《岩石的渗透系数与渗透率区别与联系》由会员分享，可在线阅读，更多相关《岩石的渗透系数与渗透率区别与联系（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、岩石的渗透系数与渗透率1 渗透系数1.1 渗透系数的定义渗透系数又称水力传导系数（hydraulic conductivity)。在各向同性介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度，表达式为*=kk gK ，单位为m/d 或者 cm/s, 式中 K为渗透系数，k 为孔隙介质的渗透率，它只与固体骨架的性质有关，为粘度，为运动粘度，为容重， g 为重力加速度。在各向异性介质中，渗透系数以张量形式表示。渗透系数愈大，岩石透水性愈强。1.2 岩石渗透系数的物理意义及影响因素渗透系数的物理意义是介质对某种特定流体的渗透能力. 影响渗透系数的因素很多，对于水在岩石中渗流来说
2、, 主要取决于水的粘滞性, 以及岩石的物理特性和结构特征, 例如岩石中空隙和裂隙的大小、开启程度和连通性等. 1.3 岩石渗透系数的测定方法渗透系数的测定方法主要分“实验室测定”和“野外现场测定“两大类。1. 实验室测定法室内试验的仪器和方法与土的渗透仪相类似, 不过做实验时采用的压力差比做土的实验大得多. 其实验结构和原理见相关专著( 水利水电出版社徐志英编写的 第三版第12 页) 实验时采用下列公式计算渗透系数=wQLkpA其中 : w为水的容重，（3kN m）Q为单位时间内通过式样的水量;( 3m) L 为试样长度 ;(m) A为式样的截面积；（2m）p 为式样两端的压力差（kpa）2.
3、 现场试验法现场试验法见相关专著1.4 某些岩石的渗透系数值某些岩石的渗透系数值2 渗透率2.1 渗透率的定义渗透率 : 压力差为1pa 时, 动力黏滞系数为lpa.s的渗流液体，渗流通过面积为 12m 长度为 1m 的多孔介质， 体积流量为13m 时，多孔介质的渗透率定义为12m 。实际中采用2m 为实用单位。定义式为=10QLkA p，其中，各参量与以上的参量相同2.2 渗透率的物理意义及影响因素渗透率是表征土或岩石本身传导液体能力的参数，其大小与孔隙度、液体渗透方向上空隙的几何形状、颗粒大小以及排列方向等因素有关, 而与在介质中运动的液体性质无关。渗透率（k）用来表示渗透性的大小。2.3
4、 渗透率的评价渗透率的评价级别平方微米（2m ）评价1 1.0 渗透性极好2 0.1 1.0 渗透性好3 0.01 0.1 渗透性一般4 0.001 0.1 渗透性差5 0.001 渗透性极差2.4 渗透率的测定方法参考煤和岩石渗透率测定方法（能源部19901030 批准 1990 1201 实施）如下：1 主题内容与适用范围本标准规定了测定煤和岩石渗透率采用的仪器、设备、试件、测定步骤和结果计算。本标准适用于室内条件下煤和岩石试件渗透率的测定。2 术语煤和岩石的渗透率表示空气在压力差作用下通过煤和岩石的难易程度。3 仪器、设备a 钻石机或车床，锯石机、磨石机或磨床。b 空气压缩机 ( 排气压
5、力不低于08MPa ，排气量不低于001 m3min)或贮气瓶。c 渗透率测定装置。d U 型压差计：有效长度1 m。e 皂膜流量计：最小分度值001 mL、 002mL各一支。f 直角尺、百分表及百分表架。4 试件41 规格标准试件采用圆柱体，直径0 0.125mm ，高径比 1：2。其轴线与层理方向垂直或平行 ( 用记号或 / 表示 ) 。42 加工精度试件两端面不平行度不得大于0 10mm ， 上、下端直径偏差不得大于0 20mm 。无明显轴向偏差，即：将试件立放在水平检测台上，用直角尺紧贴试件表面，要求两者之间无明显缝隙。43 数量每组试件不得少于3 个。44 含水状态采用干燥状态的试
