Фільтрація в грунтах
Фільтрація в грунтах
Грунти, скельні і нескельні, складаються з дискретних елементів, між якими можуть фільтруватися рідини і гази.
Фільтрація визначає перебіг більшості природних і антропогенних процесів, досліджуваних в інженерній геології. Склад і стан підземних вод у ґрунтах визначають властивості грунтових масивів, тому вивчення підземних вод та їх динаміки є необхідною частиною інженерно-геологічного вивчення геологічного середовища.
Підземні води, інші рідини, а також гази в земній корі укладені і рухаються в порах, тріщинах і великих порожнинах суффозионного, карстового або іншого походження.
Відстань між порами вимірюється одиницями або частками міліметрів, між тріщинами - десятками сантиметрів і метрами, у неоднорідних тріщинуватих масивах відстані між каналами фільтрації складають десятки і сотні метрів. Це змушує в практиці інженерно-геологічних розрахунків і досліджень по-різному моделювати пористі, тріщинуваті масиви.
Нескельні піщані і піщано-глинисті грунти, як правило, позбавлені тріщин. Фільтрація йде по дрібних порах, відстань між якими на багато порядків менше розміру інженерних споруд. Це в більшості завдань дозволяє моделювати нескельні грунти суцільний водопроникної середовищем. Модель суцільного середовища прийнято в класичній теорії фільтрації і успішно застосовується більш 100 років.
За умовою математичного аналізу середа моделі однорідна і не змінює параметрів до нескінченно малих обсягів. Це математичне умова може входити в протиріччя з геологічної реальністю при аналізі фільтрації в малих обсягах грунту, близьких за розміром до окремих каналів фільтрації. Таким чином, область застосування моделі суцільного середовища обмежена розрахунком процесів, що протікають у великих обсягах грунту і біля великих споруд.
Геометрія водопроводящего простору, фільтраційна неоднорідність і фільтраційні моделі грунту.
Статистичний аналіз показує, що великим і однорідним, безумовно, можна вважати тіло, лінійні розміри якого в 103 разів більше відстані між каналами фільтрації. Для великих пісків, наприклад, це обсяг понад 1 м3. Для тіла, лінійні розміри якого в 10-1000 разів більше відстані між каналами фільтрації, модель суцільного середовища може застосовуватися умовно. Таке тіло необхідно розглядати як неоднорідне. У зв'язку з цим можна розглядати як суцільну середу піски в фільтраційному приладі, де випробовується близько 1 дм3 грунту. Для тіла, лінійні розміри якого перевищують відстань між тріщинами або породами не більше ніж в 10 разів, вплив окремих каналів фільтрації, стає настільки значно, що статистичне усереднення результатів випробувань призводить до отримання сильно зміщених оцінок. У зв'язку з цим до тіл такого розміру неможливо застосувати модель суцільного середовища. Наприклад, безглуздо відчувати гравійно-гальковий грунт у фільтраційному приладі з камерою об'ємом близько 1 дм3.
Як видно, модель суцільного середовища для нескельними грунтів застосовується для розрахунку фільтрації практично у будь-яких споруд. Інакше йде справа з тріщинуватими скельними і напівскельними ґрунтами. При частій мережі тріщин канали фільтрації розташовані через 0,1 м, а в середніх умовах - приблизно через 1 м, тому модель суцільного середовища, безумовно, може застосовуватися до однорідним трещиноватым масивів з поперечником понад 1 км. Умовно, з урахуванням неоднорідності, суцільний середовищем можна вважати тріщинуватий масив з поперечним розміром 10-100 м. Тріщинуватий масив з поперечником менше 10 м в середніх умовах не можна приймати за суцільну середу. У поширених випадках, коли фільтрація йде переважно по окремим великим тектонічним тріщинам або зон, нижня межа моделі суцільного середовища відсувається до масиву з поперечником в 100 і навіть 1000 м. Тому для тріщинуватих середовищ актуальна побудова моделей фільтрації в середовищі з дискретних елементів.
Нижче окремо розглянуто фільтрація в пористих піщано-глинистих грунтах і тріщинуватих масивах.
Фільтрація в дисперсних ґрунтах.
Відповідно особливостям проникного простору в першому випадку основну увагу приділено моделям суцільного середовища, а в другому - виключно моделям з дискретних елементів. Це пов'язано з тим, що закони фільтрації у великих тріщинуватих масивах тотожні законам, застосовуваним для пористих середовищ.
