Загрузил Pavel N. Shulgin

ЛР 7

реклама
Определение высоты
капиллярного поднятия воды в
сыпучих горных породах
Лабораторная работа № 7
• Капилля́рность (от лат. capillaris —
волосяной;
отсюда
происходит
встречавшийся ранее в русскоязычной
научной литературе термин воло́сность),
капиллярность - явление, подъема или
опускания
жидкости
в
капиллярах,
заключающееся в способности жидкостей
изменять уровень в трубках, узких каналах
произвольной формы, пористых телах.
• В поле тяжести (или сил
инерции,
например
при
центрифугировании пористых
образцов) поднятие жидкости
происходит
в
случаях
смачивания
каналов
жидкостями, например воды в
стеклянных трубках, песке,
грунте и т. п.
• Понижение
жидкости
происходит в трубках и
каналах, не смачиваемых
жидкостью, например ртуть в
стеклянной трубке.
• Капиллярная вода встречается в трёх состояниях:
• Капиллярно-подвешенная
вода,
заполняющая
капиллярные поры при увлажнении сверху (дождь).
Своему названию она обязана своей способности
«висеть», над сухим слоем, не стекая.
• Капиллярно-подпертая вода, которая образуется
при подъёме воды снизу от горизонта грунтовых вод
по капиллярам на определённую высоту. Эта вода
содержится непосредственно над водоносным
горизонтом и гидравлически с ним связана.
• Капиллярно-посаженая
(подвешено-подпёртая)
вода образуется в слоистой грунтовой толщи
мелкозернистого слоя при подсыпкой ее слоем
крупнозернистой, над пределом изменения этих
слоев.
• Высота капиллярного поднятия в горной породе
это высота, на которую поднимается вода по
капиллярным
пустотам
выше
уровня
водоносного горизонта. Эта высота обратно
пропорциональна диаметру пустот в породе и
зависит от химического состава воды,
температуры и других причин.
• Капиллярная вода, в отличие от гравитационной,
может передвигаться вверх, не вытекает в
выработки и замерзает при температуре ( – 4) … (
– 6) °С: чем меньше размер капилляров, тем
ниже температура замерзания.
• Высота и скорость капиллярного поднятия воды
зависит главным образом от текстуры и
гранулометрического
состава
породы.
Чередование грубо- и тонкозернистых слоев
уменьшает высоту капиллярного подъема воды:
чем мельче порода, тем выше высота и скорость
капиллярного поднятия.
• На проницаемость существенное влияние
оказывает средний диаметр пор.
• По сверхкапилярным порам жидкость движется
под действием сил тяжести или напора по
обычным законам гидродинамики.
• В капиллярных порах движение жидкости
происходит вследствие сил капиллярного
притяжения.
• Субкапиллярные поры практически жидкость не
пропускают.
• Высота и скорость капиллярного поднятия воды
зависит от присутствия различных видов воды и
условий ее передвижения.
• Для слюдистых частиц высота капиллярного
поднятия выше, чем для кварцевых.
• Высота капиллярного поднятия составляет в
крупно-, средне- и мелкозернистых песках
соответственно 3,5-12 см, 12-35 см и 35-120 см.
• Поэтому гравий, галечник и крупнозернистые
пески
применяются
как
прерыватели
капиллярного
поднятия
воды
в
более
тонкозернистых грунтах.
• Различные растворы поверхностно-активных
веществ (ПАВ) увеличивают скорость и высоту
капиллярного поднятия.
• 1 Цель работы
• Изучение методов определения
высоты капиллярного поднятия
воды
в
сыпучих
горных
породах.
•
•
•
•
•
•
•
3 Оборудование, приборы, инструменты
1. Стеклянная трубка
2. Образец сыпучей породы (песок)
3. Штатив
4. Банка с водой
5. ПАВ
6. Секундомер
• 1. Стеклянную трубку наполнить через
воронку испытуемым песком. Наполнение
производить небольшими порциями с
легкой трамбовкой.
• 2.Трубку с песком поставить в банку на
спиральную подставку или на две спички.
Банка, в свою очередь, устанавливается на
подставке штатива. В таком положении
трубку укрепить в штативе.
• 3. В банку налить воду на 0,5-1 см выше
нижнего конца трубки и наблюдать за
высотой капиллярного поднятия воды в
песке по изменению его окраски
(потемнению). Уровень воды в банке в
процессе опыта поддерживать постоянным.
• 4.
Высоту
капиллярного
поднятия
фиксируют через 30 сек, 1, 2, 3, 5, 10, 15,
20, 25, 30, 40 минут. Результаты измерений
заносят в таблицу.
• 5. Подогреть 1%-ый раствор смачивателя и
повторить эксперимент.
• 6. В координатах Нк, t построить график для
обох случаев.
ОБРАЗЕЦ ВЫПОЛНЕНИЯ
300
250
200
150
100
50
0
0
5
10
15
20
25
вода
вода с ПАВ
30
35
40
Скачать