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1、水文地质学基础实验,资源学院 水文水资源实验室,实验一 孔隙与水 实验二 达西渗流实验 实验三 砂土中水的毛细运动,实验一 孔隙与水,一、实验目的1. 加深理解松散岩石的孔隙度、给水度和持水度的概念。2. 熟练掌握实验室测定孔隙度、给水度和持水度的方法。 二、实验内容1熟悉给水度仪并对仪器进行标定。2测定三种松散岩石试样的孔隙度、给水度和持水度,孔隙度（n）=,给水度（,=,持水度：孔隙度与给水度之差。,三、仪器设备给水度仪、量筒(25ml)和胶头滴管。松散岩石试样：砾石（粒径为510mm）；粗砂 （25mm)砂 （粒径为0.25mm0.5mm）砂砾混合样(上述砂样完全充填进砾石样的孔隙中),
2、给水度仪装置,四、实验步骤1. 连接：将试样筒与滴定管装满水，同时打开a、b两开关，在两管口同时流水的情况下连接塑料管。2. 检查：检查仪器底部漏斗是否有气泡。3. 装样：装样前，将A滴定管液面调到零刻度，关闭a、b开关，用干布把试样筒内壁擦干（注意不要将干布接触透水石）。 注意:装砂砾混合样时，先把砾石装满，再安装装样筛，将砂样从装样筛中漏入，直至完全充填砾石样孔隙。,4.测定孔隙度：打开a、b开关(同时用手表计时)，用b开关控制进水速度。试样饱水后立即关闭b开关。记下A滴定管进水量及饱水累计时间，填入（表1-1）。进水量(体积)与试样筒容积之比即为孔隙度。,5.测定给水度：将滴定管初始刻度
3、调至50ml处。降低滴定管后，同时打开a、b开关，使从试样中退出的水进入滴定管。退水过程中，滴定管液面到透水石底面的距离不得大于透水石的选用负压值。退水终止后，将退水量和累计退水时间记入表1-1。退水量(体积)与试样体积之比就是试样的给水度。 6. 重复上述3、4、5步骤，测定另两种试样的孔隙度和给水度（也可以分组测定不同试样，各组交换实验记录）。,五、实验成果1. 完成实验报告表(表1-1)。2. 思考题：(1)从试样中退出的水是什么形式的水?退水结束后，试样中保留的水是什么形式的水?(2)根据实验结果，分析比较松散岩石的孔隙度、给水度、持水度与粒径和分选性的关系。,表1-1 孔隙与水实验报
4、告表,报告人： 班级： 同组成员： 实验日期： 年 月 日,实验二 达西渗流实验,一、实验目的1.通过稳定流条件下的渗流实验，进一步理解渗流基本定律达西定律。2.加深理解渗流速度、水力梯度、渗透系数之间的关系，并熟悉实验室测定渗透系数的方法。 二、实验内容1.了解达西实验装置。2.根据达西公式：测定不同试样的渗透系数,三、实验仪器 1.达西仪(装有不同粒径的砂样) 2.试样粒径: 粗砂(粒径0.5_1.0 mm)。中砂(粒径0.25_0.5mm)。细砂(粒径0.10_0.25mm) 3.秒表、量筒、直尺等。,达西实验装置示意图 1试样；2进水开关；3出水管；4测压管；5仪器架；6排气管,四、实
5、验步骤1.测量仪器的几何参数：分别测量过水断面面积、测压管a、b的间距或渗透路径(L)：记入表2-1。2.调试仪器：打开进水开关，待水缓慢充满整个试样，且出水管有水流出后，慢慢拧动开关，调节进水量，使a、b两测压管读数之差最大。同时打开排气口排尽试样中的气泡。3.测定水头：待a、b测压管读数稳定后读出各测压管的水头值，记入表2-1中。,4.测定流量：在进行步骤3的同时，利用秒表和量筒测量t时间内水管流出的水体积，及时计算流量Q。连测两次，使流量的相对误差小于5，取平均值记入表2-1中。 5.由大往小调节进水量改变a、b测压管的读数，重复步骤3和4，取得3-5组数据。 6.按记录表计算实验数据:
6、并抄录其它小组另外两种不同试样的实验数据(有条件的，可分别做不同的试样)。,五、实验成果1.提交实验报告表(表2-1) 2.在同一坐标系内绘出三种试样的V一I曲线，并分别用这些曲线求渗透系数K值,与直接据附表中实验数据计算结果进行对比。3.思考题(1)为什么要在测压管水位稳定后测定流量?(2)比较不同试样的K值，分析影响渗透系数K值的因素。,表2-1 达西渗流实验报告表仪器编号： 过水断面面积() cm2 渗流途径（L） cm,水力梯度,渗透流量(cm3/s),渗透流速(cm/s),实验三 砂土中水的毛细运动,一、实验目的了解包气带中毛细水的贼存与运动特征。 二、实验内容1.观测、比较不同粒径
7、砂样的毛细上升速度。2.观测砂土毛细饱和带水的运移。,三、实验仪器及用品 1.观测砂土中水的毛细上升速度装置。 2.底部包铜丝网的长、短玻璃管(长度分别为：30-50cm、 58cm)。长管上标有刻度。 3.砂样：粗砂 粒径0.51.0mm中砂 粒径0.250.5mm细砂 粒径0.10.25mm 4.秒表。 5.方格纸(2525cm)。 6.量杯(25mL),四、实验步骤 甲、观测砂土中水的毛细上升速度1.装样:选择一种砂样，均匀密实地装入长玻璃管内。2.观测毛细上升速度将装有试样的玻璃管放入水槽内的透水石上，使玻璃管的下端紧贴水面，同时起动秒表。迅速准确地记录对应不同毛细上升高度的时间记入表
8、3-1。初期每上升1cm观测一次时间，2分钟后每上升0.5cm观测一次时间。3.重复步骤1和2，做另外两种不同粒径的试样。,乙、毛细饱和带水的运移实验1.测量短管的容积V1，记入表3-2。2.装样分别把同一种砂样均匀密实地装入短管中，并使砂样与管口平齐。3.长管饱水 将长管垂直缓慢地浸入水中，手持长管使其在重力作用下滴水，直至重力水排完。4.短管饱水将短管垂直缓慢地浸入颜色水中，使其充分饱水后提起。观察此时短管饱水情况及短管是否滴水,并比较长、短管的颜色。,5.测定长、短管相接后的给水体积V2待长管停止滴水后，将长管下端紧压在短管上端使二者密接，并用量杯承按滴出的水。滴水停止后，将流出的水体积
9、V2记入表3-2，同时观察短管饱水情况及颜色，对比流出的水与塑料杯中水的颜色是否不同。,五、实验成果1.提交甲、乙两实验报告表(表3-1和表3-2)。2.在同一坐标系内分别作出三种砂样的毛细上升高度(cm)与时间(s)的关系曲线。3.思考题(1)比较甲实验得出的三种砂样的毛细上升高度与时间关系曲线。指出初期及后期三种砂样的毛细上升速度自大而小的顺序，并分析其原因。(2)长短管相接后滴出的水相当于原先存在于管中的哪一部分水?V2V1100这一数值表征什么?(3)在实验乙中，短管饱水后提起为什么不滴水?而与长管相接后为什么又滴水?,表3-1 砂土中水的毛细上升速度实验报告表,表3-2 毛细饱和带水的运移实验报告表,