Нерідко в одному скельному масиві або шаруватої товщі є порові і тріщинні канали фільтрації. Тоді застосовують модель з «подвійний місткістю». Прикладами порід з такою місткістю можуть служити пористі пісковики, конгломерати, вапняки, базальти, пемзи, вулканічні туфи.
Проникність пухких (піщано-глинистих) порід. Закон фільтрації. Проникність як характеристика фільтруючого середовища кількісно виражається при формулюванні закону фільтрації, який пов'язує швидкість фільтрації (відношення витрат потоку до площі його поперечного перерізу) з градієнтом напору.
При зазвичай мають місце малих швидкостях фільтрації режим течії є ламінарним і залежність виражається лінійним законом Дарсі. Величина коефіцієнта фільтрації залежить від геометрії порового простору і гідродинамічних властивостей фільтрується рідини (щільності і в'язкості).
При вивченні фільтрації рідин з змінними гідродинамічними властивостями замість коефіцієнта фільтрації зручніше користуватися коефіцієнтом проникності, який не залежить від гідродинамічних властивостей рідини і зв'язується з коефіцієнтом фільтрації.
Закон Дарсі має дуже широку область застосування і по праву вважається основним законом фільтрації. Разом з тим існують умови, при яких порушується закон Дарсі, причому мають місце верхня і нижня межі його використання
Верхня межа застосування закону Дарен проявляється в породах високої проникності при великих швидкостях фільтрації.
Гідність двучленной залежності.
Природа її пов'язана з суттєвим проявом інерційних і пульсуючих сил, які пропорційні квадрату швидкості фільтрації. Виходячи з принципу незалежності дії в'язкого тертя та інерційно-пульсуючих сил, можна припускати, що найбільш достовірною формою основного закону фільтрації в цьому випадку є двучленная залежність, запропонована в якості загального закону фільтрації і надалі обґрунтоване низкою теоретичних і експериментальних досліджень.
Перевагою двучленной залежності є її універсальність, оскільки вона охоплює граничні умови: наступ ламінарного режиму при малих швидкостях фільтрації і турбулентного режиму при дуже великих швидкостях фільтрації, коли можна знехтувати лінійним членом порівняно з квадратним. В цьому сенсі така залежність набагато краще використовується іноді степеневої залежності, яка може застосовуватися лише в обмежених межах. Оскільки до того ж не є фактичних доказів порівняльних переваг степеневої залежності по відношенню до двучленной, то її використання для пористої середовища можна вважати виправданим.
Порушення лінійного закону фільтрації можуть мати місце лише в високопроникних породах в зоні різкої інтенсифікації фільтраційного потоку, тобто в умовах, що зустрічаються в гідрогеологічної практиці досить рідко; наступ ж турбулентного режиму для натурних умов взагалі нереально. Тому необхідність використання двучленного закону фільтрації виникає порівняно рідко і в кожному випадку вимагає спеціального обґрунтування.
Набагато більший принциповий і практичний інтерес представляє аналіз аномалій основного закону фільтрації, що виникають при малих швидкостях фільтрації, характерних для слабопроникних порід. Природу цих аномалій пов'язують з впливом сил молекулярної взаємодії частинок води і породи.
Геометрична і фізико-хімічна характеристики проникності.
Зауважимо, що природа фільтраційних аномалій при ультрамалых швидкостях фільтрації ще зустрічає дуже різні тлумачення, причому є і негативні дані про реальному прояві початкового градієнта фільтрації.
Для виявлення зв'язку проникності з геометрією пористої середовища розглянемо найпростішу модель у вигляді пучка капілярних трубок з однаковим радіусом.
Використовуючи для швидкості течії в таких трубках формулу Пуазейля і враховуючи звивистість течії в пористої середовищі коефіцієнтом, можна отримати формулу для коефіцієнта фільтрації.
