渗透问题的研究主要包括以下几个方面：1．渗流量问题。

例如对土坝坝身、坝基及渠道的渗漏水量的估算（图2－la 、b ），基坑开挖时的渗水量及排水量计算（图2－1C ），以及水井的供水量估算（图2－1d ）等。

渗流量的大小将直接关系到这些工程的经济效益。

2．渗透变形（或称渗透破坏）问题。

流经土体的水流会对土颗粒和土体施加作用力，这一作用力称为渗透力。

当渗透力过大时就会引起土颗粒或土体的移动，从而造成土工建筑物及地基产生渗透变形。

渗透变形问题直接关系到建筑物的安全，它是水工建筑物和地基发生破坏的重要原因之一。

由于渗透破坏而导致土石坝失事的数量占总失事工程数量的25%~30%。

3．渗流控制问题。

当渗流量和渗透变形不满足设计要求时，要采用工程措施加以控制，这一工作称为渗流控制。

渗流会造成水量损失而降低工程效益；会引起土体渗透变形，从而直接影响土工建筑物和地基的稳定与安全。

因此，研究土的渗透规律、对渗流进行有效的控制和利用，是水利工程及土木工程有关领域中的一个非常重要的课题。

第二节 土的渗透性一、土的渗透定律—达西定律（一）渗流中的总水头与水力坡降液体流动除了要满足连续原理外，还必须要满足液流的能量方程，即伯努里方程。

在饱和土体渗透水流的研究中，常采用水头的概念来定义水体流动中的位能和动能。

水头是指单位重量水体所具有的能量。

按照伯努里方程，液流中一点的总水头h ，可用位置水头Z 、压力水头w uγ和流速水头g v 22之和表示，即 1)-(2 22g v uz h w ++=γ 式(2—1)中各项的物理意义均代表单位重量液体所具有的各种机械能，其量纲为长度。

11实验二 达西渗流实验一 、实验目的1.通过稳定流渗流实验 , 进一步理解渗流基本定律达西定律。

2.加深理解渗透流速 、水力梯度 、渗透系数之间的关系 , 并熟悉实验室测定渗透系数的方法。

二 、实验内容1.了解达西实验装置与原理。

2.测定 3 种砂砾石试样的渗透系数。

3.设计性实验: 横卧变径式达西渗流实验。

三 、达西仪实验原理达西公式的表达式如下:Q =KA =KAI式中: Q 为渗透流量; K 为渗透系数; A 为过水断面面积; A H 为上 、下游过水断面的 水头差; L 为渗透途径; I 为水力梯度。

式中各项水力要素可以在实验中直接测量 , 利用达西定律即可求取试样的渗透系 数 ( K ) 。

四 、实验仪器和用品1.达西仪 ( 见图 I 2 1) 。

2.试样: ①砾石 ( 粒径为 5 -10 mm ); ②粗砂 ( 粒径为 0.6 -0.9 mm ); ③砂砾 混合 ( 试样①与试样②的混合样) 。

3.秒表。

4.量筒 ( 100 mL , 500 mL 各 1 个) 。

5.计算器。

6.水温计。

A HL实验部分12图 I2 1 达西仪装置图五、实验步骤1.测量仪器的几何参数 ( 实验教员准备) 。

分别测量过水断面的面积 ( A) , 测压管 a、b 、c的间距或渗透途径 ( L) , 记人表格 " 实验二达西渗流实验记录表" 中。

2.调试仪器。

打开进水开关, 待水缓慢充满整个试样筒, 且出水管有水流出后, 慢慢拧动进水开关 , 调节进水量 , 使 a、c两测压管读数之差最大; 同时注意打开排气口 , 排尽试样中的气泡 , 使测压管 a、b 的水头差与测压管 b 、c的水头差相等 ( 实验教员准备 , 学生检查) 。

3.测定水头。

待 a、b 、c三个测压管的水位稳定后 , 读出a、c两个测压管的水头值 ( 分别记为H a 和H c) , 记人实验记录表中。

4.测定流量。