Проницаемость грунтов

Проницаемость — это способность пористой среды пропускать жидкости или газы при наличии перепада давления. За единицу проницаемости принят 1 дарси — расход 1 см³/сек жидкости вязкостью 1 спз, полностью насыщающей поровые каналы, через поперечное сечение породы 1 см³ при ламинарном режиме и перепаде давления 1 атм на 1 см длины.

Проницаемость грунтов зависит от открытой пористости, удельной поверхности и извилистости поровых каналов породы, а также от давления, испытываемого жидкостью или газом. Для горных пород проницаемость изменяется в широких пределах — от нескольких дарси до десятых, сотых и даже тысячных долей миллидарси (мд).

К проницаемым породам относятся кавернозные и, особенно, закарстовэнные и трещиноватые карбонатные породы, а также трещиноватые магматические породы. Пористость этих пород, как правило, более 20%.

Полупроницаемыми являются породы с коэффициентом проницаемости от 0,1 до 10 мд: песчаники, алевриты, а также некоторые карбонатные породы (мелкотрещиноватые меловидные известняки и доломиты).

Практически непроницаемыми являются породы с коэффициентом проницаемости менее 0,1 мд: гипсы, ангидриты, сильно сцементированные песчаники и алевролиты, плотные мел и меловидные известняки, невыветрелые магматические породы, Пористость их обычно не превышает 6—8%. Отсутствие проницаемости этих пород обусловлено изолированностью пор. В направлении слоистости пород проницаемость выше, чем в перпендикулярном направлении (явление анизотропии).

Различаются следующие виды проницаемости:
а) абсолютная (физическая) — проницаемость породы при фильтрации однородной жидкости или газа;
б) эффективная (фазовая) — проницаемость пористой среды для какой-либо жидкости или газа при одновременном наличии их в породе;
в) относительная — выражается отношением эффективной проницаемости к абсолютной.

На практике чаще всего определяют абсолютную проницаемость пород, которая оценивается коэффициентом проницаемости.

Коэффициент проницаемости определяет сопротивление фильтрации потока через пористую среду. Чаше всего коэффициентом проницаемости оценивают скальные и полускальные грунты. Связные и несвязные грунты (глинистые и песчаные) обычно характеризуются коэффициентом фильтрации, который отражает их водопроницаемость, т. е. способность пропускать через себя воду.

Коэффициент фильтрации — это скорость фильтрации при напорном градиенте, равном единице.

Коэффициент фильтрации определяют как в полевых, так и в лабораторных условиях. При полевых определениях получаются более достоверные величины коэффициента фильтрации, которые характеризуют его среднее значение для значительного участка по площади и разрезу при естественном залегании грунтов.

Коэффициент фильтрации в условиях установившегося движения определяют на основании закона Дарси.

В условиях неустановившегося движения потока чаще всего определяют коэффициент фильтрации связных грунтов, используя различные приборы: трубку Каменского, приборы ПВ-2 иФ-1М, компрессионно-фильтрационный конструкции Н. Н. Маслова.