Складний і порівняно слабо вивчений характер має залежність проникності порід від фізико-хімічної обстановки, суттєво впливає на структуру пористого середовища і проникність піщано-глинистих порід. Експериментальні дослідження, проведені В. М. Гольдберг та Н. П. Скворцовим, показали, що їх проникність залежить не тільки від змісту, але і від складу глинистих частинок, причому вплив монтмориллонитовой глини виявляється помітно більшим, ніж гидрослюдистой, що пояснюється більшою обмінною ємністю першої, активно розвиває свої гидратно-іонні дифузні слон. У всіх випадках найменшою виходить проникність для прісної води, із збільшенням ж концентрації розчину проникність змінюється спочатку доволі різко, а потім практично стабілізується. Експериментами встановлено, що проникність для кислих розчинів більше, ніж для основних.
Коефіцієнт проникності глинистих порід істотно зростає (в декілька разів і на порядок) зі збільшенням температури. Зростання проникності відрізняється як для прісних, так і для мінералізованих (хлоридних та сульфатних) вод. При змінному за величиною і спрямованістю температурному режимі фільтрації (зміна нагрівання породи охолодженням) відзначаються значні залишкові зміни проникності глин, тобто свого роду температурної гістерезис.
Під спільним впливом зростання температури і концентрації хлоридних розчинів і залежно від мінералогічного типу глин коефіцієнт проникності може збільшитися на один-два порядки.
Вологоперенос у ненасиченому зоні грунту.
Ряд експериментальних досліджень проведено вивчення зв'язку між водо - і повітропроникність різних порід, причому для чистих піщаних порід отримано добре узгодження водо - і повітропроникності, а для глинистих порід ці показники можуть істотно відрізнятися без виявлення будь-якої кореляції між ними.
Вологоперенос у ненасиченому зоні. При влагопереносе в зоні неповного насичення, яка характеризується негативними тисками у воді, замість висоти тиску використовується висота всмоктування, яка зв'язується з вологістю так званої вологості характеристикою, зазвичай добре аппроксимируемой кривий/
Експериментальними дослідженнями доведено, що при влагопереносе швидкість фільтрації визначається законом Дарсі, в якому коефіцієнт фільтрації (вологопереносу) сильно залежить від відносної вологості w.
Ємнісні властивості гірських порід. Ємнісні властивості гірських порід відображають їх здатність до зміни водонасичення в процесі нестаціонарної фільтрації шляхом зміни ступеня заповнення пор, тріщин водою або в результаті зміни парового об'єму водонасичених гірських порід, відповідно в першому випадку говорять про гравітаційної ємності, а у другому - про пружної ємності гірських порід.
Гравітаційна ємність. У безнапірних пластах при нестаціонарному режимі відбуваються зміни вільної поверхні потоку, що призводять при зниженні рівнів до осушення пласта, а при підвищенні рівнів до його насичення. Для характеристики цього процесу використовується величина гравітаційної ємності пласта р., що представляє собою зміну кількості води в порах при гравітаційному насичення або осушення, віднесена до обсягу грунту.
З балансової точки зору гравітаційна ємність характеризує надходження або віддачі води на вільній поверхні водоносного пласта, так що розглянута в якості гравітаційної ємності пласта величина являє собою зміну ємності гравітаційної зони в одиничному елементі (одиничної площі горизонтального перерізу) безнапірного пласта AV0, віднесене до зміни рівня вільної поверхні потоку АНСП.
Формування гравітаційної ємності.
Формування гравітаційної ємності являє собою досить складний динамічний процес, оскільки при нестаціонарної фільтрації відбувається переформування капілярної зони, пов'язане з необхідністю передачі води з верхньої її частини на вільну поверхню гравітаційної зони. Так, при зниженні рівня капілярна зона в початковий період поступово розтягується, і тільки при досить тривалому рівномірному зниженні рівня настає динамічна рівновага капілярної зони, коли епюра вологості по її висоті не змінюється, а лише опускається паралельно самій собі зі швидкістю опускання вільної поверхні. Цей процес призводить до того, що в початковий період розвитку нестаціонарного режиму водовіддача має уповільнений характер, так що коефіцієнт водовіддачі поступово збільшується, досягаючи граничного значення лише при стабілізації епюри капілярної вологості в зоні.
Кількісні закономірності динаміки водовіддачі вивчені поки досить слабо. Для обліку цього процесу при інтерпретації даних дослідних відкачок в безнапірному потоці широко використовується гіпотетичне уявлення Н. Боултона про науковому характері мінливості водовіддачі в часі. Це уявлення аналогічно моделі «капілярної кайми», в якій передбачається, що капілярна зона є повністю водонасыщенной, маючи в межах капілярної висоти деякий коефіцієнт фільтрації. Перевірка цієї моделі на експериментальному матеріалі показує, що вона дозволяє задовільно описати процес водовіддачі, проте величина при цьому істотно залежить від швидкості опускання вільної поверхні.