6、件进行测定。测定前将试件放在105110的干燥箱内干燥24h，然后放入干燥器内冷却至室温。5 测定步骤51 试件描述试件干燥前，核对岩石名称和岩样编号，对试件颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化程度、含水状态以及加工过程中出现的问题等进行描述，并填入附录 B。52 测量试件尺寸对试件描述后，应核对编号，并测量尺寸。在其高度方向的中部两个相互垂直的方向上测量直径，在过端面中心的两个相互垂直的方向上测量高度，将其平均值以及试件编号和试件轴线与层理方向的关系( ， /)，填入附录 B。53 压力选择531 入口端渗透气体压力视试件致密程度进行调节，一般为006009MPa 。532 围压一般为 040
7、5MPa 。54 皂膜流量计选择视试件渗透率的大小选用不同直径的皂膜流量计。预计渗透率大的可选较大直径的皂膜流量计。55 测定系统检验每次测定前用直径25mm 、高径比 1：1 的实心钢柱代替试件，按图1 装入试件夹持器，检验测定系统，测定系统如图2。开动空气压缩机，顺序加围压和渗透压力至选定值，保持5min 不漏气，确认系统完好。图 1 试件夹持器示意图1上端盖； 2、7压片； 3橡胶套； 4夹持器外壳；5试件 ( 或钢柱 ) ；6下端盖； 8钢柱图 2 渗透率测定系统示意图1空气压缩机；2、5、7气压表； 3调压阀； 4气动定值器；6、8四通； 9三通阀； 10皂膜流量计；11胶囊 ( 内
8、装发泡液 ) ；12试件夹持器； 13U型压差计56 参数测定561 关闭三通阀9 的入气口及大气连通口的阀门，关闭气动定值器 4，调节调压阀3，观察气压表7 的压力值到选定围压值。562 装入试件后，打开三通阀9 的入气口的阀门，围压到选定值后调节气动定值器4，加渗透压力，观察气压表5 或 U型压差计13 的压力到选定的渗透压力值。测定时围压不应低于检验时的围压值，渗透压力不应高于检验时的渗透压力值。563 加压后挤压胶囊11，使肥皂液 ( 也可用能产生稳定气泡的其他发泡液)超过皂膜流量计10 与试件夹持器12 的连通口后放开胶囊11， 即在连通口处形成皂膜。皂膜在渗透气体推动下沿皂膜流量计
9、上升，待上升一段距离(渗透稳定 ) 后，从一个刻度开始计时，到另一刻度止，记录时间T 和皂膜移过管段体积V，并记录压力表5 或 U型压差计13 的读数 P及测定时的室温 t ，填入附录B。564 每个试件测定结束后，先关闭气动定值器4，使渗透压力回零( 压差计 13 无压力差 ) 。关闭三通阀9 的入气口的阀门，打开大气连通口卸围压。565 取出测定后的试件，重新关闭三通阀9 的大气连通口的阀门，重复 562564 条的操作，测定下一个试件。566 测定结束时，先按564 条依次卸压，关闭空气压缩机，然后关闭三通阀9 与试件夹持器12 的连通口的阀门，打开三通阀9 的入气口及大气连通口的阀门，
10、对管路内部气体卸压。6 测定结果计算61 每个试件的渗透率按式(1) 计算：10)2(22APPPHQPK ,(1)其中： QV T 式中： K渗透率，cm2；P出口端气体压力(大气压力 ) ，Pa；Q 渗流量，mLs；H试件高度，mm ；空气动力粘度，Pas；P渗透压力，Pa；A试件横截面积，mm2 ；V皂膜在皂膜流量计内移经管段体积，mL ；T渗透时间，即皂膜移过管段体积V所用的时间，s。62 每组试件的平均渗透率nKKnj P1,(2)式中： Kp平均渗透率，cm2；n每组试件个数。计算结果K、Kp 取两位有效数字。3 渗透系数与渗透率的区别与联系渗透系数和渗透率是两个完全不同的概念。渗透率是岩土体的固有渗透性，与流体性质无关；它只与颗粒或孔隙的形状、大小及其排列方式有关，单位是平方米，实用单位为平方微米。渗透系数的影响因素有两项，一项为岩土体的渗透率；另一项为流体的性质，即流体的密度和粘滞性等。二者换算关系：*=kk gK其中 K为渗透系数，k 为渗透率，为粘度，为运动粘度，为容重， g为重力加速度。
