Tính chất vật lý của môi trường lỗ hổng và chất lỏng thấm: Hiện tượng thấm của nước dưới đất

Thành phần độ hạt:

Lực tác dụng bề mặt của môi trường lỗ hổng với chất lỏng phụ thuộc rất nhiều vào mức độ phân tán của đất. Mức độ phân tán này được đặc trưng bằng thành phần độ hạt. Thành phần độ hạt của môi trường lỗ hổng là hàm lượng của các hạt có đường kính khác nhau trong môi trường. Người ta thường dùng thành phần độ hạt để phân loại môi trường lỗ hổng. Để đánh giá mức độ đồng nhất của môi trường người ta thường dùng hệ số gọi là hệ số không đồng nhất. Ký hiệu là: η

                                  η=d60/d10   (1.1)

d60: Đường kính của hạt, mà hàm lượng các hạt có đường kính nhỏ hơn và bằng đường kính đó chiếm 60% trọng lượng. d10: Đường kính của hạt, mà hàm lượng các hạt có đường kính nhỏ hơn và bằng đường kính đó chiếm 10% trọng lượng.

Độ lỗ hổng:

Nước chứa trong môi trường lỗ hổng liên quan chặt chẽ với độ lỗ hổng. Độ lỗ hổng được đặc trưng bằng tỷ số giữa thể tích rỗng (kể cả lỗ hổng không liên thông) với thể tích chung của khối đất đá (kể cả thể tích lỗ hổng)

                                                   n        =                  V                      l            h                                    /                V        =                                            γ              −              δ                        γ                                {\displaystyle n=V_{lh}/V={\gamma -\delta  \over \gamma }}  

V l h {\displaystyle V_{lh}} : Thể tích lỗ hổng; V: Thể tích mẫu. γ: Tỷ trọng mẫu; δ: Dung trọng của mẫu.

Đôi khi độ lỗ hổng về trị số được đặc trưng bằng hệ số độ lỗ hổng.

                                                γ        =                                            g                              d                                                    V                              d                                                          {\displaystyle \gamma ={g_{d} \over V_{d}}}   ;                     δ        =                                            g                              d                                      V                                {\displaystyle \delta ={g_{d} \over V}}   ;                     V        =                  V                      d                          −                  V                      l            h                                {\displaystyle V=V_{d}-V_{lh}}  

Hệ số độ lỗ hổng: Là tỷ số giữ thể tích lỗ hổng và thể tích pha rắn (mẫu). Vlh: Thể tích lỗ hổng: Vđ: Thể tích pha rắn

  • Độ lỗ hổng bao giờ cũng < 1, còn hệ số độ lỗ hổng có thể > 1
  • Độ lỗ hổng và hệ số độ lỗ hổng có mối quan hệ:
  • Độ lỗ hổng của đất đá phụ thuộc vào nhiều nhân tố:

+ Hình dạng và kích thước hạt: Hạt càng tròn thì độ lỗ hổng càng lớn, hạt càng lớn thì độ lỗ hổng càng nhỏ.+ Mức độ tuyển chọn của hạt: Đất đá hạt càng đều thì độ lỗ hổng càng lớn và ngược lại (vì hạt nhỏ chiếm một phần lỗ hổng giữa các hạt lớn).+ Cách sắp xếp các hạt: Nếu sắp xếp rời rạc (khối lập phương) thì độ lỗ hổng lớn nhất, nếu sắp xếp chặt chẽ (tứ diện đều) thì độ lỗ hổng nhỏ nhất.+ Ngoài các nhân tố trên, độ lỗ hổng còn phụ thuộc vào điều kiện thành tạo trầm tích, quá trình tạo đá...

Tính chất biến dạng:

Trong những điều kiện nhất định, các tính chất biến dạng của môi trường có ảnh hưởng đến quá trình thấm. Các tính chất như vậy được đặc trưng bằng hệ số đàn hồi của môi trường, theo định luật biến dạng đàn hồi của Húc, có dạng: c: Thể tích của môi trường lỗ hổng khi áp lực là p. dc/dp: Biến dạng thể tích tương đối của môi trường lỗ hổng khi áp lực thay đổi một lượng dp; n: Độ lỗ hổng.

Tính chất đàn hồi của nước:

Cũng như mọi chất lỏng, nước có lực liên kết giữa các phân tử và có độ co ép nhỏ. Hệ số đàn hồi của nước cũng được xác định theo định luật biến dạng đàn hồi của HUC và bằng vn: Thể tích của nước tương ứng với áp lực P. dvn/dp; biến dạng thể tích tương đối của nước khi áp lực thay đổi một lượng dp.