Для опису динаміки гравітаційної ємності рекомендується використовувати в якості моделі капілярної зони подання її набором капілярів з розподілом діаметрів у відповідності із залежністю.
Складний характер динаміки гравітаційної ємності.
На динаміку гравітаційної ємності може чинити сильний вплив гетерогенність порід, що проявляється у затримці розвитку процесу вологообміну, а при насиченні - у формуванні зон затисненого повітря.
Дуже складний характер динаміки гравітаційної ємності відзначається при немонотонных процесах зміни рівня вільної поверхні, особливо при наявності інфільтрації. В цьому випадку розрахункові величини в., які визначаються згідно з висловом, можуть навіть виявитися фізично нереальними, наприклад великими пористості або негативними. В таких умовах використання параметрів ємності стає безглуздим, і слід переходити до спільного розгляду потоку в насиченої і ненасиченої зонах.
Пружна ємність характеризує зміну ємності водоносних пластів, обумовлене їх деформаціями, що виникають при зміні напруженого стану пласта внаслідок дії гідродинамічних факторів.
Зміна напору води викликає зміну тиску на мінеральний скелет водоносної породи і його деформування. Як правило, приймається, що деформації протікають практично одночасно з додатком навантаження, а зв'язок між деформаціями і напруженнями лінійна. Тоді деформації породи описуються законом компресії.
Пружна ємність, так само як і гравітаційна, має динамічністю, обумовленої неоднорідністю порід і пласту. В якості найпростішої моделі, що описує вплив цього фактора, використовується схема середовища з подвійною ємністю або тріщинно-норовым будовою. У цій схемі порода представляється складається з слабопроникних (пористих) блоків, які рівномірно прорізаються системою проникних каналів (тріщин); при цьому блоки зосереджують основну ємність породи, а канали обумовлюють її проникність. У схемі з подвійною ємністю будова породи вважається квазиоднородным, оскільки ємність блоків, а також проникність і ємність каналів приймаються в межах пласта однаковими.
Чергування піщаних і глинистих шарів.
Така ж схема формування ємності може використовуватися і для обліку шаруватого будови пласта, представленого, наприклад, чергуванням піщаних і глинистих шарів. У цьому випадку глинисті шари відіграють роль блоків, а піщані шари - провідних каналів.
В подальшому розвитку теоретичних досліджень цього напрямку можна відзначити вивчення більш складних схем напруженого стану водоносних пластів та облік реологічних властивостей гірських порід.
Численні натурні спостереження показують, що в багатьох випадках при інтенсивному водоотборе (а також при видобутку нафти та газу) осідання поверхні землі можуть досягати декількох метрів.
Для тектонічних тріщин характерна прямолінійність і закономірне розташування у просторі. Це можна віднести до всіх тріщин у гірських породах, хоча для тектонічних тріщин зазначені особливості найбільш характерні. Прямолінійність означає не тільки відсутність істотних вигинів тріщини, але і значну її протяжність. Довжина тріщини завжди на багато порядків перевищує ширину, або розкриття. Причому величина розкриття зберігається в середньому постійній на значних відрізках або по всій довжині тріщини. Тому в деяких інженерних задачах доцільно розгляд гідравліки потоку в одній або декількох тріщинах, а оцінка потоку підземних вод через масив можлива на основі аналізу моделі тріщинуватості, що відбиває закономірності будови мережі тріщин.
Зазначені загальні особливості тріщин в гірських породах є виразом фундаментальних законів теорії крихкого руйнування: прямолінійність пояснюється симетрією поля напружень відносно осьової площини тріщини; значна протяжність тріщин зумовлена розвитком в кожному елементарному об'ємі масиву переважно найдовшою тріщини незалежно від того вона розвивається як рівноважна або як нерівноважна. У цьому фізично виражається геологічний закон унаследованности розвитку структури.
Фільтрація в скельних грунтах.
Наслідком розвитку найбільш великої тріщини є збереження породи в блоках, прилеглих до тріщини, іншими словами, існування в масиві блоків значного обсягу без тріщин.
Потік води в окремій тріщині. Розглянемо послідовно рух води в одиночній тріщині, в мережі з безлічі пересічних тріщин і, нарешті, фільтраційні властивості масиву з безліччю тріщин.
Результати експериментального вивчення руху води в щілинах і тріщинах з гладкими стінками дозволяють укласти, що у всьому діапазоні параметрів процесу рух рідини в щілинах строго слід рівнянь класичної гідравліки.
Розрахований витрата для гладкої щілини на 10-15 % більше експериментальної. Витрати води, обчислені для шорстких щілин, виявилися менше реальних. Причому поправка е краще, ніж е. Однак врахування шорсткості по Р. М. Ломизе і К. Луї не дав виграшу в точності.
Формула для гладкої щілини дає завищений витрата, але вноситься систематична похибка невелика в порівнянні з випадковою похибкою, пов'язаної з неточністю вимірювання ширини тріщин у натурі. Необхідно мати на увазі, що ширина тріщини при розрахунку зводиться в третю ступінь. Тому в розрахунках руху води по мережах тріщин слід користуватися формулою для гладкої щілини. Порівняння витрат води, що пропускається мережами тріщин, з витратами, розрахованими за умови відсутності шорсткості, підтвердив цей висновок.
Тріщини, заповнені фільтруючим матеріалом, можна розглядати як пласти з потужністю, яка дорівнює ширині тріщини і рівним коефіцієнту фільтрації заповнювача.
Рух води по мережах тріщин. У реальних масивах завжди присутня безліч тріщин, які перетинаються і перериваються. Струменя підземних вод, що рухаються за ним, то зливаються у великому каналі, то знову розтікаються по дрібних. На процес фільтрації істотно впливають варіації розкриття тріщин, обмеженість їх по довжині, часткове заповнення рихлим фільтруючим матеріалом і інші особливості структури мережі тріщин.
Основні класи мереж.
За взаємною орієнтування тріщин виділяються три основних класи мереж: системні; полігональні; хаотичні. У системної мережі тріщини взаємно квазипараллельны, тобто утворюють системи. У хаотичній сітці орієнтування тріщини не впорядкована. Полігональна решітка займає проміжне положення між системою і хаотичною. В такій решітці є одна система взаємно паралельних тріщин. Крім того, існує група перпендикулярних систем тріщин. Ці тріщини в зрізі, паралельному системі, утворюють полігони з трьома-сімома сторонами.
За характером взаємного розташування кінців тріщин або за ступенем досконалості розчленування масиву тріщинами розрізняються безперервна, переривчаста і розірвана решітки. Відповідно можна говорити про масивах розбірних, тріщинуватих і монолітних. Ці поняття відносні. У будь-якому розбірному масиві можна знайти хоча б невеликий моноліт без пов'язаної мережі тріщин. Крім того, кожен монолітний масив не безмежний і десь має наскрізну ланцюг водопровідних тріщин.
Метод лінійних елементів запропоновано для розрахунку витрат, швидкостей і напорів водного потоку тріщинуватих масивів. Він застосовний до мереж тріщин різної конфігурації за винятком розірваних. Розрахунок ведеться на моделі масиву. Розглядається плоске переріз кінцевого об'єму масиву. Тріщини в перерізі представлені пересічними лініями. Мережа тріщин складається з елементарних відрізків, з'єднаних у вузлах мережі. Кожен лінійний елемент мережі має індивідуальну характеристику. Для нього повинні бути встановлені довжина і середня ширина. Якщо є пухкий заповнювач, то встановлюється коефіцієнт його фільтрації, а якщо шорсткість стінок тріщин значна, то параметри шорсткості. По межах масиву задаються умови постійного напору. Завдання полягає у визначенні витрат, який пропустить даний масив при заданому тиску, а також в розрахунку швидкостей і пьезометрических рівнів в елементах мережі.
Очевидно, що витрата через окремий елемент може бути визначено тільки в сукупності з витратами через всі інші елементи.
Необхідність характеристики фільтраційних властивостей масиву тензором проникності.
Тензорна теорія проникності тріщинуватих масивів розроблена Е. С. Роммом і Д. Сноу для безперервних системних мереж тріщин, що складаються з довільного числа систем. В кожній системі орієнтування, густота і ширина тріщин вважаються суворо постійними. Це умова, яка погано узгоджується з реальною неоднорідністю мереж тріщин, носить в тензорною теорії принциповий характер і обмежує її застосування в практичних розрахунках.
Наявність у мережі тріщин орієнтованих паралельних каналів фільтрації спричиняє необхідність характеристики фільтраційних властивостей масиву тензором проникності. Якщо скористатися цим тензором, то швидкість фільтрації в масиві з законом Дарсі. Водопроникність характеризується симетричним тензором другого рангу К.
Тріщинна водопроникність скельного масиву. Результати розрахунку коефіцієнта фільтрації масиву методом лінійних елементів, виконаного для окремих інтервалів розвідувальної штольні на підставі Богучанської ГЕС.
Обчислені значення відносяться до області, що лежить біля поверхні тієї або іншої стінки штольні. Вони характеризують її проникність у певному напрямку. Внаслідок цього неоднорідність решітки тріщин сильно відбивається на результатах рахунку. Отримані для частково перекриваються інтервалів штольні коефіцієнти фільтрації істотно розрізняються. Включення в шлях потоку додаткової частини штольні іноді сильно змінює значення коефіцієнтів фільтрації. Наприклад, включення в розрахунок інтервалу 61,0-64,0 призводить до зниження величини в 50 разів. Неоднорідність отриманих результатів майже аналогічна неоднорідності результатів позонных нагнетаний. Строго кажучи, отримані значення можна розглядати як коефіцієнт фільтрації -постійну величину, що характеризує масив. Ці значення залежать не тільки від структури масиву, але і від градієнта потоку.
Порівняння результатів розрахунку для різних напрямків.
Так, при турбулентному русі води в тріщинах залежність витрати від напору стає нелінійною і коефіцієнт фільтрації - змінною величиною. Вплив турбулізації потоку на результати розрахунку можна простежити по декількох зон з високою водопроникністю. Нижче, з урахуванням сказаного, ми користуємося зручним терміном «коефіцієнт фільтрації», усвідомлюючи його умовність.
Порівняння результатів розрахунку для різних напрямків показує, що у всіх інтервалах штольні проникність уздовж штольні (на північ) значно менше, ніж поперек штольні (на схід). Таке співвідношення коефіцієнтів фільтрації цілком узгоджується з геологічною ситуацією. Уздовж тріщин бортового відсічі (поперек штольні) проникність, очевидно, буде вище, ніж впоперек них. Оскільки вертикальне напрям збігається з напрямом тріщин бортового відсічі, для нього отримані великі значення коефіцієнтів фільтрації. В глиб масиву зменшується водопроникність і знижується відмінність між коефіцієнтами фільтрації для різних напрямків. Така ж картина зміни фільтраційної анізотропії спостерігалася і при аналогічному аналізі проникності примикань Колимській ГЕС. Це пояснюється тим, що анізотропія викликана екзогенним процесом бортового відсічі, інтенсивність якого згасає в глиб масиву.
Крім спрямованої характеристики проникності, проведені розрахунки дозволяють оцінити фільтраційну міцність породи, даючи для цього необхідний вихідний матеріал у вигляді швидкостей і градієнтів потоку в тріщинах. При загальному гідравлічному ухилі потоку в окремих тріщинах швидкості складають 200-300 см/с. а гідравлічні ухили перевищують 1 і досягають 3 і 10. При таких градієнтах в окремих тріщинах може відбуватися розмив заповнювача, а іноді і порід у стінках окремих тріщин.
Пряме нове випробування.
Інженерно-геологічні методи дослідження тріщинуватості гірських порід, стан теорії руху підземних вод по тріщинах і технічні можливості сучасних електронних обчислювальних машин дозволяють оцінювати без проведення фільтраційних робіт коефіцієнт фільтрації трещиноватого масиву для напрямку, що збігається з гідравлічним ухилом, а також швидкості, числа Рейнольдса і градієнти в окремих тріщинах, розсікають масив. Це дає можливість моделювати дослідно-фільтраційне випробування на ЕОМ з метою визначення фільтраційних властивостей скельних масивів, які з різних причин не можуть бути випробувані відкачуванням, нагнетаниями та іншими натурними дослідами. Випадки, коли пряме гідродинамічний випробування не може бути виконано, досить численні. Досліди з водою практично неможливі в багаторічномерзлих і сухих масивах, особливо при наявності широких тріщин, а також в умовах важкої доступності, де складно організувати досвідчені роботи.
Моделювання на ЕОМ потоків води по тріщинах в даний час не може замінити фільтраційного випробування там, де нульові гідродинамічні досліди проведені у відповідності з технічними умовами. Однак моделювання може доповнити таке випробування масиву. Обчислені в результаті моделювання коефіцієнти фільтрації завжди прив'язані до певного напряму. Таким чином, розрахунок дозволяє оцінити не тільки абсолютну величину водопроникності, але і її зміна за різними напрямками. При експериментах в свердловинах це може бути досягнуто створенням дослідного куща, що ускладнює і здорожує дослідно-фільтраційні роботи. Тому розрахунок ?ф за параметрами тріщин може бути корисним доповненням до гідродинамічним свердловинним методів.
Досвід застосування методу та теоретичний аналіз результатів розрахунку показали, що точність розрахунку коефіцієнта фільтрації за параметрами тріщин поки невисока.
Порівняння методів на основі спеціального лабораторного дослідження.
Вона нижче точності розрахунку за поодиноким откачкам або нагнетаниям. Невисока точність розрахунку значною мірою пояснюється точністю вимірювання ширини тріщин при інженерних вишукуваннях.
Однак точність розрахунку залежить не тільки від точності вихідних даних, але і від відповідності розрахункової моделі природного процесу. Для математичного опису потоку в тріщинах і мережах тріщин є два методу: тензорний і лінійних елементів. Порівняння методів на основі спеціального лабораторного дослідження та польових дослідно-фільтраційних робіт на дослідженнях показує, що кожен з них володіє своїми достоїнствами. Рішення на основі тензорного методу простіше і зручніше для практичного використання, але при наявності типової для природних умов значної дисперсії ширини, довжини та інших параметрів тріщин цей метод неточний. Розрахункове значення несе в собі значну систематичну похибку, яка досягає 10 разів і більше. При малої дисперсії розкриття, властивої глибинним масивів, тензорний метод дає задовільні результати. Більш універсальний метод лінійних елементів, який для різноманітних природних умов дозволяє розрахувати коефіцієнт фільтрації з задовільною точністю і одночасно визначити ряд важливих характеристик потоку, що рухається в тріщинах. Однак метод лінійних елементів більш трудомісткий, ніж тензорний.
У перспективі аналіз руху води по тріщинах на основі теорії лінійних елементів, на наш погляд, може бути корисний при розробці теорії і методики прогнозу суфозії, конвективного розсіювання та інших процесів, в яких швидкості реального потоку та умови перетинання струменів мають першорядне значення. Розвиток методів оцінки фільтраційних властивостей скельних масивів з даними про тріщинуватості в подальшому слід вести шляхом підвищення точності результатів. Основні засоби підвищення точності - це облік об'ємного характеру масиву в рамках теорії лінійних елементів, підвищення точності вимірювання ширини тріщин при вишукуваннях, створення методів оцінки коефіцієнта фільтрації пухкого заповнювача тріщин і облік неоднорідності мережі тріщин у моделі тензорною теорії.
Статті pp-budpostach.com.ua Все про лазні
Статті по пїноблоку,пінобетону,пінобетонним блокам
Статті pp-budpostach.com.ua Статті по бетону
Статті pp-budpostach.com.ua Все про дахах ( види, матеріал, як краще вибрати)
Статті по газобетону ( газоблокам ), газобетонних блоків, блоків газосиликатнных
Новини, статті, чутки, факти, різне і по чу-чуть
Статті по цеглині ( рядовому, особового,облицювальної,клинкерному, шамотною, силікатній,)
- Сучасний заміський будинокНе останнє місце при будівництві заміського будинку займає обробка як внутрішня, так і зовнішня. Зовнішнє оздоблення виконує не тільки захисну функцію, але і не менш важливу естетичну. Потрібно будувати так, щоб високоякісна зовнішня обробка і стильн
- Будинок з мансардою - практично і красиво?Будівництво будинку з мансардою має безліч переваг, у першу чергу - це економія кошти при порівняно невеликій втраті корисної площі. Мансардний поверх обійдеться трохи дешевше повноцінного, так як зверху немає плит з / б, альо вартість 1 м. кв. обштука